[en] This work corresponds to a research project by the TECNOFAB group in Manufacturing Technologies at the Department of Mechanical Engineering of the ETSEIB (UPC). The project aims to improve and analyze the manufacturing process of ceramic hip acetabular prostheses using additive manufacturing processes with ceramic-filled PLA. Currently, the most commonly used manufacturing systems for building prostheses are machining ceramic block and injection molding. These processes are very expensive and result in the production of prostheses only in standard sizes. As a consequence, the outcomes of operations where these prostheses are implemented are often unsatisfactory since they do not fully adapt to the patients' needs. However, through the use of additive manufacturing techniques, it is possible to easily, quickly, and economically fabricate pieces with specific shapes and sizes. Therefore, it could be feasible to build prostheses with the ideal size for each patient, thus improving the outcomes of the operations and the quality of life of the patients. After conducting preliminary studies, it was decided to experiment with zirconia (ZrO2) in an attempt to manufacture these prostheses. Zirconia is a crystalline oxide created from zirconium (Zr), and when stabilized with yttria (Y2O3), it exhibits certain properties that make it suitable for use as a prosthesis, including high mechanical strength, a high Young's modulus, and low chemical reactivity. Additionally, it is a biocompatible material, an essential requirement to avoid any negative reaction in the human body. However, this material presents several problems that complicate the manufacturing process. For this reason, the objective of this project is to study and compare how printing variables affect the final result of the piece in order to achieve the best possible results. To carry out these experiments, a cylindrical test specimen was created in CAD format, with a height of 22.86 mm and a diameter of 11.43 mm. This piece is 3D printed and subsequently undergoes certain chemical and thermal treatments to improve its properties and obtain the finished piece. This process has been repeated several times by varying certain printing parameters that impact the final result. In this case, the influence of printing speed and temperature at three different levels has been studied. Once all the pieces have been manufactured, some of their properties, such as dimensions, porosity, and roughness, are measured, and the results are statistically analyzed using an experimental design. The obtained results suggest that pieces manufactured at low printing speeds exhibit a more precise finish because slower printing allows the layers forming the piece to integrate better. Regarding temperature, although high temperature also helps in better compacting the piece, the lower temperature is sufficient and less aggressive to the piece. Nonetheless, it would be advisable to replicate the experiments more times to ensure the accuracy of the conclusions. Lastly, the economic, environmental, social, and gender impact resulting from the study of the project has also been analyzed to assess its importance and viability

[es] Este trabajo corresponde a un proyecto de investigación del grupo TECNOFAB en Tecnologías de Fabricación del Departamento de Ingeniería Mecánica en la ETSEIB (UPC), el cual tiene como objetivo mejorar y analizar el proceso de fabricación de prótesis de acetábulo de cadera mediante procesos de fabricación aditiva a partir de PLA con carga cerámica. En la actualidad, los sistemas de fabricación más utilizados para construir prótesis son la mecanización de bloques de cerámica sinterizada o el uso de moldes de inyección. Estos procesos son muy costosos y, además, hacen que solo se fabriquen prótesis con tamaños estándar. Esto provoca que los resultados de las operaciones en las que se implementan las prótesis no sean del todo satisfactorios en la mayoría de los casos, ya que no se adaptan completamente a las necesidades del paciente. Sin embargo, mediante el uso de técnicas de fabricación aditiva, es posible fabricar piezas con formas y tamaños concretos de forma fácil, rápida y económica. Por lo tanto, podría ser viable construir prótesis con el tamaño ideal para cada paciente, mejorando así los resultados de las operaciones y la calidad de vida de los pacientes. Después de algunos estudios previos, se decidió experimentar con circonia (ZrO2) para intentar fabricar estas prótesis. La circonia es un óxido cristalino creado a partir de circonio (Zr), el cual, si se estabiliza con itria (Y2O3), se logran ciertas propiedades que lo hacen adecuado para utilizarse como prótesis, como una gran resistencia mecánica, un módulo de Young elevado y una baja reactividad química. Además, es un material biocompatible, un requisito indispensable para no generar ninguna reacción negativa en el cuerpo humano. Sin embargo, este material presenta diversos problemas que complican el proceso de fabricación. Por este motivo, el objetivo de este proyecto es estudiar y comparar cómo afectan las variables de impresión al resultado final de la pieza, con el fin de obtener los mejores resultados posibles. Para llevar a cabo estos experimentos se ha creado una probeta cilíndrica en formato CAD, de altura 22,86 mm y diámetro 11,43 mm. Esta pieza se imprime en una impresora 3D y, posteriormente, pasa por ciertos tratamientos químicos y térmicos que mejoran sus propiedades para finalmente obtener la pieza acabada. Este proceso se ha repetido varias veces variando ciertos parámetros de impresión que modifican el resultado final. En este caso, se ha estudiado la influencia de la velocidad de impresión y la temperatura en tres niveles diferentes. Una vez fabricadas todas las piezas, se miden algunas de sus propiedades, como las dimensiones, porosidad y rugosidad, y posteriormente se analizan los resultados estadísticamente con un diseño de experimentos. Los resultados obtenidos sugieren que las piezas fabricadas con baja velocidad presentan un acabado más preciso, ya que al imprimir más lentamente, las capas que forman la pieza quedan integradas de mejor manera. En el caso de la temperatura, aunque una temperatura alta también ayuda a compactar mejor la pieza, la temperatura más baja ya es suficiente y es menos agresiva con la pieza. Sin embargo, sería recomendable realizar más réplicas de los experimentos para asegurar que las conclusiones son acertadas. Por último, también se ha analizado el impacto económico, ambiental, social y de género que ha supuesto el estudio del proyecto para evaluar su importancia y viabilidad