Influencia de los Parámetros de Procesamiento en Metales Celulares Arquitectónicos Fabricados por Adición: Énfasis en Aplicaciones Biomédicas
Autores: Shi, Yixuan; Zheng, Yuzhe; Huang, Chengcong; Zhao, Shangyan; Li, Xuan; Lu, Yuchen; Wu, Yuzhi; Li, Peipei; Wang, Luning; Li, Yageng
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ciencias de los Materiales
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 15
Citaciones: Sin citaciones
La fusión por lecho de polvo láser (LPBF) ha surgido como una técnica de fabricación aditiva transformadora para la fabricación de estructuras metálicas celulares arquitectónicas, ofreciendo propiedades personalizadas para diversas aplicaciones biomédicas. Estas estructuras son particularmente adecuadas para implantes óseos, andamios y otros dispositivos médicos que soportan carga debido a su capacidad para lograr diseños ligeros, propiedades mecánicas mejoradas y geometrías personalizadas. Sin embargo, las complejas interacciones entre los parámetros del proceso LPBF y las propiedades estructurales y mecánicas resultantes plantean desafíos significativos para lograr la precisión y fiabilidad requeridas para aplicaciones clínicas. Esta revisión proporciona un análisis exhaustivo de los efectos de los parámetros del proceso LPBF, incluyendo la potencia del láser, la velocidad de escaneo y el grosor de la capa, sobre atributos clave como la precisión dimensional, la densidad, la rugosidad de la superficie y la microestructura. Su influencia en el rendimiento mecánico, incluyendo la resistencia, la resistencia a la fatiga y las propiedades funcionales, se examina críticamente, con atención específica a la relevancia biomédica. También se discute el impacto de los factores de diseño de la red, como la topología, el tamaño de la celda unitaria y la orientación, subrayando su papel en la optimización de la biocompatibilidad y la integridad estructural para aplicaciones médicas. Se destacan desafíos como los defectos en la superficie, las inexactitudes geométricas y las inconsistencias microestructurales como barreras clave para la adopción más amplia de LPBF en los campos biomédicos. Las perspectivas futuras se centran en avanzar en las tecnologías LPBF a través de la optimización de procesos y la integración con herramientas computacionales avanzadas, como el aprendizaje automático, para permitir la fabricación eficiente de arquitecturas complejas y específicas para cada paciente. Al abordar estos desafíos, LPBF tiene el potencial de revolucionar el desarrollo de biomateriales de próxima generación, adaptados para satisfacer las necesidades clínicas en evolución y mejorar los resultados para los pacientes.
Descripción
La fusión por lecho de polvo láser (LPBF) ha surgido como una técnica de fabricación aditiva transformadora para la fabricación de estructuras metálicas celulares arquitectónicas, ofreciendo propiedades personalizadas para diversas aplicaciones biomédicas. Estas estructuras son particularmente adecuadas para implantes óseos, andamios y otros dispositivos médicos que soportan carga debido a su capacidad para lograr diseños ligeros, propiedades mecánicas mejoradas y geometrías personalizadas. Sin embargo, las complejas interacciones entre los parámetros del proceso LPBF y las propiedades estructurales y mecánicas resultantes plantean desafíos significativos para lograr la precisión y fiabilidad requeridas para aplicaciones clínicas. Esta revisión proporciona un análisis exhaustivo de los efectos de los parámetros del proceso LPBF, incluyendo la potencia del láser, la velocidad de escaneo y el grosor de la capa, sobre atributos clave como la precisión dimensional, la densidad, la rugosidad de la superficie y la microestructura. Su influencia en el rendimiento mecánico, incluyendo la resistencia, la resistencia a la fatiga y las propiedades funcionales, se examina críticamente, con atención específica a la relevancia biomédica. También se discute el impacto de los factores de diseño de la red, como la topología, el tamaño de la celda unitaria y la orientación, subrayando su papel en la optimización de la biocompatibilidad y la integridad estructural para aplicaciones médicas. Se destacan desafíos como los defectos en la superficie, las inexactitudes geométricas y las inconsistencias microestructurales como barreras clave para la adopción más amplia de LPBF en los campos biomédicos. Las perspectivas futuras se centran en avanzar en las tecnologías LPBF a través de la optimización de procesos y la integración con herramientas computacionales avanzadas, como el aprendizaje automático, para permitir la fabricación eficiente de arquitecturas complejas y específicas para cada paciente. Al abordar estos desafíos, LPBF tiene el potencial de revolucionar el desarrollo de biomateriales de próxima generación, adaptados para satisfacer las necesidades clínicas en evolución y mejorar los resultados para los pacientes.