Parameters of additive manufacturing and post-processing surface finishing in cobalt-chromium alloy joint implants bearing surfaces manufactured using Selective Laser Melting

Abstract

Las superficies de los implantes articulares, conocidas como superficies de pares de fricción, son cruciales para la movilidad y funcionamiento adecuado de los implantes. Estas superficies deben tener un acabado específico para garantizar el funcionamiento óptimo y evitar fallas prematuras. La manufactura mediante Selective Laser Melting (SLM) permite la creación de implantes individualizados de gran complejidad y geometrías en un tiempo y costo menores que las técnicas tradicionales. Sin embargo, debido a la naturaleza del proceso, se requiere el uso de postprocesos para obtener las superficies de pares de fricción necesarias.

Esta investigación evaluó los parámetros de manufactura para SLM y tres diferentes postprocesos: micro mecanizado, micro granallado y laser polishing. Se determinaron los parámetros de posprocesamiento que permiten la adecuada manufactura de las superficies de pares de fricción. Se encontró que la mejor manera de manufacturar estas superficies es emplear parámetros de manufactura en SLM que proporcionen una rugosidad homogénea en toda la superficie, seguido de un posproceso de acabado superficial mediante laser polishing. Con esta combinación de técnicas, se lograron los valores de rugosidad superficial recomendados para garantizar la calidad y funcionalidad de las superficies en pares de fricción de implantes articulares fabricados mediante SLM (Texto tomado de la fuente).

Articular implant surfaces, referred to as bearing surfaces, are fundamental for ensuring the optimal mobility and functionality of implants. These surfaces require specific surface finishing to prevent premature failure and ensure the desired performance. Selective Laser Melting (SLM) manufacturing enables the creation of highly intricate implants at reduced time and cost compared to traditional methods. However, post-processing is essential to achieve the required bearing surfaces. This study assessed manufacturing parameters for SLM and three post-processing methods: micro-machining, micro-sandblasting, and laser polishing. Post-processing parameters conducive to proper bearing surface manufacturing were identified. The optimal approach involves using SLM manufacturing parameters to achieve homogeneous roughness across the entire surface, followed by laser polishing with parameters of 600 W laser power, 0.05 mm hatch distance, and 5.5 /min scanning speed. This method effectively ensures the quality and functionality of friction pair surfaces in joint implants produced via SLM.