Tribologia

La tribologia è la scienza che studia il comportamento di due superfici che interagiscono tra loro con un moto relativo. Questo termine deriva dalla parola greca "tribos" e significa "scienza della sfregamento". In particolare, la Tribologia è sostanzialmente la scienza e la tecnologia delle interazioni superficiali tra organi in moto relativo. In essa confluiscono argomenti di studio compresi in discipline diverse, quali fenomeni di attrito, teoria e tecnica della lubrificazione, studio e impiego dei lubrificanti, teorie microscopiche e macroscopiche dell’usura, studi e impiego di materiali resistenti all’usura.
In particolare, l’attrito entra in gioco nei processi produttivi ed influenza forze, potenze, in gioco, consumi e qualità dei pezzi. L’usura modifica le superfici e geometrie degli stampi e utensili determinando la costanza e qualità delle geometrie prodotte. Infine la lubrificazione nei processi produttivi è fondamentale sia nelle operazioni di lavorazione che nel funzionamento delle macchine.

Simulatore d'anca

Nel campo ortopedico, l’usura delle protesi è un problema clinico significativo che coinvolge, oggi, un numero troppo elevato di pazienti.
Nella sostituzione totale d'anca e/o di ginocchio, il miglioramento della qualità e dei risultati nei pazienti richiede un'attenta valutazione dei dati clinici disponibili, al fine di poter valutare appieno i punti di forza e i punti deboli esistenti. I portatori di artroprotesi sono diventati e continuano a diventare sempre più giovani. Ogni anno viene eseguito oltre un milione di artroprotesi di ginocchio e d'anca; questo implica che gli impianti e i materiali impiegati dovranno essere altamente qualitativi, in particolare per quanto riguarda la resistenza all'usura. L'artroprotesi totale delle articolazioni deve basarsi sulle prove cliniche per poter ottenere i migliori risultati possibili.

Simulatore di ginocchio

A tal proposito, il gruppo di ricerca di tribologia conduce ricerche di base ed industriali utilizzando dei simulatori di usura. In questo modo sono utilizzati dei protocolli che permettono di replicare/simulare condizioni particolarmente estreme, stabilendo così i limiti delle prestazioni per il materiale.
Esistono varie relazioni sui tassi di usura nelle combinazioni ceramica/polietilene vs. metallo/polietilene. I polietileni reticolati hanno ottenuto buoni risultati in entrambe le combinazioni. Indubbiamente la rugosità superficiale di un materiale è indice di un buon comportamento ad usura o meno. La rugosità è inferiore nella ceramica rispetto al metallo e con gli accoppiamenti ceramica/ceramica si ottiene il minimo tasso di usura.
La sezione di Tribologia esegue prove di usura su dispositivi medici sia per anca che per ginocchio su accoppiamenti di differenti materiali protesici quali: ceramica su ceramica; metallo su metallo; metallo su polietilene; ceramica su polietilene.
Si possono eseguire test anche su altri dispositivi medici (caviglia, spalla, etc.) previa contrattazione del protocollo.
Il gruppo di Tribologia ha partecipato, in qualità di partner, a numerosi progetti Nazionali ed Europei. Va enfatizzato in particolare la partecipazione a:

  • BIOKER, GROWTH 2000, Contract nº G5RD-2000-00483.
  • NANOKER, INTEGRATED PROJECT, Contract nº FP6-515784-2.
  • COST ACTION 533 (2006-2010).
  • COST ACTION NEWGEN MP1201 (2013-2017).
  • TEMPUS project WIMB, Contract no. 543898-TEMPUS-1-2013-1-ES-TEMPUS-JPHES (2013-2016).
  • http://www.wimb.fink.rs.

Pubblicazioni salienti del gruppo di Tribologia:

  • Santina Battaglia & Paola Taddei & Silvia Tozzi & Alessandra Sudanese & Saverio Affatato. Toward the interpretation of the combined effect of size and body weight on the tribological performance of total knee prostheses. International Orthopaedics (SICOT).
  • Laura Grillini, Saverio Affatato. How to measure wear following total hip arthroplasty. Hip Int 2013; 23 (3): 233-242.
  • Saverio Affatato, Laura Grillini, Santina Battaglia, Paola Taddei, Enrico Modena, Alessandra Sudanese. Does knee implant size affect wear variability? Tribology International 66 (2013) 174–181.
  • Saverio Affatato, EnricoModena, SimoneCarmignato, PaolaTaddei. The use of Raman spectroscopy in the analysis of UHMWPE uni-condylar bearing systems after run on a force and displacement control knee simulators. Wear 297 (2013) 781–790.
  • Saverio Affatato, Enrico Modena, Simone Carmignato, Thomas M. Grupp, Paola Taddei. Quantification of Wear Rates and Plastic Deformation on Mobile Unicompartmental UHMWPE Tibial Knee Inserts. Tribol Lett (2013) 52:57–65.
  • S. Affatato,
F. Traina,
M. De Fine,
S. Carmignato, A. Toni. Alumina-on-alumina hip implants A WEAR STUDY OF RETRIEVED COMPONENTS.  J Bone Joint Surg Br 2012;94-B:37–42.
  • S. Affatato, E. Modena, A. Toni, P. Taddei. Retrieval analysis of three generations of Bioloxs femoral heads: Spectroscopic and SEM characterisation. Journal of the mechanical behavior of biomedical materials 13 (2012) 118–128.
  • Saverio Affatato a, Paola Taddei, Simone Carmignato, Enrico Modena, Aldo Toni. Severe damage of alumina-on-alumina hip implants: Wear assessments at a microscopic level. Journal of the European Ceramic Society 32 (2012) 3647–3657.
  • Saverio Affatato, Pierangiola Bracco, Luigi Costa, Tomaso Villa, Virginio Quaglini, Aldo Toni    In vitro wear performance of standard, crosslinked, and vitamin-E-blended UHMWPE. J Biomed Mater Res Part A 2012:100(3):554–560.
  • S. Affatato, F. Traina, M. De Fine, S. Carmignato, A. Toni. Alumina-on-alumina hip implants - A wear study of retrieved components. J Bone Joint Surg Br 2012;94-B:37–42.

Redazione contenuti: Dott. Saverio Affatato (affatato@tecno.ior.it)

Contenuto aggiornato il 25/06/2014 - 10:54
Redazione contenuti: Dott. Andrea Paltrinieri (redazioneweb@ior.it)
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