Aplicación del mes: Impresión 3D de prótesis para hombro de titanio y alto rendimiento

En los últimos años, el rápido desarrollo de la tecnología de fabricación aditiva en el ámbito médico ha propiciado avances significativos en la investigación, el desarrollo de fármacos y la producción de prótesis, implantes y dispositivos médicos. Si nos centramos en estos últimos, la impresión 3D de metal ha revolucionado la industria médica, permitiendo el desarrollo de soluciones altamente personalizadas con rapidez. El uso de materiales biocompatibles, como el titanio y las aleaciones de cobalto, garantiza dispositivos médicos seguros y duraderos. También permite una producción más sostenible al reducir los residuos de material, disminuir los costes de fabricación y mejorar la eficiencia con velocidades de producción más altas.

La fabricación aditiva permite ahora crear placas, tornillos y prótesis e implantes completos personalizados que se adaptan perfectamente a las características anatómicas de cada paciente. Esto es posible gracias a la integración de tecnologías como el escaneado 3D, el TAC y otras técnicas de imagen, con software 3D e impresoras 3D. Los productos resultantes han demostrado ser no sólo seguros, sino también, en algunos casos, más eficaces, acelerando el proceso de recuperación del paciente. Para profundizar en este tema, a continuación analizamos un estudio donde se destacan las ventajas de utilizar la impresión 3D de metal para la producción de una prótesis de titanio para el hombro.

Comparación entre métodos tradicionales y fabricación aditiva

Los fabricantes de implantes para cirugía de columna, neurocirugía y osteosíntesis se enfrentan a numerosos retos en la producción de placas de artrodesis de hombro. Estos dispositivos se utilizan para resecar la cabeza del húmero en caso de daños en los ligamentos del hombro. Sin embargo, la fabricación de estos componentes mediante métodos tradicionales sigue siendo un reto porque requiere mucho tiempo y recursos. A menudo también surgen dificultades debido a la compleja geometría de las piezas. Además del mecanizado, se requieren operaciones de plegado, pero esta tecnología no es muy precisa y no garantiza el grado de repetibilidad necesario.

La empresa Eplus3D presentó recientemente el caso de una empresa del sector que utilizó la tecnología L-PBF como solución a estos problemas. El uso de la fabricación aditiva permitió producir un prototipo de prótesis de hombro totalmente funcional en poco tiempo, reduciendo los costes del prototipo protésico.

Impresión 3D de titanio para una prótesis de hombro

Para la producción de placas de artrodesis de hombro se utilizó la impresora 3D EP-M260 de Eplus3D. Esta máquina de metal L-PBF tiene un volumen de impresión de 260 × 260 × 390 mm y admite configuraciones de láser simple y doble. También puede procesar materiales de alto rendimiento, como aleaciones de titanio, acero inoxidable y aleaciones de aluminio. Para la impresión 3D de la prótesis de hombro, el material elegido fue la aleación de titanio VT6 con certificación médica. La fabricación de las piezas, que miden 25 cm de largo y tienen una altura de capa de 30 μm, duró aproximadamente 12 horas.

Una vez finalizada la impresión, cada producto se sometió a un tratamiento térmico a unos 700ºC durante dos horas para aliviar la tensión residual. A continuación, se retiraron las estructuras de soporte con herramientas manuales y, por último, se chorrearon las piezas.

Las roscas cónicas se omitieron deliberadamente en el modelo 3D para conseguir un corte más preciso mediante métodos de mecanizado tradicionales. En efecto, durante el proceso de fundición con L-PBF, la alternancia de dilatación y contracción térmica puede provocar deformaciones que comprometen la geometría y la regularidad de la pieza. Para superar este problema, se taladraron agujeros sencillos en el modelo moldeado, sobre los que posteriormente se ejecutaron roscas mediante mecanizado CNC o manual. Con esta solución se obtuvieron superficies lisas y tolerancias dimensionales que cumplían las normas exigidas.

A continuación, las placas de artrodesis de hombro se fabricaron con éxito con gran precisión y personalización, de acuerdo con las características anatómicas del paciente. La empresa comprobó que el proceso era más rápido que con otras tecnologías de producción y que se utilizaban menos recursos y materiales. Además, se consiguieron resultados más precisos que aceleraban la recuperación del paciente.

El éxito de esta aplicación es un claro ejemplo de cómo la impresión 3D de metal está revolucionando la medicina. A medida que la fabricación aditiva sigue avanzando, asistimos a la introducción de materiales biocompatibles cada vez más eficaces y técnicas de vanguardia que no solo simplifican los procesos, sino que redefinen la forma en que tratamos a los pacientes. Este progreso no ha hecho más que empezar.

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*Créditos de todas las fotos: Eplus3D