Desarrollo y validación del comportamiento mecánico de un implante discal cervical con forma de “S” de Ti-6Al-4V ELI fabricado mediante SLM

• Autores: Paul Pedro Lean Sifuentes, Carlos A. Álvarez, Ainsworth Noriega Rios, Erik Navarro
• Localización: Ingeniería y desarrollo: revista de la División de Ingeniería de la Universidad del Norte, ISSN 0122-3461, Vol. 38, Nº. 1, 2020, págs. 197-211
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Development and validation of the mechanical behavior of a cervical disc implant with an “S” shape of Ti6Al-4V ELI manufactured by SLM
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    En el presente estudio se desarrolla y valida el comportamiento mecánico de un implante médico cervical de aleación de titanio tipo Ti-6Al-4V ELI, fabricado mediante selective laser melting (SLM). Este es un proceso de gran versatilidad que permite fabricar componentes de formas complejas de manera relativamente rápida. El implante desarrollado es un dispositivo médico que presenta mejoras respecto a los ya existentes. La propuesta de esta investigación es la optimización del diseño geométrico en forma de “S”, a través de simulaciones por elementos finitos y retroalimentación del análisis de los resultados de los ensayos realizados. Se realizaron análisis químico, análisis microestructural, ensayos mecánicos y análisis por elementos finitos, para lo cual se tuvo como referencia los lineamientos establecidos en las normas ASTM F136-13 y ASTM 2346-11. Durante el desarrollo de este proyecto se presentaron diversas modificaciones geométricas resultado de la retroalimentación constante entre la simulación del diseño y el comportamiento del implante ante cargas cíclicas. Finalmente, se encontró el diseño óptimo del implante con el que se logran las características que deben garantizar un correcto funcionamiento del implante.

  • English

    In the present study the mechanical behavior of a titanium alloy cervical medical implant type Ti-6Al-4V ELI is developed and validated, manufactured by Selective Laser Melting (SLM), which is a highly versatile and a faster process that allows to manufacture components with complex shapes.

    The medical implant developed in this research presents improvements compared to existing ones. The proposal of this research is the geometric design optimization set up as an "S" shape, by using finite elements analysis and the feedback of the results of mechanical tests. Chemical analyzes, microstructural analyzes, mechanical tests and finite element analysis were carried out, taking as reference the guidelines established in the ASTM F136-13 and ASTM 2346-11 standards.

    During the development of this project, several geometric modifications were presented as a result of the constant feedback between the simulation of the design and the behavior of the implant under cyclic loads. Finally, the optimal design of the implant was found and this design achieves the functional requirements of a cervical implant.