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Aidimme instala un prototipo de impresión 3D para crear implantes biomédicos de titanio con tecnología de hilo de soldadura por láser

La iniciativa forma parte del proyecto de investigación Atila -financiado por el Ministerio de Ciencia e Innovación y por la Unión Europea y la Agencia Estatal de Investigación- que ya está dando sus primeros resultados en nuestro país. La novedad es que por vez primera se utiliza hilo de soldadura (procesos menos contaminantes y que generan menos residuos de material) respecto de otras tecnologías de fabricación aditiva como el polvo metálico. El proyecto de investigación Atila estudia y desarrolla un proceso de fabricación aditiva de alta protección basado en la deposición directa de metal por hilo mediante multiláser para el procesado de materiales de alta reactividad.

El proyecto de investigación Atila ha anunciado un importante avance tecnológico. El centro de investigación valenciano Aidimme instala un prototipo de tecnología de impresión 3D para crear por primera vez en España implantes biomédicos de aleaciones de titanio con la tecnología única de impresión 3D de metal que desarrolla la multinacional jienense Meltio con sede en Linares (Jaén).

Este proyecto de investigación, formado por un consorcio de distintas entidades, investiga los diferentes usos y aplicaciones de implantes biomédicos con Titanio, del tipo Ti64-ELI, gracias a la tecnología única de impresión 3D de metal aportada por la multinacional española con sede en Linares, Meltio. La principal novedad destaca en que por vez primera en España se está investigando las aplicaciones que pueden crearse con este Titanio en piezas impresas en 3D por tecnología de hilo de soldadura, que a diferencia de otras tecnologías como el polvo metálico para crear piezas en 3D es mucho más eficiente, con procesos menos contaminantes y que generan menos residuos de material en su manipulación, con lo que contribuye a reducir la huella de carbono de esta tecnología.

Imagen de miembros del proyecto Atila en la instalación del prototipo Atila, personal técnico y de investigación de Aidimme, de Meltio y de Sicnova.

El proyecto de investigación Atila está financiado por el Ministerio de Ciencia e innovación y la Agencia Estatal de Investigación para Proyectos en Líneas Estratégicas del Plan Estatal de Investigación Científico, Técnica y de Innovación 2021-2023, en el marco del Plan de Recuperación, Transformación y Resiliencia. Está formado por un consorcio multidisciplinar liderado por Aidimme con la participación de la fundación de investigación del Hospital General Universitario de Valencia FIHGUV, el grupo de investigación de Aplicaciones del láser y fotónica de la Universidad de Salamanca ALF USAL y la multinacional española de soluciones de fabricación aditiva de metal Meltio.

El proceso de fabricación aditiva de deposición directa de metal por láser (DED-LB/M) puede construir piezas con la adición de materia prima en forma de polvo o de alambre. Las ventajas de la tecnología DED-LB/M con alambre incluyen un proceso de contaminación más bajo que cuando se usa polvo, una buena tasa de deposición, un relativo bajo costo y un alto uso de la materia prima (cerca del 100%). Cuando se trabaja con polvo éste puede reutilizarse, pero debe controlarse su composición química la cual varía tras su uso.

Un tema muy importante en este proceso es la interacción del metal con el oxígeno, que puede ocurrir en materiales altamente reactivos como el titanio.

Durante un proceso de fabricación aditiva existe una tendencia a captar Oxígeno por parte del metal debido al aumento de temperatura durante la fusión y posterior deposición de capas sucesivas; el contenido de oxígeno no debe superar el límite máximo establecido en las normas de referencia para implantes UNE-EN ISO 5832-3:2017. Implantes quirúrgicos. Materiales metálicos.

Parte 3: Aleación forjada a base de titanio, aluminio 6 y vanadio 4, con un valor máximo de Oxígeno de 0,2% para Ti6Al4V grado 5 y 0,13% de porcentaje de Oxígeno para Ti6Al4V ELI, un límite de Oxígeno más estricto en la norma de referencia ASTM F136-21.

El uso de gas de protección de forma coaxial a la fusión es característica de la tecnología DED -que va creando la pieza fundiendo el material metálico sólido a un estado líquido creando la pieza capa a capa con la impresora 3D de Meltio- para garantizar una gran eficiencia de deposición de material y calidad de impresión.

Sin embargo, debido al gran gradiente de temperatura producido durante el proceso, debe controlarse la microestructura del material y sus propiedades mecánicas para poder cumplir con las especificaciones más restrictivas.

En el marco del proyecto Atila, se ha desarrollado e integrado un prototipo basado en tecnología DED-LB/M que está recibiendo sus últimas mejoras en 2024. Específicamente, el nuevo proceso va a permitir controlar mejor los gradientes térmicos para poder asegurar una metalurgia adecuada a las exigentes normas que aplican para el procesado de Ti6Al4V ELI.

Durante el pasado mes de junio de 2024, se realizó una reunión técnica del Proyecto en las instalaciones de Aidimme donde investigadores de Aidimme, USAL (Universidad de Salamanca) y la FIHGUV de Valencia se reunieron junto con Meltio para conversar acerca de las normativas, los posibles candidatos de implantes a fabricar y la simulación numérica en desarrollo por parte de la USAL, objetivos del proyecto Atila.

Aidimme es un Instituto Tecnológico que, además, está registrada como Agrupación Empresarial Innovadora (AEI), siendo una asociación independiente, cuyo fin es contribuir a incrementar la competitividad de las empresas, fundamentalmente en el ámbito del diseño y desarrollo de producto, materiales innovadores, procesos avanzados y sostenibles de aprovisionamiento, fabricación, logística, distribución y servicios, tal y como se indica en sus estatutos.

La capacidad de adaptación de la Asociación en los últimos cuarenta años ha sido básica para el mantenimiento de su objetivo de incrementar la competitividad de las empresas. Con ellas, Aidimme ha ido modificando su modelo de negocio, desde un modelo más vertical orientado a sectores concretos a un modelo más abierto como la actual economía, donde se amplían y se redefinen los sectores objetivo, siendo estos: Mueble, Hábitat y Edificación; Metalmecánico y Bienes de Equipo; Automoción y Transporte; Madera, Metales y otros Materiales; Bienes de Consumo, etc. sectores que están incluidos en el ámbito de los planes estratégicos regionales RIS3 (Estrategia de Especialización Inteligente en Investigación e Innovación).

Aidimme
Aidimme es una entidad con personalidad jurídica privada de carácter no lucrativo. Los orígenes de Aidimme se remontan a la década de 1980 cuando, por iniciativa de los Sectores Empresariales y la Administración Pública, se crean las primeras Asociaciones de Investigación y Desarrollo, constituidas para apoyar a las empresas de los sectores industriales más representativos en su entrada a la Unión Europea. Aidimme es un Instituto Tecnológico que, además, está registrada como Agrupación Empresarial Innovadora (AEI), siendo una asociación independiente, cuyo fin es contribuir a incrementar la competitividad de las empresas, fundamentalmente en el ámbito del diseño y desarrollo de producto, materiales innovadores, procesos avanzados y sostenibles de aprovisionamiento, fabricación, logística, distribución y servicios, tal y como se indica en sus estatutos.

La capacidad de adaptación de la Asociación en los últimos cuarenta años ha sido básica para el mantenimiento de su objetivo de incrementar la competitividad de las empresas. Con ellas, Aidimme ha ido modificando su modelo de negocio, desde un modelo más vertical orientado a sectores concretos a un modelo más abierto como la actual economía, donde se amplían y se redefinen los sectores objetivo, siendo estos: Mueble, Hábitat y Edificación; Metalmecánico y Bienes de Equipo; Automoción y Transporte; Madera, Metales y otros Materiales; Bienes de Consumo, etc. sectores que están incluidos en el ámbito de los planes estratégicos regionales RIS3 (Estrategia de Especialización Inteligente en Investigación e Innovación). La visión del Instituto Tecnológico Aidimme es ser referencia a nivel mundial en las actividades de I+D+i, servicios de valor añadido y certificación, atrayendo a empresas y organizaciones de otros países para colaborar en proyectos y, así, promover el posicionamiento de las empresas valencianas y del resto de España en los mercados internacionales.

Meltio
Meltio lleva la fabricación aditiva metálica al siguiente nivel desarrollando y fabricando soluciones de impresión 3D metálica de alto rendimiento, asequibles y fáciles de usar mediante la tecnología de deposición metálica por láser de hilo (LMD). La misión de la empresa es deleitar a clientes, socios y empleados siendo pioneros en el desarrollo de sistemas de impresión 3D de metal asequibles que sean fiables, seguros y potentes, reforzando continuamente su condición de disruptores.

Meltio está revolucionando la forma de fabricar y reparar piezas metálicas consiguiendo resultados muy fiables y piezas extraordinariamente densas con nuestra tecnología de fabricación aditiva. Industrias como la automoción, aeroespacial, petróleo y gas, minería, centros de investigación, universidades y otras en más de 60 países ya disfrutan de las soluciones de Meltio. Meltio, con sede en Linares (España), desarrolla y fabrica productos disruptivos de alta calidad dirigidos a clientes finales industriales de alto perfil y a organizaciones de I+D, como universidades y empresas orientadas a la investigación.

La cartera actual de soluciones metálicas incluye la nueva impresora 3D metálica Meltio M600 más potente y con láseres azules, la impresora 3D metálica Meltio M450, la integración CNC Meltio Engine, que convierte prácticamente cualquier máquina CNC en un potente centro de fabricación híbrido, y la integración robótica Meltio Engine, que es la plataforma perfecta para la impresión 3D de gran tamaño y complejidad, la reparación, el revestimiento y la adición de características.

Otra de las soluciones industriales que ofrece la multinacional española es la Meltio Robot Cell, una célula robótica cerrada y segura que incluye un brazo robótico estándar de ABB para poder imprimir en 3D piezas metálicas más grandes y de mayor volumen en diferentes materiales metálicos.

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