La impresión 3D ofrece múltiples soluciones para el desarrollo de dispositivos médicos a medida que el campo evoluciona con el tiempo. La impresión 3D ha ayudado a la industria de la salud a llevar al mercado importantes herramientas y dispositivos médicos a un costo y tiempo relativamente menores.
En esta guía a continuación, aprenderá cómo la impresión 3D ha ayudado a evolucionar la industria médica y cómo resulta útil en prototipos médicos. Entonces, leamos a continuación.
Impresión 3d, También conocida como fabricación aditiva, ayuda a fabricar un objeto sólido con 3 dimensiones. En este proceso, se depositan capas del material una tras otra para crear un objeto. Se observa que estas capas tienen una sección transversal finamente cortada del objeto fabricado.
La impresión 3D es el proceso opuesto a la fabricación sustractiva en el que se corta el material. En cambio, en la impresión 3D, no hay cortes ni molienda ocurrir; más bien, el material se agrega capa tras capa para lograr el objeto deseado.
La impresión 3D permite la creación de formas con texturas complejas y, en comparación con otros métodos, es más adecuada porque utiliza menos material.
1.1 Impresión 3D de plástico
La impresión 3D de plástico es uno de los métodos más comunes utilizados en la fabricación de objetos impresos en 3D. Esta técnica ayuda a fabricar productos en el campo médico que sean sencillos y de bajo coste. Estas piezas también se pueden mecanizar, pero aun así se prefiere fabricarlas mediante impresión 3D.
Los diferentes tipos de plásticos utilizados en la impresión 3D de plástico incluyen ABS, PLA, nailon, TPU, PETG, HIPS, PVA, etc. Cada tipo de plástico tiene su calidad y características. Algunos son flexibles, otros resisten el desgaste y otros son impermeables.
La impresión 3D de plástico ofrece menos precisión a nivel del consumidor. Sin embargo, mediante este proceso se pueden fabricar dispositivos médicos básicos que tengan diseños simples.
Además, los dispositivos médicos sometidos a cargas más pesadas no suelen optar por fabricarse mediante esta técnica de impresión 3D porque los huecos entre las capas de plástico son bastante habituales en ellos.
Sin embargo, el SLS también es un proceso de impresión 3D en el que se pueden fabricar dispositivos geométricos complejos utilizando plásticos. Este método es muy adecuado para socavados y texturas interiores con paredes más delgadas. El acabado es tosco, pero las líneas de las capas aún no son muy visibles.
Los dispositivos médicos fabricados mediante impresión 3D SLS incluyen nailon 11 y 12 y TPU debido a su flexibilidad y resistencia al impacto.
1.2 Impresión 3D de resina
La impresión 3D de resina, también conocida como impresión 3D SLA, puede producir las piezas más precisas con alta precisión y resolución. La superficie creada por la impresión 3D de resina es la más suave en comparación con otros tipos de impresión 3D.
Por lo tanto, la impresión 3D de resina tiene mucho éxito para la mayoría de los dispositivos médicos porque no hay lugar para la negligencia médica en cuanto a precisión y perfección.
Los dispositivos médicos que necesitan tolerancias estrictas y superficies lisas suelen fabricarse mediante impresión 3D. Es un proceso ideal para fabricar piezas funcionales, que pueden pulirse después de la impresión.
La orientación del enlace químico entre las capas de las piezas producidas es muy consistente; por lo tanto, la solidez de estos dispositivos también es encomiable. Por lo tanto, los implantes médicos y los prototipos funcionales utilizados en medicina suelen fabricarse a través de resina.
Las resinas médicas y dentales se utilizan normalmente para dispositivos médicos, ya que son resinas biocompatibles y producen múltiples aparatos dentales y médicos. Los aparatos médicos comúnmente fabricados son dentaduras postizas, guías quirúrgicas y prótesis.
1.3 Impresión 3D de metales
La impresión 3D en metal es también una de las formas comunes de impresión 3D, que se basa en diferentes métodos. Las impresoras FDM de metal son impresoras tradicionales que utilizan varillas metálicas para realizar la impresión.
Por otro lado, SLM y DMLS también son dos tipos de impresoras 3D que son iguales que SLS, pero utilizan poderes metálicos que se fusionan capa por capa para crear el prototipo médico requerido.
Las impresoras 3D SLS y DMLS pueden crear piezas altamente precisas, orientadas a la resistencia e incluso adecuadas para piezas médicas complejas. Por lo tanto, son muy adecuados para aplicaciones médicas.
Los polvos metálicos utilizados son titanio, aluminio, acero inoxidable y acero para herramientas debido a su durabilidad, resistencia al rayado y otras propiedades resistivas.
1.4 Impresión 3D en color
Considerando la impresión 3D en color, se pueden fabricar piezas multicolores. Este tipo de impresión se realiza mediante impresoras colorjet y el objeto se fabrica capa por capa mediante impresión.
Múltiples dispositivos médicos coloreados también se someten a este tipo de impresión como proceso de fabricación aditiva; Es muy económico y ayuda a reducir el desperdicio.
2.Ventajas de la impresión 3D
Existen múltiples ventajas de la impresión 3D para cada aplicación, y también en la industria médica, las técnicas de impresión 3D resultan muy útiles, y algunas de las ventajas comunes son las siguientes:
Flexibilidad en el Diseño
La impresión 3D es una de las técnicas de impresión más flexibles en comparación con los métodos tradicionales. La impresión 3D conduce a la creación de diseños flexibles con múltiples opciones de materiales. En medicina, existen diferentes tipos de dispositivos médicos, cada uno con sus propios requisitos y, debido a la versatilidad de este método, la fabricación de estos dispositivos médicos es más sencilla.
La impresión 3D es un proceso que se puede realizar en cuestión de horas, por lo que si se necesita algún dispositivo médico, la pieza se puede fabricar de inmediato. El mecanizado todavía lleva tiempo y es caro, mientras que la impresión 3D es uno de los métodos más rápidos.
Ayuda a evitar el exceso de existencias
La impresión 3D funciona con el método de impresión bajo demanda, esto significa que no hay necesidad de acumular stock de dispositivos médicos, sino que puedes tenerlos fabricados en poco tiempo. Al tener un inventario menos excesivo, se puede ahorrar mucho espacio.
Piezas ligeras y orientadas a la resistencia
La impresión 3D es conocida por producir piezas de alta calidad utilizadas en diferentes aplicaciones. Es muy adecuado para el campo de la medicina porque puede ayudar a fabricar la mayoría de los dispositivos médicos que necesitan suficiente resistencia pero que son livianos.
3.Tratamiento superficial de piezas impresas en 3D
Las piezas impresas en 3D después de la fabricación también necesitan un tratamiento superficial adicional para obtener una superficie más suave según el diseño del objeto y el tipo de material que se utiliza para su fabricación. Existen diferentes formas en las que se podría realizar el tratamiento superficial de estas piezas, y algunas de ellas son las siguientes:
Lijado
El lijado es un método muy popular mediante el cual se pueden terminar las piezas impresas en 3D. Es uno de los procesos básicos en el que se frota una lija contra el objeto en una zona donde la superficie es rugosa. Si el objeto tiene imperfecciones y esquinas afiladas, se pueden suavizar.
La técnica de lijado es muy económica y apta para la mayoría de materiales, además existen múltiples tamaños en los que viene la lija y se pueden elegir según el tamaño del objeto.
Maquinado
La impresión 3D también puede equiparse con mecanizado CNC. Una vez que el objeto se fabrica mediante impresión 3D, se puede terminar mediante mecanizado CNC. Para tener un acabado superficial fino, se podría realizar mecanizado y rectificado del objeto.
Este método de tratamiento de superficies es ideal para objetos que necesitan una tolerancia estricta y pueden llegar a áreas profundas y difíciles de alcanzar para fines de acabado.
Granallado
Uno de los métodos populares de acabado de superficies es la impresión 3D. Este proceso implica el uso de perlas de plástico o vidrio, y cuando golpean la superficie rugosa, la alisan y aplanan todas las imperfecciones.
En comparación con el lijado, el granallado es un método rápido y, por tanto, ayuda a alisar las zonas inaccesibles.
Enchapado
El revestimiento consiste en aplicar una fina capa de metal sobre la superficie del objeto fabricado mediante impresión 3D mediante un circuito eléctrico.
Existen múltiples beneficios al optar por este método de tratamiento de superficies. Ayuda a mejorar las propiedades del material del objeto, ya que las piezas de plástico son susceptibles de romperse y, cuando se recubren adecuadamente, se puede mejorar su durabilidad y resistencia al desgaste.
Pintura
Pintar es otro proceso muy sencillo que ayuda a mejorar la apariencia de los objetos en poco tiempo. Ayuda a alisar la superficie y rellenar los huecos y, hasta cierto punto, incluso ayuda en el proceso de sellado del objeto.
4.El mercado de la impresión 3D en el sector sanitario
El mercado de la impresión 3D en el sector sanitario está en constante crecimiento. Los avances que se están produciendo en la tecnología han llevado al sector médico a invertir en investigación y desarrollo. A medida que aumenta el número de pacientes, también lo hacen las aplicaciones biomédicas que impulsan el crecimiento del mercado de la impresión 3D.
En el año 2020, la valoración de El tamaño del mercado de la impresión 3D en el sector sanitario. sector fue de $1036.58 millones. Sin embargo, se espera que alcance los 5,846.74 dólares en el año 2030, lo que provocará un aumento de la tasa compuesta anual del 20.10 por ciento de 2021 a 2030.
5.¿Materiales para la creación de prototipos médicos con impresión 3D?
En la impresión 3D se utilizan diferentes materiales cuando se trata de creación de prototipos médicos, y algunos de estos materiales se analizan a continuación:
Ácido polilactico
El PLA es una forma de plástico muy popular en la impresión 3D FDM. Es asequible y muy fácil de utilizar cuando se trata de impresión y ofrece biodegradabilidad. Utilizando impresoras PLA y 3D, profesionales médicos e ingenieros incluso crearon ventiladores funcionales durante la COVID-19 para ayudar a tratar a los pacientes. También se utiliza en muchos dispositivos ortopédicos, como placas, clavos de fijación, tornillos y estructuras óseas.
Acrilonitrilo butadieno estireno (ABS)
El ABS también es una forma de plástico que se utiliza en la impresión 3D, y es un material muy liviano y resistente que puede fundirse en forma líquida y luego se vuelve sólido cuando se enfría. Se utiliza en el sector médico para la fabricación de los modelos utilizados en cirugías, prótesis y corsés ortopédicos.
Polieteretercetona
PEEK es un termostato de alto rendimiento que ofrece resistencia contra productos químicos y tiene propiedades mecánicas perfectas. Se utiliza en lugar de metales en muchos casos y tiene muchas aplicaciones médicas que consisten en implantes y dispositivos médicos personalizados.
Titanio
El titanio es un tipo de metal comúnmente utilizado en la impresión 3D y, en el sector médico, se utiliza para fabricar herramientas quirúrgicas y reemplazos de articulaciones. Muchos implantes, como los de cadera, rodilla y columna, se fabrican con titanio mediante impresión 3D debido a sus excelentes propiedades mecánicas y biocompatibilidad.
Polietilenglicol
El PEG es una forma de plástico utilizada en la impresión 3D y tiene características bioquímicas que lo hacen adecuado para el sector médico. Se utiliza para crear cartílagos, huesos y tejidos vasculares mediante impresión 3D.
6.¿Cómo funciona la impresión 3D en la creación de prototipos médicos?
La impresión 3D funciona de diferentes maneras para el desarrollo de diversos dispositivos médicos en lo que respecta a la creación de prototipos médicos, y algunas de ellas se analizan a continuación:
6.1 Impresión 3D de implantes personalizados
La impresión de implantes personalizados comprenderá un método que se sigue para el proceso de impresión 3D y comprende los siguientes pasos:
- Mediante una tomografía computarizada o cualquier otro método de imagen y modelado, se crea el modelo 3D del sitio del implante para que el implante pueda diseñarse en consecuencia.
- El médico diseña el implante digitalmente basándose en la personalización en función de la anatomía del paciente que se adapta a él.
- Habitualmente se opta por materiales biocompatibles a la hora de imprimir un implante personalizado; para ello se introduce en la impresora el material elegido.
- La impresora imprime el objeto capa por capa y, una vez que el implante está listo, puede pasar por un proceso adicional que ayuda a mejorar sus propiedades y luego se realizan controles de calidad.
- Una vez finalizado el implante, se realiza la esterilización y se implanta quirúrgicamente al paciente.
6.2 Impresión 3D para creación de prototipos de dispositivos médicos
La impresión 3D para la creación de prototipos de dispositivos médicos comprende las etapas que se detallan a continuación:
- Los conceptos se crearon por primera vez utilizando software CAD para dispositivos médicos.
- Una vez que los conceptos y diseños están listos, se realiza la impresión 3D, que tiende a crear prototipos físicos.
- Luego, el prototipo del dispositivo médico pasa por el proceso de prueba en el que se prueban la seguridad, la ergonomía y la funcionalidad del dispositivo.
6.3 Impresión 3D para dispositivos y prótesis personalizados
Para realizar la impresión 3D de dispositivos y prótesis personalizados, se siguen los pasos que se detallan a continuación:
Primero se obtienen escaneos 3D para poder comprender la anatomía y los requisitos de los dispositivos y prótesis y evaluar las mediciones.
Una vez obtenidos los datos, estas prótesis se diseñan a medida.
Una vez listo el diseño, se utilizan los materiales biocompatibles y se realiza la impresión 3D de estos dispositivos capa a capa.
Luego, los dispositivos fabricados se someten a pruebas y, si es necesario, se realizan cambios para garantizar la perfección de su función y ajuste.
7.¿Cómo conseguir servicios de impresión 3D?
Como ha leído el artículo anterior, ahora debe conocer todo lo relacionado con la impresión 3D en el campo médico y los materiales relevantes utilizados para la fabricación.
Los servicios de impresión 3D para la fabricación de dispositivos médicos son altamente especializados. La eficiencia y la calidad de los dispositivos médicos no admiten negligencias. Por lo tanto, a la hora de elegir el proveedor de servicios adecuado, AN-Prototype debería ser su opción.
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