Studio del comportamento a fatica di fili superelastici in Nitinol per applicazioni biomedicali

Superelastic Nitinol is a metallurgical product with unique properties and its applications cover several fields from the electromechanical microactuation till the cardiovascular surgical implants. SAES Getters and Memry Corp. design, develop and realize a wide set of semi-finished and finished products vertically controlling the whole production process. The insourcing allows the optimization of all the phases of the process, granting the possibility to tune them when needed. Superelastic wires are used in applications that require great strains and full recovery without any plastic deformations. They are usually subject to cyclic loads or deformations that lead up to the mechanical fatigue phenomena. Nowadays fatigue is responsible of more than 90% of the metallic failures and the optimization of the fatigue resistance should be a key aspect to obtain high competitive products. Wires designed for biomedical industry are subject to severe normative that impose a very high fatigue durability. The study of the fatigue behavior of superelastic Nitinol wires for biomedical applications should be the first step towards the comprehension of a phenomena today still debated. This work aims to find correlations and differences between Nitinol and traditional metallic materials, focusing the attention on the possible influence of the inclusions that are typically generated during melting and mechanical working.

Il Nitinol superelastico è un prodotto metallurgico dalle proprietà uniche, i cui campi applicativi spaziano dagli attuatori elettromeccanici miniaturizzati agli impianti chirurgici cardiovascolari. SAES Getters e Memry Corp. progettano, sviluppano e realizzano una vasta gamma di semilavorati e prodotti finiti controllando verticalmente l’intero processo produttivo. L’insourcing permette di ottimizzare tutte le fasi del processo, potendo intervenire su ciascuna di esse quando necessario. I fili superelastici vengono utilizzati per applicazioni che sfruttano la loro elevata capacità di deformarsi senza incorrere in plasticizzazione. Per tal motivo essi sono soggetti tipicamente a carichi o deformazioni di natura ciclica, principale causa del fenomeno meccanico della fatica. Tutt’oggi la fatica è responsabile di oltre il 90% dei cedimenti in esercizio dei materiali metallici, pertanto l’ottimizzazione della resistenza a tale fenomeno è un key aspect fondamentale per ottenere dei prodotti altamente competitivi. I fili destinati all’industria biomedicale sono soggetti a rigide normative che impongono una durabilità a fatica molto elevata, pertanto lo studio della fatica sui fili superelastici in Nitinol per le applicazioni biomedicali è il primo passo verso la comprensione di un fenomeno che a oggi è ancora molto dibattuto in ambiente scientifico. In questo elaborato si vogliono osservare le correlazioni e le differenze esistenti rispetto ai materiali metallici tradizionali, ponendo particolare attenzione alla possibile influenza delle inclusioni tipicamente generate durante i processi di fusione e di lavorazione.