Polvos metálicos para caderas

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Tabla de contenido

Polvos metálicos para caderas se refiere a los polvos esféricos especializados utilizados en las tecnologías emergentes de fabricación aditiva de metales para implantes y prótesis de cadera. Esta guía abarca aleaciones comunes, propiedades, aplicaciones, especificaciones y proveedores.

Polvos metálicos para caderas

También llamados polvos para artroplastia de cadera, estos materiales avanzados permiten imprimir en 3D componentes de prótesis de cadera específicos para cada paciente, con geometrías complejas y prestaciones mecánicas superiores a las de los implantes tradicionales.

Las principales características de los polvos metálicos para caderas son

PropiedadesCaracteristicas
AleacionesTitanio, cromo cobalto, acero inoxidable
Forma de las partículasMuy esférica
Distribución por tamaños15-45 micras típicas
DensidadOptimizado para untar y envasar
Atributos claveBiocompatible, alta resistencia, resistente a la corrosión, rendimiento in vivo demostrado
Proceso de fabricaciónFabricación aditiva - Binder jetting, DED, PBF
AplicacionesCopas de cadera, Vástagos, Revestimientos acetabulares y conchas

Los polvos de cadera siguen avanzando para elevar el rendimiento, la longevidad y la biocompatibilidad de los implantes ortopédicos impresos en 3D.

Tipos de aleación

Los polvos metálicos de cadera más comunes son:

AleaciónComposiciónPropiedades
Titanio Ti64Titanio, aluminio, vanadioElevada relación resistencia-peso, bioinercia
Cromo cobaltoCobalto, cromo, molibdenoResistencia al desgaste, Resistencia a la corrosión
Acero inoxidableHierro, cromo, níquel, molibdenoRentabilidad, procesabilidad

Aleaciones emergentes

Nuevas aleaciones como la TMZF® de titanio-molibdeno-circonio-hierro adaptan el rendimiento mecánico y la capacidad de integración ósea mediante la fusión selectiva por láser.

Propiedades mecánicas

Los polvos metálicos de cadera permiten alcanzar las siguientes propiedades de las especificaciones ASTM cuando se fabrican de forma aditiva:

PropiedadValores comunes
Resistencia a la tracción750-1300 MPa
Límite elástico450-1150 MPa
Alargamiento a la rotura8-25%
Dureza280-550 HV
Rugosidad superficial (Ra)Optimizado para el crecimiento óseo

El rendimiento mecánico depende de parámetros como el grosor de la capa, la potencia del láser, la velocidad de escaneado, etc. durante la impresión AM.

polvos metálicos para caderas
Polvos metálicos para caderas 2

Aplicaciones

Los usos típicos de los polvos metálicos de cadera abarcan:

ComponenteDetalles
Copas de caderaComponente acetabular con forma semiesférica y superficie texturizada para la integración ósea
Vástagos femoralesExtendido en el fémur, fijado al componente de la copa de la cadera
Camisas y carcasasEl forro proporciona una superficie de articulación ultraligera, fijada a la carcasa exterior

Beneficios

Los componentes de polvo de cadera hechos a medida mejoran la longevidad y retrasan/evitan las cirugías de sustitución mediante optimización:

  • Fijación y crecimiento óseo
  • Baja generación de residuos de desgaste
  • Eliminación de los puntos débiles de la interfaz del cemento

Especificaciones

Polvos metálicos para caderas deben satisfacer las siguientes especificaciones mínimas según las normas ISO y ASTM:

AtributoLímites de especificación
Composición de las aleacionesSegún especificaciones de grado (AMS/UNS)
Tamaño de las partículas10-45 micras
Densidad aparente≥ 80% de aleación
Caudal25-50 s/50g
Esfericidad≥ 0,9 preferido

Los polvos de cadera especializados van un paso más allá, ya que optimizan la forma de las partículas, la estructura interna y la química de la superficie para conseguir un comportamiento impecable de esparcimiento, empaquetado y sinterización durante la impresión.

Proveedores

Entre los principales proveedores mundiales de polvos metálicos para caderas figuran:

ProveedorGrados comunesPrecio estimado
AP&CTi64, CoCr, Acero$500-1500/kg
Aditivo para carpinterosTi64, CoCrMo$800-2000/kg
PraxairTi64, CoCr, SS316L$600-1800/kg
Sandvik OspreyTi6AL4V ELI, CoCr ASTM F75$750-2500/kg

Los precios varían en función de las cantidades pedidas, la especificación del polvo y la aleación seleccionada. Algunos polvos de cadera personalizados para AM rondan los $3000-5000+ por kg.

Ventajas e inconvenientes

ProsContras
Geometrías complejas y personalizadasCostes de hardware actualmente elevados
Propiedades mecánicas optimizadasDatos clínicos limitados a largo plazo
Permite nuevas estructuras porosasCobertura restringida de las opciones emergentes
Simplifica las revisiones de implantes fallidosPasos de postprocesamiento necesarios
Agiliza la logística quirúrgicaIncertidumbre en torno a las vías de reembolso

Principales conclusiones

  • Los principales fabricantes de metales ofrecen ahora polvos de cadera optimizados para la inyección de aglutinantes y la impresión por láser
  • Las nuevas aleaciones y arquitecturas mejoran el rendimiento de los implantes tradicionales
  • Siguen acumulándose pruebas clínicas sobre seguridad y eficacia

preguntas frecuentes

P: ¿Cuántos implantes ortopédicos utilizan actualmente la impresión metálica en 3D?

R: Se calcula que entre 4 y 5% de todos los dispositivos ortopédicos, como implantes de cadera, rodilla y columna vertebral, se fabrican actualmente de forma aditiva a partir de polvos metálicos de primera calidad. Pero se prevé que su adopción aumente exponencialmente.

P: ¿Preocupa la corrosión del metal o los iones de los implantes impresos?

R: Todos los implantes metálicos tienen potencial de corrosión y desechos, pero los avances en aleaciones, controles de fabricación y tratamientos superficiales minimizan ahora los riesgos hasta hacerlos comparables a los implantes convencionales basados en fundición/forja.

P: ¿Cómo ha afectado la pandemia al acceso a las prótesis articulares, incluidas las metálicas?

R: Las suspensiones temporales de las intervenciones "electivas" restringieron considerablemente las prótesis de cadera y rodilla. Pero el acceso se está recuperando y los cirujanos son cada vez más conscientes de las ventajas de los métodos impresos en 3D.

P: ¿Los implantes impresos en 3D reducirán los costes en comparación con las prótesis de cadera tradicionales?

R: En la actualidad, los implantes impresos tienen un precio superior al de los implantes genéricos, pero permiten una fijación de precios basada en el valor, dadas sus ventajas clínicas. Con una mayor adopción, las economías de escala de fabricación podrían mejorar la rentabilidad.

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