Som barn, Michael Sealy var lång. Lite klumpig, han säger. Och han har bestående bevis:två metallskruvar i hans vänstra armbåge.

Southpaw opererades efter att ha snubblat och brutit armbågen i femte klass. Kirurger satte in skruvarna för att hålla ihop hans ulna -ben. Benet läkte. Skruvarna fanns kvar.

"Det börjar göra ont, " sade Sealy om armbågen. "Ibland verkar det vara korrelerat med kallt väder eller en stormfront som rör sig in. Andra gånger, det gör ont – och min fru tror mig förstås inte – när jag gör sysslor, som att bära i kannan med mjölk eller lyfta kläder ur tvättmaskinen."

Nu en biträdande professor vid University of Nebraska-Lincoln, Sealy har blandat affärer med det missnöjet genom att banbryta ett nytt tillvägagångssätt för ett årtionden långt uppdrag.

"Istället för att ha dessa permanenta metallimplantat, låt oss ha en som försämras med tiden, " sa han. "Låt oss eliminera hela idén om en andra operation för att få dessa implantat borttagna."

Det är en stor utmaning av flera anledningar. Men universitetet har utrustat Nebraska Engineering med teknik som motsvarar den utmaningen:den första 3D-skrivaren i världen som kan integrera flera material och tillverkningsprocesser samtidigt som den skriver ut mycket reaktiva metaller som magnesium.

I människokroppen, magnesium är ett viktigt mineral som faktiskt hjälper till att upprätthålla benens strukturella integritet. Ändå försämras det också snabbt när det utsätts för syre, vatten och salter, som alla är rikliga i kroppen.

Den kombinationen av förtrogenhet och reaktivitet, Sealy sa, gör magnesium till en främsta kandidat för att bli den primära ingrediensen i lösbara skruvar, tallrikar och andra medicinska implantat som kan eliminera uppföljningsoperationer eller livstids värk under snöstormar.

För att förstärka magnesium mot kroppens stränghet tillräckligt länge för att fungera som ett implantat, Sealy började experimentera med en teknik som kallas laser shock peening som doktorand.

"Denna processen motsvarar att ta en hammare och slå din bil med den, " sa han. "Jag gör samma sak, förutom att jag gör det med en laser - lasern är min hammare - och jag träffar implantatet för att i huvudsak göra det svårare och starkare. "

Laserchockpenningen hjälpte magnesium att stå emot de första korrosionstesterna så bra att Sealy började tänka på sina avhandlingsresultat som "sjöhusdata, eftersom det var så bra att jag skulle kommersialisera tekniken och köpa ett sjöhus av dessa resultat. "

Sealy började sedan testa långvarig korrosion av magnesiumdelar i en vätska som simulerade kroppens vattenhaltiga miljö. Den här gången, resultatet var mer nykter:skruvarna tappade 50 procent av sin styrka efter bara en vecka och 80 procent efter två veckor. Sealy insåg snabbt att det inte räckte med att bara blästra ytan på magnesiumdelarna.

"Med det, Jag fick resultat från kartonghus, '" erkände han med ett skratt. "Det var lite deprimerande. Men det var en av mina stora motiv för att komma till Nebraska. Jag insåg att om jag (ville) kontrollera nedbrytningen av dessa implantat inte bara på den yttre ytan, men hela vägen genom enhetens liv, Jag behövde komma någonstans med en 3D-metallskrivare som skulle tillåta mig att skriva ut dessa magnesiumimplantat."

Inte vilken 3D-skrivare som helst. Han behövde tillgång till den teknik som bara hade börjat dyka upp. Nebraska Engineering erbjöd honom möjligheten att hjälpa till med köpet av tre toppmoderna 3D-skrivare.

Dessa skrivare eliminerar praktiskt taget allt syre, fukt och andra föroreningar som kan reagera med magnesium - en ganska sällsynt förmåga i sig. Men de tillåter också Nebraska-ingenjörer att konstruera komponenter lager för lager, vilket gör det möjligt för Sealy och hans kollegor att införliva flera material eller bygga intrikata inre strukturer.

Den andra stora fördelen? Att kunna tillämpa olika tillverkningsbehandlingar – inklusive laserchockblästring – på något eller alla av en dels inre lager.

"Då kan jag kontrollera korrosion hela vägen genom dessa enheter, " Sealy sa. "Detta tillvägagångssätt är i huvudsak ett sätt att skriva ut dina egna mekaniska egenskaper. Det är något som traditionell tillverkning aldrig riktigt har haft förmågan att göra tidigare.

"Det som är unikt med vår skrivare är att det är den första där de faktiskt kombinerade dessa hybrid- och reaktiva utskriftsmöjligheter. Jag skulle hävda att detta förmodligen är den mest avancerade tillverkningsanläggningen för hybridtillsats i världen, bara för att vår utrustning är så sällsynt."

Med den nivån av anpassning på hans kommando, Sealy experimenterar nu för att besvara flera frågor:Hur påverkar blästring av enskilda lager korrosionshastigheten för en resulterande del? Vilken är den optimala koncentrationen av magnesium jämfört med andra metaller? Förändras dessa resultat beroende på vilken teknik som trycker delarna?

"Det är lite roligt:​​att ta reda på vad dessa tumregler är för de olika utskriftsteknikerna i olika materialsystem, " han sa.

I sista hand, Sealy sa, print-and-peen-metoden borde hjälpa honom att designa och konstruera magnesiumimplantat som bryts ned i olika hastigheter inuti kroppen. En modell av nyckelbensplatta eller knästift kan försämras inom ett år, medan en annan kan upplösas under tre eller fem år.

"Om du tar mig när jag gick i femte klass och bröt armbågen, Jag regenererade ny benvävnad snabbt, " sa Sealy. "Mina ben läkte snabbt, så jag behövde ett implantat som degraderades snabbt. Om någon är en 75-årig kvinna med osteoporos som kanske rökt hela hennes liv, hon regenererar inte ny benvävnad lika snabbt. Hon kan behöva ett implantat som bryts ned långsamt. Vi kan göra det."