Un estudio comparativo sobre la resistencia a la corrosión del Ti-6Al-4V fabricado mediante extrusión de material y otras tecnologías de fabricación aditiva

Por qué importan los implantes de titanio impresos en 3D

Muchas prótesis modernas de cadera, placas óseas y tornillos dentales están hechas de una aleación de titanio llamada Ti-6Al-4V. Este metal es resistente, ligero y normalmente muy poco propenso a sufrir daños tipo oxidación dentro del cuerpo. Los nuevos métodos de impresión 3D prometen implantes más económicos y personalizados, pero también alteran la microestructura y la porosidad del metal. Este estudio plantea una pregunta simple con grandes implicaciones médicas: ¿hacen las distintas vías de impresión 3D que esta aleación confiable sea más probable de corroerse y liberar metales en el cuerpo?

Diferentes maneras de imprimir el mismo metal

Los investigadores compararon tres métodos avanzados de impresión 3D además de una versión forjada tradicional del Ti-6Al-4V. Dos métodos, fusión por haz de electrones (EBM) y fusión por lecho de polvo con láser (LPBF), emplean haces intensos para fundir capas de polvo suelto hasta formar piezas densas. La más nueva vía de extrusión de material (MEX) imprime en su lugar un filamento plástico cargado de metal en la forma deseada, elimina el plástico y luego sinteriza el polvo metálico compactado hasta obtener un sólido. Aunque las cuatro rutas parten de la misma composición de titanio, aluminio y vanadio, dejan tras de sí superficies, poros y patrones internos de granos muy diferentes. Estas diferencias ocultas influyen de manera notable en cómo los fluidos y el oxígeno disuelto alcanzan el metal cuando se usa como implante.

Superficies rugosas y vacíos ocultos

Mediante escaneos 3D de la superficie y microscopía, el equipo observó que todas las muestras impresas en 3D presentaban superficies exteriores rugosas y onduladas. Esa rugosidad puede ser una ventaja o un problema. Por un lado, favorece el crecimiento óseo sobre los implantes, mejorando el anclaje. Por otro lado, también puede proporcionar refugio a las bacterias. El contraste clave apareció en el interior de las piezas. EBM y LPBF generaron metal mayoritariamente denso con solo unos pocos poros pequeños y redondeados. MEX, en contraste, contenía una red periódica de vacíos más grandes y alargados alineados con los filamentos y capas impresas. Esta red de poros integrada no son defectos aislados: forma caminos que potencialmente permiten que el líquido penetre profundamente en la pieza. Todas las muestras compartían la misma estructura cristalina básica de “dos fases”, pero la forma y disposición de esas fases diferían, lo que puede modificar sutilmente cómo responden distintas regiones de la aleación a condiciones corrosivas.

Cómo se comporta la aleación en fluidos tipo corporal

Para imitar la exposición dentro del cuerpo humano, los investigadores sumergieron las muestras en soluciones salinas a temperatura corporal y registraron la corriente durante ensayos electroquímicos, una medida de la actividad corrosiva. En una solución amortiguada fosfato, moderadamente agresiva y similar al cuerpo, todas las aleaciones impresas en 3D —incluida MEX— formaron una película de óxido protectora y estable en sus superficies, similar al metal forjado tradicional. Tras muchas horas, las corrientes se estabilizaron en valores muy bajos, lo que indica una excelente resistencia global. Surgieron pequeñas diferencias cuando las superficies se pulieron hasta quedar lisas. En ese caso, las piezas MEX mostraron corrientes ligeramente mayores, lo que sugiere que el pulido había cortado sus grandes poros y expuesto superficies internas al líquido, aumentando el área efectiva donde podía iniciarse la corrosión. Aun así, en este ambiente suave, incluso MEX se comportó de manera aceptable.

Qué ocurre en condiciones más agresivas y ácidas

La situación cambió en condiciones más extremas, diseñadas para simular entornos locales que pueden surgir cerca de implantes, como en cavidades estrechas o tejido inflamado, donde el fluido puede volverse ácido y el oxígeno escaso. Ensayos cortos en soluciones salinas muy ácidas mostraron que todas las versiones de Ti-6Al-4V corroían más rápido, y que ciertas regiones microscópicas del metal se disolvían con más facilidad que otras. Los investigadores observaron que una de las fases de la aleación (la denominada fase alfa) tendía a corroerse ligeramente más rápido que la otra (beta), creando un ataque selectivo a escala fina. Sin embargo, las velocidades de corrosión globales de las distintas rutas de fabricación seguían pareciendo similares en ensayos de corta duración. En pruebas a largo plazo que duraron varias semanas, el impacto más profundo de los poros quedó claro. Las muestras forjadas, EBM y LPBF mostraron principalmente adelgazamiento general moderado con solo ocasionales pequeños picados, y sus tasas de corrosión incluso se desaceleraron a medida que las capas protectoras se engrosaban. Las piezas MEX, sin embargo, perdieron material de tres a cinco veces más rápido. La microscopía reveló que, una vez que la superficie exterior se pulió, los macro-poros interconectados se abrían directamente al fluido de ensayo. Esto permitió que la solución ácida se filtrara a lo largo de la red de poros, agrandando los vacíos y promoviendo la corrosión hacia el interior.

Lo que esto significa para futuros implantes

Para pacientes y diseñadores, la conclusión clave es tranquilizadora pero matizada. Cuando el Ti-6Al-4V se fabrica mediante métodos modernos de impresión 3D basados en haces (EBM y LPBF), su resistencia a la corrosión en fluidos tipo corporal sigue siendo comparable a la del metal forjado tradicional. La principal preocupación surge con la extrusión de material basada en sinterización: su red integrada de poros grandes y conectados puede socavar seriamente la durabilidad en entornos agresivos y ácidos que a veces se producen alrededor de implantes. Los autores concluyen que, si bien todas las rutas probadas pueden producir piezas químicamente robustas en condiciones normales, MEX necesitará un mejor control de la porosidad —mediante optimización de la impresión, el sinterizado o tratamientos posteriores— antes de poder igualar de forma segura el rendimiento de corrosión a largo plazo exigido para las aplicaciones biomédicas y de ingeniería más exigentes.

Cita: Lorenzi, S., Nani, L., Persico, T. et al. A comparative study on the corrosion resistance of Ti-6Al-4V produced via material extrusion and other additive manufacturing technologies. npj Mater Degrad 10, 32 (2026). https://doi.org/10.1038/s41529-026-00745-4

Palabras clave: implantes de titanio, impresión 3D, corrosión, biomateriales, fabricación aditiva