Polimento de peças de metal para dispositivos médicos impressos em 3D

Como equilibrar áspero e liso em implantes ortopédicos e dentários

O desenvolvimento da tecnologia de impressão 3D teve um impacto revolucionário na indústria de dispositivos médicos , abrindo novas possibilidades ilimitadas em design de produto e personalização em massa. No entanto, há uma reviravolta interessante:a necessidade de polir peças metálicas — em algumas das aplicações mais populares.

Especificamente, devido ao acabamento áspero e à porosidade inerente das superfícies impressas em 3D, o polimento de metal é frequentemente necessário para as peças de metal impressas em 3D usado para implantes ortopédicos e dentários .

Acabamento da superfície e porosidade de peças metálicas impressas em 3D

Existem vários métodos usados ​​para fazer peças de metal impressas em 3D. Por exemplo, eles podem ser criados em uma atmosfera especial, como ao construir peças de titânio em uma atmosfera de argônio. Ou as peças de metal impressas em 3D podem ser feitas usando sinterização direta a laser de metal (DMLS) , fusão seletiva a laser (SLM) , fusão por feixe de elétrons (EBM) , ou algum outro processo.

Qualquer que seja o método usado, a natureza da impressão 3D é que três variáveis ​​determinam o acabamento de uma peça e sua densidade (ou porosidade) :

• As etapas da camada "elevador" do processo de impressão
• O tamanho do feixe de laser
• O tamanho das partículas metálicas

Por que usar peças de metal impressas em 3D para implantes?

Além da capacidade de customização em massa, a impressão 3D de peças metálicas oferece um benefício específico para implantes ortopédicos e dentários.

Ou seja, a combinação de três variáveis ​​metalúrgicas mencionadas acima cria um acabamento muito áspero e poroso que promove a fusão do osso e outros tecidos ao implante. Essa fusão é fundamental para o sucesso do procedimento.

Mas e se você precisar de um acabamento suave, como em um implante articular onde são necessárias boas características de desgaste? É quando o polimento de peças metálicas entra em ação.

O papel do polimento de peças metálicas em implantes impressos em 3D

Para uma aplicação como um implante de joelho impresso em 3D, parte da superfície precisa ser áspera e porosa para permitir que o osso se funda ao implante. No entanto, na superfície de desgaste do joelho , você precisa de um acabamento o mais suave possível, para:

• Reduzir o atrito
• Certifique-se de que o implante tenha uma vida útil razoavelmente longa
• Reduzir o risco de o implante causar dor no receptor

O mesmo princípio se aplica aos quadris, ombros e outros tipos de implantes onde há uma superfície de desgaste e uma superfície que deve se fundir com osso ou outro tecido.

Somente nos EUA, a cada ano, milhões de pessoas passam por cirurgia de substituição do quadril ou joelho. Nos últimos anos, houve uma série de ações judiciais bem divulgadas relacionadas a:

• Falha no dispositivo
• Dor ou lesão relacionada a esses tipos de implantes
• Desgaste excessivo, fazendo com que os dispositivos — que devem durar cerca de 20 anos — sejam substituídos antecipadamente

Felizmente para os fabricantes de implantes, os acabamentos adequados podem ser alcançados combinando o uso de impressão 3D e a técnica adequada de polimento de peças metálicas .

Isso permite que certas superfícies de implantes de metal impressos em 3D sejam o mais lisas possível, enquanto outras superfícies mantêm a rugosidade e a porosidade necessárias para fusão implante-tecido eficaz.

Os objetivos ao polir peças de metal impressas em 3D

Existem várias maneiras de polir peças metálicas. Os métodos variam de trabalho intensivo e preciso (e, portanto, mais caro) polimento manual a vários métodos de abrasão automatizados e polimento por laser ou feixe de elétrons . O objetivo de todas essas técnicas é obter um acabamento superficial liso e livre de porosidade.

Para polir peças metálicas criadas por meio de impressão 3D muito precisa, a capacidade de controlar rigorosamente a remoção de material é de vital importância. Isso ajuda a garantir que a forma original da peça — com todas as suas tolerâncias dimensionais rígidas — é preservado.

Em geral, isso significa que a técnica de polimento para peças impressas em 3D deve atingir a suavidade especificada enquanto remove a menor quantidade possível de material . Isso é especialmente verdadeiro para peças metálicas com geometrias complexas, arestas vivas e detalhes finos.

Portanto, ao polir peças metálicas para implantes ortopédicos ou dentários impressos em 3D e outros dispositivos médicos, o foco está principalmente na manutenção das tolerâncias. Isso é verdade mesmo para aplicações onde há necessidade de um acabamento altamente brilhante, até mesmo espelhado.

O polimento de metal personalizado é uma área onde, dependendo do tipo de metal usado, o Metal Cutting pode atingir um acabamento superficial de Ra 0,1 µm e abaixo, mantendo tolerâncias apertadas e remoção mínima de material. O resultado é um acabamento de superfície que fornece as propriedades técnicas necessárias para uso em implantes e outros dispositivos médicos.

(Saiba mais em nosso blog Metal Polishing in a World of 3D Printed Parts.)

Polimento de metal especializado para implantes e dispositivos médicos

A Metal Cutting continuará a atender às necessidades em constante mudança da indústria de dispositivos médicos e aos mais recentes avanços em tecnologia médica. Como uma empresa de fabricação de metal de precisão, nossas capacidades especializadas incluem corte, retificação, lapidação e polimento de tolerância muito apertada de todos os metais para aplicações de dispositivos médicos.

Também fornecemos operações secundárias, como dobra, corte em ângulo e apontamento e rasgo de tubos, fios e varetas de pequeno diâmetro. Além disso, estão disponíveis produtos de tungstênio e molibdênio, como fios, fitas e varetas.

Para saber mais sobre como especificar tubos de metal de precisão para suas necessidades de dispositivos médicos, baixe uma cópia gratuita do nosso guia completo, Tubos de metal no século 21:quem precisa? O Futuro da Inovação em Dispositivos Médicos.