Effetto dei parametri di stampa e del trattamento termico sulle strutture trabecolari in Nitinol per applicazioni biomedicali

Il Nitinol è una lega composta da Nichel e Titanio, ampiamente utilizzata in ambito biomedicale grazie alle sue proprietà peculiari, quali superelasticità, memoria di forma, biocompatibilità e resistenza alla corrosione. In ambito ortopedico, vengono realizzate strutture trabecolari in Nitinol, costituite dalla ripetizione spaziale di una cella unitaria, al fine di favorire una maggiore osteointegrazione, ridurre il modulo elastico e diminuire il fenomeno dello stress shielding, rispetto a strutture a densità piena. La tecnologia Laser Powder Bed Fusion (LPBF) consente la fabbricazione di componenti complessi e personalizzati, rendendola particolarmente adatta alla produzione di strutture biomedicali in Nitinol. In questo contesto, la presente tesi si propone di valutare come la modifica dei parametri di stampa nelle zone di bordo e l'applicazione di trattamenti termici influenzino le proprietà delle strutture trabecolari in Nitinol, concentrandosi in particolare sulla modifica della rugosità superficiale per favorire l'osteointegrazione e sul miglioramento della superelasticità. A tal fine, sono stati stampati dei campioni trabecolari in NiTi, costituiti dalla ripetizione spaziale di una cella unitaria BCC, utilizzando tre diversi set di parametri di stampa, uno omogeneo e due con parametri diversi per il bordo, e successivamente metà dei campioni sono stati sottoposti a trattamenti termici di solubilizzazione e invecchiamento. Le strutture ottenute, sia non trattate che trattate termicamente, sono state caratterizzate dal punto di vista geometrico e delle proprietà fisiche, della composizione, delle proprietà termiche, della morfologia superficiale e, infine, del comportamento meccanico. I risultati evidenziano che i parametri di stampa influenzano la composizione chimica, le temperature di trasformazione di fase e la rugosità superficiale. I trattamenti termici abbassano significativamente la temperatura Af, rendendo i campioni austenitici e superelastici a temperatura ambiente; grazie a questo, i campioni trattati mostrano una maggiore resistenza e deformazione a compressione. La tecnologia LPBF permette, quindi, di ottenere campioni trabecolari in NiTi caratterizzati da geometrie complesse e si dimostra come le loro proprietà finali dipendano fortemente dai parametri di stampa, che devono essere ottimizzati, e dai trattamenti termici eseguiti.