Método alternativo para fabricação de cabeça femoral cerâmica para próteses de quadril

Abstract

O aumento da expectativa de vida da população e o crescente número de acidentes automobilísticos com lesões graves têm aumentado mundialmente o número de cirurgias de artroplastia total de quadril. A maior parte das cirurgias ortopédicas realizadas utiliza próteses com articulação cabeça/acetábulo tipo metal/polímero que tem demonstrado altos índices de falhas. A falha de um implante de quadril geralmente está associada ao processo de desgaste na articulação que libera partículas dos materiais envolvidos, causando reações biológicas de infecção e a perda de fixação do implante. Alumina tem sido utilizada com sucesso como cabeça femoral na indústria biomédica mundial. No entanto para a conformação de esferas cerâmicas, tem-se recorrido quase que sem exceção à prensagem isostática a quente, que exige alto custo em equipamentos e operação. Este estudo apresenta um processo alternativo de conformação de cabeças femorais cerâmicas. Este novo processo de fabricação de cabeças femorais cerâmicas para próteses de quadril apresenta redução de custo considerável em compração com a prensagem isostática a quente. O objetivo é apresentar um processo que permita chegar próximo ao formato final da peça. Isto traz como benefício redução de volume de material removido por desgaste e polimento promovendo aumento da produtividade. Aqui alguns critérios de seleção da alumina, complexidade do componente e viabilidade de execução foram abordados. Neste trabalho foi possível a fabricação de componentes de alumina para aplicação como cabeça femoral em próteses de quadril via processo de prensagem flutuante de duplo efeito. Os corpos cerâmicos obtidos apresentaram propriedades que satisfazem às exigências da norma ABNT NBR-ISO 6474 em termos de densificação, tamanho médio de grão e resistência mecânica.

The increase of the life expectancy of the population and increasing number of automobile accidents with serious injuries has magnified world-wide the number of total hip surgeries. In the majority of the times they use metal/polymer joint which has high levels of fails. The fail of hip implant normally is associated with the wear process in the joint that liberates particles of the involved materials, causing biological reactions of infection on tissue, and the loss fixing of the implant. Alumina has been appreciably used as femoral head in the worldwide biomedical industry. However, for the conformation of the alumina ceramic spheres, it has been appealed almost that without exception to the hot isostatic pressing, that demands high cost in equipment and operation. In this work, an evaluation of one alternative conformation technology for ceramic femoral heads is presented. This new process allows manufacture of ceramic components with a significant reduction of costs compared with traditional isostatic pressing. The objective is to present a process that allows arriving close to the final format of the biomedical component. This brings as benefit a significant reduction in the volume of material removed for grinding promoting increase in productivity. Here some criteria are commented involving characteristics of the material, complexity of the component and viability of execution. From the presented results it can be concluded that is viable the manufacture of alumina femoral ball heads by floating pressing with double effect system. It was verified that the results satisfy the requirements imposed for the component in densification terms, average size of grain and mechanical strength.