Guía experta para pulir piezas metálicas en dispositivos médicos impresos en 3D

Cómo equilibrar rugoso y liso en implantes ortopédicos y dentales

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

Específicamente, debido al acabado rugoso y porosidad inherente de las superficies impresas en 3D, el pulido de metal a menudo es necesario para las piezas metálicas impresas en 3D usadas en implantes ortopédicos y dentales.

Acabado superficial y porosidad de piezas metálicas impresas en 3D

Hay varios métodos para hacer piezas metálicas impresas en 3D. Por ejemplo, pueden crearse en atmósfera especial, como al construir piezas de titanio en atmósfera de argón. O pueden hacerse usando sinterizado láser directo de metal (DMLS), fusión selectiva por láser (SLM), fusión por haz de electrones (EBM) u otro proceso.

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

• Los escalones de capa "elevador" del proceso de impresión
• El tamaño del haz láser
• El tamaño de partícula metálica

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

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

Namely, la combinación de tres variables metalúrgicas crea un acabado muy rugoso y poroso que promueve la fusión de hueso y otro tejido al implante. Esa fusión es crítica para el éxito del procedimiento.

Pero, ¿qué pasa si necesitas acabado liso, como en implante de rodilla donde se necesitan buenas características de desgaste? Ahí es donde entra el pulido de piezas metálicas.

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

Para aplicación como implante de rodilla impreso en 3D, parte de la superficie necesita ser rugosa y porosa para permitir fusión del hueso al implante. Sin embargo, en la superficie de desgaste de la rodilla, necesitas acabado lo más liso posible, para:

• Reducir fricción
• Asegurar que el implante tenga vida razonablemente larga
• Reducir riesgo de que el implante cause dolor al receptor

El mismo principio aplica a caderas, hombros y otros implantes donde hay tanto superficie de desgaste como superficie que debe fusionar con hueso u otro tejido.

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

• Fallo del dispositivo
• Dolor o lesión vinculados a estos implantes
• Desgaste excesivo, causando reemplazo temprano de dispositivos — diseñados para durar unos 20 años

Por fortuna para fabricantes de implantes, los acabados adecuados pueden lograrse combinando impresión 3D y la técnica adecuada de pulido de piezas metálicas.

Esto permite que ciertas superficies de implantes metálicos impresos en 3D sean lo más lisas posible mientras otras mantienen rugosidad y porosidad requeridas para fusión efectiva implante-tejido.

Objetivos al pulir piezas metálicas impresas en 3D

Hay varias formas de pulir piezas metálicas. Los métodos van desde pulido manual intensivo en mano de obra y preciso (y por tanto, más costoso) a varios métodos de abrasión automatizados y pulido por láser o haz de electrones. El objetivo de todas es obtener acabado superficial liso y libre de porosidad.

Para pulir piezas metálicas creadas mediante impresión 3D muy precisa, la capacidad de controlar estrechamente la eliminación de material es vital. Ayuda a asegurar que la forma original de la pieza — con todas sus tolerancias dimensionales ajustadas — se preserve.

En general, eso significa que la técnica de pulido para piezas impresas en 3D debe lograr la lisura especificada eliminando la menor cantidad posible de material. Esto es especialmente cierto para piezas metálicas con geometrías complejas, aristas vivas y detalles finos.

Por tanto, al pulir piezas metálicas para implantes ortopédicos o dentales impresos en 3D y otros dispositivos médicos, el foco está principalmente en mantener tolerancias. Esto es cierto incluso para aplicaciones que requieren acabado muy brillante, tipo espejo.

El pulido personalizado de metal es área donde, según el tipo de metal, Metal Cutting puede lograr acabado Ra 0,1 µm y inferior manteniendo tolerancias ajustadas y eliminación mínima de material. El resultado es acabado que proporciona propiedades técnicas requeridas para implantes y otros dispositivos médicos.

(Más en nuestro blog Pulido de metal en un mundo de piezas impresas en 3D.)

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