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:

(elenco completo accessibile da a questo indirizzo web

  • In silico total hip replacement wear testing in the framework of ISO 14242-3 accounting for mixed elasto-hydrodynamic lubrication effects. Ruggiero, A., Sicilia, A., Affatato, S.. 2020 Wear 460-461, 203420
  • Wear characterization and contact surfaces analysis of menisci and femoral retrieved components in bi-condylar knee prostheses. Affatato, S., Ruzzi, S., Milosevic, M., Ruggiero, A.. 2020 Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials 110, 103959
  • Wear simulation of ceramic-on-crosslinked polyethylene hip prostheses: A new non-oxide silicon nitride versus the gold standard composite oxide ceramic femoral heads. Yorifuji, M., Affatato, S., Tateiwa, T., (...), Pezzotti, G., Yamamoto, K.. 2020 Materials 13(13), 2917
  • Knee wear assessment: 3D scanners used as a consolidated procedure. Affatato, S., Valigi, M.C., Logozzo, S.. 2020 Materials 13(10), 2349
  • Revision of a monoblock metal-on-metal cup using a dual mobility component: Is it a reasonable option?. Affatato, S., Castiello, E., Amendola, L., (...), Prudhon, J.L., Tigani, D.. 2020 Materials 13(9), 2040
  • Surface analysis on revised hip implants with stem taper for wear and failure incidence evaluation: A first investigation. Affatato, S., Ruggiero, A.. 2019 Measurement: Journal of the International Measurement Confederation 145, pp. 38-44
  • Registry study on failure incidence in 1,127 revised hip implants with stem trunnion re-use after 10 years of follow-up: limited influence of an adapter sleeve. Affatato, S., Cosentino, M., Castagnini, F., Bordini, B.. 2019 Acta Orthopaedica 90(5), pp. 417-420
  • Comparison of meshing strategies in THR finite element modelling. Ruggiero, A., D'Amato, R., Affatato, S.. 2019 Materials 12(14),2332
  • Preliminary results of the tribological performance of new modular temporary knee spacer antibiotic-impregnated. Affatato, S., Foroni, F., Merola, M., Baldacci, F.. 2019 Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials 95, pp. 205-209
  • In silico optimization of femoral fixator position and configuration by parametric CAD model. Korunovic, N., Marinkovic, D., Trajanovic, M., (...), Mitkovic, M., Affatato, S.. 2019 Materials 12(14),2326
  • Does the body mass index influence the long-term survival of unicompartmental knee prostheses? A retrospective multi-centre study. Affatato, S., Caputo, D., Bordini, B.. 2019 International Orthopaedics 43(6), pp. 1365-1370
  • A critical analysis of TKR in vitro wear tests considering predicted knee joint loads. Affatato, S., Ruggiero, A.. 2019 Materials 12(10), 1597
  • Tribological performances of total knee prostheses: Roughness measurements on medial and lateral compartments of retrieved femoral components. Affatato, S., Merola, M., Ruggiero, A.. 2019 Measurement: Journal of the International Measurement Confederation 135, pp. 341-347
  • Materials for hip prostheses: A review of wear and loading considerations. Merola, M., Affatato, S.. 2019 Materials 12(3), 495
  • In vitro 3D Wear Characterization of Knee Joint Prostheses. Valigi, M.C., Logozzo, S., Affatato, S.. 2019 Mechanisms and Machine Science 73, pp. 3855-3863.

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

Contenuto aggiornato il 17/09/2020 - 10:03
Redazione contenuti: Dott. Andrea Paltrinieri (redazioneweb@ior.it)
Utilizza SharethisShareThis  Scrivi una email  Vai a facebook  Vai a twitter