Comportamiento Mecánico y de Corrosión en Fluido Corporal Simulado de Estructuras de Acero Inoxidable 316L Poroso L-PBF 3D Fabricadas para Implantes Biomédicos
Autores: Nogueira, Pedro; Magrinho, João; Reis, Luis; de Deus, Augusto Moita; Silva, Maria Beatriz; Lopes, Pedro; Oliveira, Luís; Castela, António; Cláudio, Ricardo; Alves, Jorge L.; Vaz, Maria Fátima; Carmezim, Maria; Santos, Catarina
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Comportamiento Mecánico y de Corrosión en Fluido Corporal Simulado de Estructuras de Acero Inoxidable 316L Poroso L-PBF 3D Fabricadas para Implantes Biomédicos
Categoría
Ciencias de los Materiales
Subcategoría
Materiales para aplicaciones biomédicas
Palabras clave
Fusión de lecho de polvo láser
Acero inoxidable 316l
Características biomiméticas
Porosidad controlada
Propiedades mecánicas
Resistencia a la corrosión
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 19
Citaciones: Sin citaciones
La fusión por lecho de polvo láser (L-PBF) es una de las tecnologías de fabricación aditiva más prometedoras para crear implantes personalizados de acero inoxidable 316L (SS) con características biomiméticas, porosidad controlada y propiedades estructurales y funcionales óptimas. Sin embargo, el comportamiento de las estructuras de acero inoxidable 316L 3D fabricadas sin ningún acabado superficial en entornos que simulan fluidos corporales sigue siendo en gran medida desconocido. Para abordar esta laguna de conocimiento, el presente estudio investiga las características de la superficie, la porosidad interna, la corrosión en fluido corporal simulado (SBF) y las propiedades mecánicas de las estructuras de acero inoxidable 316L fabricadas por L-PBF con celdas unitarias de cuboctaedro rombo truncado (RTCO) con dos densidades relativas distintas (10 y 35%). El análisis microestructural confirmó que la estructura RTCO tiene una fase austenítica pura con una rugosidad de ~20 um y una morfología celular fina. La micro-CT reveló la presencia de agujeros de clave y una falta de poros de fusión en ambas estructuras RTCO. A pesar de la diferencia en la porosidad interna, las propiedades mecánicas de ambas estructuras se mantienen dentro del rango del tejido óseo y en línea con el modelo de Gibson y Ashby. Además, las estructuras RTCO fabricadas demostraron un comportamiento de corrosión pasiva en la solución SBF. Así, las estructuras porosas fabricadas son biomateriales prometedores para implantes debido a su adecuada rugosidad superficial, propiedades mecánicas y resistencia a la corrosión, facilitando el crecimiento del tejido óseo.
Descripción
La fusión por lecho de polvo láser (L-PBF) es una de las tecnologías de fabricación aditiva más prometedoras para crear implantes personalizados de acero inoxidable 316L (SS) con características biomiméticas, porosidad controlada y propiedades estructurales y funcionales óptimas. Sin embargo, el comportamiento de las estructuras de acero inoxidable 316L 3D fabricadas sin ningún acabado superficial en entornos que simulan fluidos corporales sigue siendo en gran medida desconocido. Para abordar esta laguna de conocimiento, el presente estudio investiga las características de la superficie, la porosidad interna, la corrosión en fluido corporal simulado (SBF) y las propiedades mecánicas de las estructuras de acero inoxidable 316L fabricadas por L-PBF con celdas unitarias de cuboctaedro rombo truncado (RTCO) con dos densidades relativas distintas (10 y 35%). El análisis microestructural confirmó que la estructura RTCO tiene una fase austenítica pura con una rugosidad de ~20 um y una morfología celular fina. La micro-CT reveló la presencia de agujeros de clave y una falta de poros de fusión en ambas estructuras RTCO. A pesar de la diferencia en la porosidad interna, las propiedades mecánicas de ambas estructuras se mantienen dentro del rango del tejido óseo y en línea con el modelo de Gibson y Ashby. Además, las estructuras RTCO fabricadas demostraron un comportamiento de corrosión pasiva en la solución SBF. Así, las estructuras porosas fabricadas son biomateriales prometedores para implantes debido a su adecuada rugosidad superficial, propiedades mecánicas y resistencia a la corrosión, facilitando el crecimiento del tejido óseo.