Polissage de pièces métalliques pour dispositifs médicaux imprimés en 3D

Comment équilibrer rugueux et lisse dans les implants orthopédiques et dentaires

Le développement de la technologie d'impression 3D a eu un impact révolutionnaire sur l'industrie des dispositifs médicaux , ouvrant de nouvelles possibilités illimitées dans la conception de produits et la personnalisation de masse. Cependant, il y a une tournure intéressante :le besoin de polir les pièces métalliques — dans certaines des applications les plus populaires.

Plus précisément, en raison de la finition rugueuse et de la porosité inhérente des surfaces imprimées en 3D, le polissage des métaux est souvent nécessaire pour lespièces métalliques imprimées en 3D utilisé pour les implants orthopédiques et dentaires .

Finition de surface et porosité des pièces métalliques imprimées en 3D

Il existe un certain nombre de méthodes utilisées pour fabriquer des pièces métalliques imprimées en 3D. Par exemple, ils peuvent être créés dans une atmosphère spéciale, comme lors de la construction de pièces en titane dans une atmosphère d'argon. Ou des pièces métalliques imprimées en 3D peuvent être fabriquées à l'aide de frittage laser direct de métal (DMLS) , fusion laser sélective (SLM) , fusion par faisceau d'électrons (EBM) , ou un autre processus.

Quelle que soit la méthode utilisée, la nature de l'impression 3D est que trois variables déterminent la finition d'une pièce et sa densité (ou porosité) :

• Les étapes de la couche "ascenseur" du processus d'impression
• La taille du faisceau laser
• La taille des particules de métal

Pourquoi utiliser des pièces métalliques imprimées en 3D pour les implants ?

Outre la capacité de personnalisation de masse, l'impression 3D de pièces métalliques offre un avantage spécifique pour les implants orthopédiques et dentaires.

A savoir, la combinaison des trois variables métallurgiques notées ci-dessus crée une finition très rugueuse et poreuse qui favorise la fusion de l'os et d'autres tissus à l'implant. Cette fusion est essentielle au succès de la procédure.

Mais que se passe-t-il si vous avez besoin d'une finition lisse, comme dans un implant articulaire où de bonnes caractéristiques d'usure sont nécessaires ? C'est alors qu'entre en jeu le polissage des pièces métalliques.

Le rôle du polissage des pièces métalliques dans les implants imprimés en 3D

Pour une application telle qu'un implant de genou imprimé en 3D, une partie de la surface doit être rugueuse et poreuse pour permettre à l'os de fusionner avec l'implant. Cependant, sur la surface d'usure du genou , vous avez besoin d'une finition la plus lisse possible pour :

• Réduire les frottements
• Assurez-vous que l'implant a une durée de vie raisonnablement longue
• Réduire le risque que l'implant provoque des douleurs chez le receveur

Le même principe s'applique aux hanches, aux épaules et aux autres types d'implants où il y a à la fois une surface d'usure et une surface qui doit fusionner avec l'os ou d'autres tissus.

Aux États-Unis seulement, chaque année, des millions de personnes subissent une arthroplastie de la hanche ou du genou. Ces dernières années, il y a eu un certain nombre de poursuites judiciaires très médiatisées liées à :

• Échec de l'appareil
• Douleur ou blessure liée à ces types d'implants
• Usure excessive entraînant le remplacement prématuré des appareils, qui sont censés durer environ 20 ans

Heureusement pour les fabricants d'implants, les finitions appropriées peuvent être obtenues en combinant l'utilisation de l'impression 3D et la technique appropriée pour polir les pièces métalliques .

Cela permet de rendre aussi lisses que possible certaines surfaces d'implants métalliques imprimés en 3D tandis que d'autres surfaces conservent la rugosité et la porosité requises pour fusion implant-tissu efficace.

Les objectifs du polissage de pièces métalliques imprimées en 3D

Il existe plusieurs façons de polir les pièces métalliques. Les méthodes vont du polissage à la main exigeant en main-d'œuvre et précis (et donc plus coûteux) à diverses méthodes d'abrasion automatisées et polissage par laser ou faisceau d'électrons . Le but de toutes ces techniques est d'obtenir un état de surface lisse et sans porosité.

Pour le polissage de pièces métalliques créées grâce à une impression 3D très précise, la capacité de contrôler étroitement l'enlèvement de matière est d'une importance vitale. Cela permet de s'assurer que la forme originale de la pièce - avec toutes ses tolérances dimensionnelles serrées — est préservé.

En général, cela signifie que la technique de polissage des pièces imprimées en 3D doit atteindre le lissé spécifié tout en enlevant la plus petite quantité de matière possible . Cela est particulièrement vrai pour les pièces métalliques ayant des géométries complexes, des arêtes vives et des détails fins.

Par conséquent, lors du polissage de pièces métalliques pour des implants orthopédiques ou dentaires imprimés en 3D et d'autres dispositifs médicaux, l'accent est principalement mis sur le maintien des tolérances. Cela est vrai même pour les applications nécessitant une finition très brillante, voire miroir.

Le polissage de métaux sur mesure est un domaine où, selon le type de métal utilisé, Metal Cutting peut obtenir une finition de surface de Ra 0,1 µm et moins tout en maintenant des tolérances serrées et un enlèvement de matière minimal. Le résultat est une finition de surface qui fournit les propriétés techniques requises pour une utilisation dans les implants et autres dispositifs médicaux.

(Pour en savoir plus, consultez notre blog Polissage des métaux dans un monde de pièces imprimées en 3D.)

Polissage expert des métaux pour implants et dispositifs médicaux

Metal Cutting continuera à répondre aux besoins changeants de l'industrie des dispositifs médicaux et aux dernières avancées de la technologie médicale. En tant qu'entreprise de fabrication de métaux de précision, nos capacités d'expertise comprennent la coupe, le meulage, le rodage et le polissage à tolérance très serrée de tous les métaux pour les applications de dispositifs médicaux.

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