Pulido de piezas metálicas para dispositivos médicos impresos en 3D

Cómo equilibrar lo áspero y lo liso en implantes ortopédicos y dentales

El desarrollo de la tecnología de impresión 3D ha tenido un impacto revolucionario en la industria de dispositivos médicos , abriendo nuevas posibilidades ilimitadas en el diseño de productos y la personalización masiva. Sin embargo, hay un giro interesante:la necesidad de pulir piezas de metal — en algunas de las aplicaciones más populares.

Específicamente, debido al acabado rugoso y la porosidad inherente de las superficies impresas en 3D, el pulido de metales a menudo se necesita para las piezas metálicas impresas en 3D utilizado para implantes dentales y ortopédicos .

Acabado superficial y porosidad de piezas metálicas impresas en 3D

Hay una serie de métodos utilizados para hacer piezas de metal impresas en 3D. Por ejemplo, pueden crearse en una atmósfera especial, como cuando se construyen piezas de titanio en una atmósfera de argón. O bien, las piezas metálicas impresas en 3D pueden fabricarse mediante sinterización directa de metal por láser (DMLS). , fusión selectiva por láser (SLM) , fusión por haz de electrones (EBM) , o algún otro proceso.

Cualquiera que sea el método que se utilice, la naturaleza de la impresión 3D es que tres variables determinan el acabado de una pieza y su densidad (o porosidad) :

• Los pasos de la capa "ascensor" del proceso de impresión
• El tamaño del rayo láser
• El tamaño de las partículas de metal

¿Por qué utilizar piezas metálicas impresas en 3D para implantes?

Además de la capacidad de personalización masiva, la impresión 3D de piezas metálicas ofrece un beneficio específico para implantes ortopédicos y dentales.

Es decir, la combinación de las tres variables metalúrgicas mencionadas anteriormente crea un acabado poroso muy rugoso que favorece la fusión del hueso y otros tejidos con el implante. Esa fusión es fundamental para el éxito del procedimiento.

Pero, ¿qué sucede si necesita un acabado suave, como en un implante articular donde se necesitan buenas características de desgaste? Ahí es cuando entra en juego el pulido de piezas metálicas.

El papel del pulido de piezas metálicas en implantes impresos en 3D

Para una aplicación como un implante de rodilla impreso en 3D, parte de la superficie debe ser rugosa y porosa para permitir que el hueso se fusione con el implante. Sin embargo, en la superficie de desgaste de la rodilla , necesitas un acabado lo más liso posible, para:

• Reducir la fricción
• Asegúrese de que el implante tenga una vida razonablemente larga
• Reducir el riesgo de que el implante cause dolor en el receptor

El mismo principio se aplica a caderas, hombros y otros tipos de implantes donde hay una superficie de desgaste y una superficie que debe fusionarse con hueso u otro tejido.

Solo en los EE. UU., cada año, millones de personas se someten a una cirugía de reemplazo de cadera o rodilla. En los últimos años, ha habido una serie de demandas muy publicitadas relacionadas con:

• Error del dispositivo
• Dolor o lesión relacionado con este tipo de implantes
• Desgaste excesivo, lo que hace que los dispositivos, que están destinados a durar unos 20 años, se reemplacen antes de tiempo

Afortunadamente para los fabricantes de implantes, los acabados adecuados se pueden lograr combinando el uso de la impresión 3D y la técnica adecuada para pulir piezas metálicas. .

Esto permite que ciertas superficies de los implantes metálicos impresos en 3D se hagan lo más suaves posible, mientras que otras superficies mantienen la rugosidad y la porosidad necesarias para fusión efectiva de implante a tejido.

Los objetivos al pulir piezas de metal impresas en 3D

Hay varias formas de pulir piezas de metal. Los métodos van desde el laborioso y preciso (y por lo tanto, más costoso) pulido a mano a varios métodos de abrasión automatizados y pulido por láser o haz de electrones . El objetivo de todas estas técnicas es obtener un acabado superficial liso y libre de porosidad.

Para pulir piezas de metal creadas a través de una impresión 3D muy precisa, la capacidad de controlar estrictamente la eliminación de material es de vital importancia. Ayuda a garantizar que la forma original de la pieza, con todas sus tolerancias dimensionales estrictas — se conserva.

En general, eso significa que la técnica de pulido para piezas impresas en 3D debe lograr la suavidad especificada eliminando la menor cantidad posible de material. . Esto es especialmente cierto para las piezas de metal que tienen geometrías complejas, bordes afilados y detalles finos.

Por lo tanto, al pulir piezas metálicas para implantes dentales o ortopédicos impresos en 3D y otros dispositivos médicos, la atención se centra principalmente en mantener las tolerancias. Esto es cierto incluso para aplicaciones en las que se necesita un acabado altamente brillante, incluso similar a un espejo.

El pulido de metales personalizado es un área en la que, según el tipo de metal utilizado, el corte de metales puede lograr un acabado superficial de Ra 0,1 µm e inferior, manteniendo tolerancias estrictas y una eliminación mínima de material. El resultado es un acabado superficial que proporciona las propiedades técnicas requeridas para su uso en implantes y otros dispositivos médicos.

(Obtenga más información en nuestro blog Pulido de metales en un mundo de piezas impresas en 3D).

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