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
| Propiedades | Caracteristicas |
|---|---|
| Aleaciones | Titanio, cromo cobalto, acero inoxidable |
| Forma de las partículas | Muy esférica |
| Distribución por tamaños | 15-45 micras típicas |
| Densidad | Optimizado para untar y envasar |
| Atributos clave | Biocompatible, alta resistencia, resistente a la corrosión, rendimiento in vivo demostrado |
| Proceso de fabricación | Fabricación aditiva - Binder jetting, DED, PBF |
| Aplicaciones | Copas 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:
| Aleación | Composición | Propiedades |
|---|---|---|
| Titanio Ti64 | Titanio, aluminio, vanadio | Elevada relación resistencia-peso, bioinercia |
| Cromo cobalto | Cobalto, cromo, molibdeno | Resistencia al desgaste, Resistencia a la corrosión |
| Acero inoxidable | Hierro, cromo, níquel, molibdeno | Rentabilidad, 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:
| Propiedad | Valores comunes |
|---|---|
| Resistencia a la tracción | 750-1300 MPa |
| Límite elástico | 450-1150 MPa |
| Alargamiento a la rotura | 8-25% |
| Dureza | 280-550 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.
Aplicaciones
Los usos típicos de los polvos metálicos de cadera abarcan:
| Componente | Detalles |
|---|---|
| Copas de cadera | Componente acetabular con forma semiesférica y superficie texturizada para la integración ósea |
| Vástagos femorales | Extendido en el fémur, fijado al componente de la copa de la cadera |
| Camisas y carcasas | El 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:
| Atributo | Límites de especificación |
|---|---|
| Composición de las aleaciones | Según especificaciones de grado (AMS/UNS) |
| Tamaño de las partículas | 10-45 micras |
| Densidad aparente | ≥ 80% de aleación |
| Caudal | 25-50 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:
| Proveedor | Grados comunes | Precio estimado |
|---|---|---|
| AP&C | Ti64, CoCr, Acero | $500-1500/kg |
| Aditivo para carpinteros | Ti64, CoCrMo | $800-2000/kg |
| Praxair | Ti64, CoCr, SS316L | $600-1800/kg |
| Sandvik Osprey | Ti6AL4V 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
| Pros | Contras |
|---|---|
| Geometrías complejas y personalizadas | Costes de hardware actualmente elevados |
| Propiedades mecánicas optimizadas | Datos clínicos limitados a largo plazo |
| Permite nuevas estructuras porosas | Cobertura restringida de las opciones emergentes |
| Simplifica las revisiones de implantes fallidos | Pasos de postprocesamiento necesarios |
| Agiliza la logística quirúrgica | Incertidumbre 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.