Como es la Manufactura de biomateriales metálicos y aplicaciones

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INSTITUTO NACIONAL DE MÉXICO

Instituto Tecnológico de Hermosillo

Ingeniería Biomédica
Biomateriales

Manufactura de biomateriales metálicos

y aplicaciones
   Profesor: Sauceda Oloño Perla Yazmi

Alumnos:

Alondra Cañez Flores

Daniel Omar López Vásquez

Ángel Eduardo García Castro

Hermosillo, Sonora.                                          Octubre 2017

Resumen

La supervivencia, prosperidad y dominio del ser humano sobre la tierra se debe en gran parte a su inteligencia, lo que hizo posible la manufactura de herramientas y objetos diversos.  A través del tiempo ser humano pudo modificar el aspecto y características de diversos materiales y aprendió a dominar diferentes técnicas o métodos para poder transformar materiales en herramientas útiles. Esto ha generado el origen a los procesos de fabricación.

El proceso de manufactura se denomina a todo método de transformación y acabado que se emplea para los materiales metálicos, cerámicos y polímeros para la producción y fabricación de textiles, fármacos y metalmecánica, etc. Esto incluye cambios en la geometría del material, alteración de sus propiedades, operaciones de ensamble y también de acabado superficial.  El objetivo de todo proceso es producir un componente al menor costo y de forma sustentable.

En este trabajo se muestra los procesos de manufactura, diseño y producción de los metales así como sus diversas aplicaciones en el campo de la ingeniería biomédica.

Absract

The survival, prosperity and domination of the human being and is for his intelligence, which made possible the manufacture of various tools and objects. Over time human beings have changed the appearance of materials and have learned to different techniques or methods to transform materials into useful tools. This has generated the origin of manufacturing processes.

The manufacturing process is called a transformation and finishing method that is used for metallic materials, ceramics and polymers for the production also manufacture of textiles, pharmaceuticals and metalworking, etc. This includes changes in the geometry of the material and alteration of its properties. The objective of the whole process is to produce a lower cost and in a sustainable way.

This paper shows the processes of manufacturing, design and production of metals and some  applications in biomedical engineering.

Manufactura de Biomateriales Metálicos

Los metales son materiales que se obtienen a partir de minerales. Por ejemplo, el metal hierro se extrae de minerales de hierro como la magnetita o la siderita.

Los minerales, que se extraen de las minas, se componen de dos partes:

1. MENA: Es la parte útil del mineral, de la que se extrae el metal.
2. GANGA: Es la parte no útil del mineral. Esta parte se desecha. La ganga debe separarse de la MENA.

La rama de la técnica que el ser humano ha desarrollado para obtener el metal de los minerales se le llama METALURGIA, además existe una rama de la metalurgia llamada SIDERURGIA. que trabaja solamente con minerales de hierro.

En todo proceso de manufactura existe una interrelación entre la actividad de diseño, la manufactura y los materiales que se van a utilizar como se muestra en la figura 1. Esto se debe a que el material debe cumplir con una serie de condiciones, tales como funcionalidad, resistencia y bajo peso, considerando también que el producto final deberá obtenerse al menor costo.

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Figura 1.- Relación entre manufactura, diseño y materiales.

Cualquier cambio en el material y/o en el diseño involucra un nuevo estudio sobre los métodos de producción más idóneos para seleccionar el material que cumpla con las especificaciones y siempre al más bajo costo.        

Métodos de fabricación de materiales metálicos

Forja: La forja es la deformación plástica que puede realizarse en caliente o frío a partir de la aplicación de fuerzas de compresión.

Frio: Fundamentalmente se efectúan operaciones de acabado o aquellas que se caracterizan por pequeños porcentajes de deformación.

Calor: El 90% de piezas forjadas son hechas con este método. Con el calentamiento correcto de la pieza se mejora la capacidad de ésta para cambiar de forma y dimensiones, sin que se presenten fallas o agrietamiento.

Forja estampa: En este proceso se utiliza una matriz, dado o estampa con una o varias cavidades de la geometría de la pieza. El impacto de la maza o la presión del émbolo sobre la pieza de trabajo, la obliga a llenar todo el hueco de las matrices coincidentes.

Forja de matriz abierta o libre: Este tipo de proceso (figura 4.5) se emplea para producir formas simples en poco tiempo y con bajo costo, esto es debido a que carecen de detalles y dimensiones exactas.

Forja con estampa: En este proceso se utiliza una matriz, dado o estampa con una o varias cavidades de la geometría de la pieza. El impacto de la maza o la presión del émbolo sobre la pieza de trabajo, la obliga a llenar todo el hueco de las matrices coincidentes.

Recalcado: Representa el incremento en el diámetro del material cuando éste se comprime, lo cual involucra entonces una reducción en su altura o espesor. La existencia de fricción entre las herramientas y el metal no puede evitarse, esto da lugar a que el flujo de material sea menor en dichas intercaras que en el centro, por lo que la forma final es un cilindro abarrilado, con mayor diámetro hacia la mitad de su altura

Forja isotérmica:

Aplicaciones de Biomateriales Metálicos

En 1920, el medico dentista Reiner Erdle y el conocimiento de metalurgia de Charles Orange desarrollaron la aleación Vitallium. Un biomaterial metálico biocompatible y resistencia a la corrosión, con aplicaciones en prótesis quirúrgicas. Esta aleación de cobalto (65 por ciento de Co, 30 por ciento de Cr y 5 por ciento de Mo). Este descubrimiento dio origen y desarrollo a nuevas aplicaciones ortopédicas, como clavos, tornillos y fijador es de huesos fracturados, además de varios tipos de implantes de reemplazo articular, como cadera, rodilla, hombro, codo, entre otras.

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