Radiopaque filaments for fused filament fabrication (FFF) 3D printing
Notice bibliographique
Résumé
Polyetheretherketone (PEEK) is a chemically resistant, high-performance polymer known for its excellent thermal and mechanical properties. It is increasingly employed in the development of 3D-printed medical implants and radiotherapeutic devices. While PEEK exhibits strong resistance to radiation-induced degradation, it has inherently poor radiation-blocking capacity. However, many tools and components used in radiology, radiotherapy, and nuclear medicine—such as brachytherapy implants, shielding devices, imaging screens, and personalized radioprotective equipment—require a certain degree of radiopacity. This study presents a novel methodology for integrating electron-dense particles (micro- or nano-sized) into high-performance polymer filaments suitable for fused filament fabrication (FFF) 3D printing. Specifically, a new pre-processing approach was developed to achieve optimal mixing of micrometer-sized tungsten (µW) particles with micrometer-sized PEEK particles (µPEEK), prior to their incorporation into millimeter-sized PEEK pellets. This tri-phased particle mixture enabled high-temperature extrusion, producing robust, continuous filaments with uniformly embedded metal particles within a protective polymer matrix. The resulting filaments were characterized using scanning electron microscopy (SEM) to assess morphology, X-ray fluorescence (XRF) imaging to evaluate particle distribution homogeneity, and elemental analysis to quantify the content of the radiation-blocking material. Filaments containing tungsten at concentrations below 10 vol.% were used to fabricate high-density, 3D-printed structures of varying thicknesses. Optimal printing parameters were identified, and the X-ray attenuation properties of the printed objects were evaluated through radiographic imaging. Additionally, mechanical properties of the 3D printed PEEK, and PEEK-W composites were evaluated through standardized flexural and Vickers hardness testing. Finally, biocompatibility testing using primary human choroid fibroblast (hCSF) cells demonstrated high cell viability after four days of exposure to the W-loaded PEEK prints. These findings highlight the potential of 3D-printed radiopaque polymers not only for medical implants but also for applications in aerospace and nuclear technology.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,003 | 0,002 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».