Progressi europei nella tecnologia per gli impianti ossei

I ricercatori europei continuano senza sosta a impegnarsi nello sviluppo tecnologico a 360 gradi. Qui in particolare ci riferiamo alla tecnologia medica per gli impianti ossei. Un gruppo di ricercatori del Fraunhofer Institute per l'ingegneria industriale e la ricerca applicata dei materiali in Germania ha sviluppato un programma di simulazione che calcola la struttura interna e la distribuzione di densità del materiale osseo.

La produzione di impianti ossei con una struttura simile alle ossa naturali avviene senza troppa difficoltà. La fase iniziale del processo è rappresentata dal calcolo della porosità e della struttura interna dell'osso, seguita dalla «cottura» dell'impianto ricavato da polveri di metallo. La seconda fase riguarda il macchinario per la realizzazione dei prototipi.

Gli scienziato coinvolti nella produzione di impianti ossei si ispirano direttamente alla natura, osservando attentamente la struttura delle ossa e gli elementi costitutivi che malgrado la loro leggerezza, sono capaci di sopportare carichi pesanti. Inoltre, la parte interna delle ossa è spugnosa ma solida e compatta in alcune zone.

Tenendo presente questo concetto, il gruppo di Fraunhofer ha risposto alla sfida lanciata dall'industria per le costruzioni leggere che chiedeva: «Come si potrebbe riprodurre?» I ricercatori sono riusciti a sviluppare un programma di simulazione che mostra in che modo va costruita la struttura ossea per soddisfare i requisiti specifici.

Gli ultimi sviluppi hanno offerto agli ingegneri i mezzi per produrre componenti complessi con il supporto della tecnologia per la rapida realizzazione di prototipi. Il processo è incentrato sul rivestimento di una superficie con strati sottilissimi di una speciale polvere di metallo. Un raggio laser sinterizza (ovvero riscalda senza liquefare) minerali o metalli in polvere in una massa coerente nelle zone che devono rimanere solide.

«È come cuocere una torta», spiega Andreas Burblies, un rappresentante del gruppo di cooperazione Fraunhofer Numerical Simulation of Products, Processes. «Il prodotto finale è un elemento con la giusta porosità». Le particelle di polvere in eccesso vengono rimosse. «Ciascun punto ha proprio la densità giusta e pertanto anche una certa stabilità», ha aggiunto.

Ora gli ingegneri possono creare componenti leggeri fatti su misura per ciascuna applicazione. Il risultato è che tali componenti potranno sopportare carichi pesanti. Il gruppo di ricerca ha fornito agli ingegneri anche i mezzi per modificare la struttura interna delle parti dopo che sono state prodotte mediante la perforazione di precisione.

«Possiamo produrre e adattare le parti esattamente come vengono richieste», ha affermato Mr Burblies. Gli esperti hanno asserito che la produzione di impianti singoli con una struttura interna simile all'osso di un paziente non è difficile. Le polveri metalliche di biomateriali, quali leghe di acciaio e titanio, offrono grandi vantaggi perché rendono facile la ricostruzione di altri elementi ossei. Questa tecnica innovativa verrà sfruttata in molti settori, inclusa la produzione di impianti ossei, l'industria aerea e automobilistica.

Per ulteriori informazioni, visitare:
http://www.ifam.fraunhofer.de/index.php?seite=&lang=en