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Cómo la creación de prototipos médicos está revolucionando la forma de practicar la medicina

Las innovaciones y los avances en el mecanizado de precisión han convertido el mecanizado CNC y la creación rápida de prototipos en métodos esenciales para la producción de dispositivos médicos que salvan vidas. La técnica de mecanizado CNC multieje puede responder a la exigencia de precisión, repetibilidad y consistencia en la industria médica.

El uso de la creación de prototipos ofrece a los médicos, diseñadores y pacientes una vía innovadora para crear una representación física del diseño deseado y probar su utilidad rápidamente. Los dispositivos y modelos médicos producidos encuentran una aplicación indispensable en muchos ámbitos de la industria, desde la planificación del tratamiento para procedimientos quirúrgicos complejos, la simulación quirúrgica y la formación, hasta el diagnóstico y el diseño, y producción de implantes y herramientas médicas.

Teniendo esto en cuenta, veamos los métodos de creación de prototipos más comunes que utiliza esta industria y los modelos médicos más frecuentes que se pueden producir.

Mecanizado CNC y prototipado rápido: ¿Qué es mejor?

Las piezas y componentes procesados para la industria médica suelen requerir una gran precisión, calidad y consistencia. Además, deben ser duraderas y tener un acabado suave. En este sentido, el mecanizado CNC es el mejor método para lograr y satisfacer todos los requisitos de la industria, simplemente porque estas máquinas funcionan en múltiples ejes. Como proceso de fabricación sustractiva, con el mecanizado CNC, una pieza sólida de materia prima se talla en una forma geométrica 3D deseada mediante el uso de un proceso de eliminación de material controlado. Este proceso se basa en gran medida en el uso de máquinas herramienta, además de herramientas eléctricas y manuales. El mecanizado CNC permite replicar piezas con precisión y consistencia incluso en los diseños más intrincados, superficies y materiales versátiles, lo que lo convierte en su mejor característica.

La creación rápida de prototipos (RP) es otra técnica comúnmente utilizada en la industria médica para crear prototipos de trabajo a partir de modelos 3D. Los diseñadores de productos aplican la RP, especialmente en las primeras fases de diseño, para generar información relevante para el equipo de diseño, disminuir el tiempo y los costes de desarrollo, fomentar posibles mejoras del producto y promover una mayor satisfacción del cliente. Este método de producción permite una extrema flexibilidad en el diseño y una producción rentable de piezas complejas. El proceso de RP se considera más eficiente (que el mecanizado CNC) tanto en tiempo como en mano de obra, pero la selección de materiales sigue siendo limitada. Además, este método de producción es muy accesible, por lo que hoy en día no es necesario invertir en un equipo propio para iniciar un proyecto. Prototipos rápidos ya está disponible en línea, y puede pedir los prototipos o artículos personalizados que necesite en un instante.

Aunque el prototipado rápido suele considerarse únicamente como una aplicación de impresión 3D (que es un proceso aditivo), los métodos de fabricación que se basan en máquinas controladas por CNC también forman parte de esta tecnología. Así, como el avance de las innovaciones mejora rápidamente ambas técnicas, con el tiempo se acercan cada vez más en capacidades y prestaciones, lo que hace que el proceso de selección sea cada vez más difícil. Por lo tanto, lo mejor es combinar sus puntos fuertes, siempre que sea posible, para obtener el mejor valor del proceso.

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Ámbitos de la industria médica en los que la creación de prototipos desempeña un papel esencial

Fabricación de dispositivos médicos

La tecnología de creación de prototipos se utiliza tanto en el diseño como en la fabricación de dispositivos médicos. Las tecnologías aditivas son especialmente frecuentes cuando los dispositivos deben ser específicamente individualizados para un paciente concreto. Sin embargo, la industria utiliza la RP no sólo en la fabricación de dispositivos personalizados. Desde un producto sencillo como un bisturí hasta sujetadores quirúrgicos, retractores e incluso otros más complejos como un monitor de frecuencia cardíaca, todos pueden fabricarse con esta técnica. Y es así porque el prototipado rápido nos permite cambiar el diseño, el movimiento y añadir nuevas funciones para mejorar la eficacia del producto sin comprometer su precisión. Gracias a la simulación virtual, podemos predecir incluso pequeños errores en los dispositivos médicos en la fase inicial del desarrollo del producto y modificarlos antes de utilizar el modelo o el dispositivo en una persona real.

Además, el futuro de la creación de prototipos de instrumentos médicos incluye un mecanismo de diseño interactivo. Con el aumento de realidad aumentadaLos expertos pueden interactuar virtualmente con el equipo para ver cómo se comporta en situaciones reales, experimentando el tamaño, la forma y la dimensión del producto en un entorno real y realizando cambios simultáneamente.

Creación de implantes dentales

En lo que respecta a la odontología, la creación rápida de prototipos se utiliza ampliamente para desarrollar implantes dentales, alineadores dentales o coronas dentales precisas que se adaptan a cada paciente en particular. Con la ayuda de las nuevas tecnologías de imagen en 3D, los dentistas pueden ofrecer una imagen precisa del plan de tratamiento del paciente. Sin embargo, cuando se trata de la producción de estos productos dentales, las máquinas CNC son la mejor opción. La razón es que el CNC puede programarse para obtener las dimensiones exactas del producto que se ajustará perfectamente a un paciente con las mínimas molestias. Lo que también es interesante es el hecho de que la creación de prototipos también se puede utilizar para entender las deformidades en los dientes, el reposicionamiento o el crecimiento anormal, lo que puede ayudar aún más al cirujano dental a identificar el problema exacto y trabajar en él de la mejor manera posible.

Prótesis e implantes

La ortopedia también utiliza el prototipado rápido para crear una réplica de los daños óseos, las dislocaciones y los avances en la reparación. El enfoque de la creación de prototipos aditivos es perfecto para crear modelos 3D de órganos humanos para encontrar la complexión exacta y el procedimiento quirúrgico adecuado. Antes de la PR, las prótesis se diseñaban utilizando las medidas estándar de los órganos dañados. Sin embargo, eso llevaba una cantidad de tiempo considerable para crear la prótesis final, y cualquier pequeño error podía llevar a rediseñar desde cero. Desde la introducción del prototipo médico, el diseño de prótesis es mucho más rápido y con pocos errores. Los médicos pueden tomar la medida perfecta de la parte del cuerpo dañada y las impresoras 3D pueden procesarla para crear las prótesis con el tamaño y las dimensiones exactas. Por ejemplo, los pacientes cuyos requisitos están fuera del ámbito estándar o los que requieren tratamientos únicos pueden ahora obtener prótesis personalizadas que se ajusten a ellos a un coste asequible. Y lo que es más importante, como ya hemos mencionado, la creación rápida de prototipos permite realizar cambios en el prototipo con facilidad. Los médicos están en condiciones de crear la prótesis final que se ajuste al tamaño, las dimensiones y el color que se parezca al órgano corporal exacto. Tanto si se trata de una implantación cosmética como quirúrgica, la creación rápida de prototipos la ha hecho mucho más barata, cómoda y fiable. Por ejemplo, un método estándar utilizado con fines médicos es la tomografía computarizada utilizada en el procedimiento quirúrgico de reemplazo de cadera. En este caso, los datos del TAC se combinan con los datos de ingeniería para unirse al hueso. Mediante el uso del mecanizado CNC, los datos se convierten en un modelo de plástico (implante) que se ajusta perfectamente y dura más tiempo para el paciente.

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Medicamentos

En la industria médica, la creación de prototipos se utiliza con frecuencia para determinar el tamaño, la forma, la forma de dosificación de las píldoras y sus composiciones químicas. También es el mejor método para predecir la potencia del medicamento y su efecto en el cuerpo humano antes de su fabricación en masa. Además, la nueva tecnología ha mejorado la seguridad de los medicamentos para los pacientes al minimizar las reacciones adversas que puedan surgir.

Reflexiones finales

Cuando se diseña un nuevo dispositivo médico, la idea inicial suele pasar por varias iteraciones durante el proceso de diseño y desarrollo para llegar al diseño final. En consecuencia, el diseño final puede ser significativamente diferente de la idea original esbozada. Por este motivo, la creación de prototipos es crucial para conseguir un diseño final que sea funcional, práctico, rentable y que cumpla la normativa. Lo importante es que los prototipos médicos ayudan a los profesionales de la medicina a prestar un mejor servicio a los pacientes sin las largas vueltas ni los riesgos de la experimentación.