Estructuras de titanio con gradiente de porosidad – fabricación por el método de partículas espaciadoras y caracterización

Abstract

RESUMEN Se ha propuesto el uso de titanio poroso para reducir el problema de incompatibilidad mecánica que ocurre entre el implante y el hueso. La introducción de poros en el titanio disminuye su módulo elástico acercándolo al que poseen tanto los huesos corticales como trabeculares. En este trabajo se investigó la fabricación por pulvimetalurgia de titanio con gradiente de porosidad longitudinal, usando carbonato ácido de amonio como material espaciador, mezclado en distintas proporciones con hidruro de titanio en polvo. Luego de la compactación uniaxial por capas y posterior sinterización a 1150 ºC, se obtuvieron muestras cilíndricas con porosidad longitudinal gradual de proporciones 2 % - 30 %, 2 % - 60 %, 30 % - 60 % y 2 % - 30 % - 60 %. Se analizó la microestructura; tamaño, forma y distribución de poros, así como el módulo de elasticidad y límite de fluencia. Los resultados indican que, mediante el método estudiado, es posible obtener muestras sinterizadas con porosidad gradual, con continuidad estructural entre las distintas capas porosas, con un rango de tamaño de poro entre 200 y 250 µm. Los valores de módulo de elasticidad obtenidos fueron similares a los informados en la bibliografía para los huesos corticales y son compatibles con la estructura anisotrópica del tejido óseo.

Powder metallurgy with space holder for porous titanium implants: A review

“…Within the PM techniques, SH offers greater and easy control of the porosity parameters such as pore morphology, percentage, and pore size distribution with the granulometry of the filler material, guaranteeing the strength of the piece. Furthermore, mono-modal or bi-modal porosity can be achieved as well as gradual porosities in the piece [31,66,[114][115][116].…”

“…Even with SH technique, porous scaffolds with graded porosities and pore sizes can be generated. For instance, Padilla et al [115] used a layered uniaxial compaction process to achieve gradual porosities. Chen et al [116] generated a porosity gradient using a temporary mold with two different kinds of Ti and sugar pellets mixture to create the gradients.…”

Estudio de dos métodos pulvimetalúrgicos empleados en la fabricación de biomateriales compuestos de titanio e hidroxiapatita

“…Si mencionamos sus propiedades mecánicas, el titanio presenta valores para su módulo de elasticidad que se encuentra más próximo al del hueso que el resto de los metales. Las aleaciones comerciales de titanio, con una pureza del 99,2 %, tienen una tensión de rotura de unos 434 MPa (Padilla et al, 2018;Traini et al, 2015).…”

Desarrollo de Estructuras Porosas de Titanio para Implantes Biomédicos Obtenidas por Gel-casting y Sinterización

“…Además, luego del proceso de sinterizado pueden aparecer tamaños y distribuciónes heterogéneas de los poros, debido a los gradientes de presión generados. Esto afectaría a la microestructura y a las propiedades mecánicas de los implantes [17,18].…”