Un gruppo di ricercatori della Naton Biotechnology ha realizzato il primo impianto completo per ginocchio utilizzando la stampa 3D a laser. Attraverso un trattamento termico ottimizzato, è stato possibile migliorare le proprietà meccaniche della lega CoCrMo, aumentando la resistenza e la durata del dispositivo. Questa tecnologia ha ottenuto l’approvazione delle autorità sanitarie cinesi e potrebbe rappresentare un passo avanti per il settore degli impianti ortopedici.

Un impianto stampato in 3D con materiali ottimizzati

L’impianto è stato realizzato con una lega di cobalto-cromo-molibdeno (CoCrMo) tramite la tecnologia LPBF (Laser Powder Bed Fusion). Uno dei problemi principali degli impianti prodotti con metodi tradizionali riguarda la resistenza non uniforme del materiale, causata dall’anisotropia, ovvero la variazione delle proprietà meccaniche a seconda della direzione del carico.

Per superare questo limite, i ricercatori hanno sviluppato un processo di trattamento termico in due fasi, che ha permesso di ottenere una resistenza omogenea in tutte le direzioni:

• Ricottura in soluzione: il materiale viene riscaldato a 1150°C per un’ora, quindi raffreddato rapidamente in acqua per uniformare la struttura metallica.
• Rinvenimento: il secondo passaggio prevede un riscaldamento a 450°C per 30 minuti, seguito da un raffreddamento controllato, utile a stabilizzare le proprietà del materiale.

Grazie a questo trattamento, la lega risulta più resistente e più sicura per un utilizzo a lungo termine.

Possibili sviluppi per gli impianti stampati in 3D

L’impiego della stampa 3D nel settore medico apre nuove prospettive per la produzione di impianti ortopedici personalizzati. Gli studiosi stanno già valutando ulteriori trattamenti superficiali, come la pallinatura e l’uso di ultrasuoni, per migliorare la resistenza all’usura e la biocompatibilità dell’impianto.

A lungo termine, questa tecnologia potrebbe diventare un riferimento per la produzione di dispositivi su misura, adattati alle esigenze specifiche dei pazienti.

Pubblicazione e riconoscimenti scientifici

I risultati dello studio sono stati pubblicati sulla rivista Materials Futures, con il titolo:
“La ricristallizzazione indotta dal trattamento termico regola il comportamento anisotropico delle leghe CoCrMo fabbricate mediante fusione laser a letto di polvere”.

Questo lavoro contribuisce al miglioramento del controllo qualità nella produzione additiva di dispositivi medici, consolidando la stampa 3D come una tecnologia sempre più rilevante per il settore sanitario.