设计和分析3D打印下巴植入物的多材料结构
Kalaithendral K1, S Karuppudaiyan1, Sandipan Roy1
1Department of Mechanical Engineering, SRM Institute of Science and Technology, Kattankulathur 603203, Tamil Nadu, India.
Biomedical physics & engineering express
|October 5, 2023
概括
3D打印使得先进的聚合物植入物成为可能. 多种材料的设计显著改变了应力和变形,提供了与单一材料选项相比更好的骨整合和植入物性能的潜力.
科学领域:
- 生物材料工程 生物材料工程
- 医疗器械设计 医疗器械设计
- 增材制造 增材制造 增材制造
背景情况:
- 生物相容聚合物越来越多地用于医疗植入物,因为它们的强度与重量比.
- 通过结合特定的聚合物材料,可以增强有效的骨质整合,即植入物与骨的结合.
- 3D打印有助于创建具有量身定制属性的复杂植入物结构.
研究的目的:
- 使用多材料3D打印方法构建和分析异质植入物结构.
- 为了评估这些多材料植入物的强度,完整性,应力分布和变形在生理负荷下.
- 将多材料植入物的性能与同质结构和完整的骨模型进行比较.
主要方法:
- 利用多材料3D打印策略制造聚合物植入物.
- 使用有限元分析 (FEA) 来模拟生理负载条件.
- 在均质和多材料植入物结构中分析了应力分布和变形模式.
主要成果:
- 与同质结构相比,多材料植入物表现出明显的应力分布.
- 多材料植入物的应力值在52.31MPa (TPU+TPU) 到73.55MPa (PLA+PCL) 之间.
- 多材料植入物的变形范围从0.68毫米 (PLA+PLA) 到5.74毫米 (PCL+PCL),其中PLA+PLA和PLA+PETG表现出类似骨的变形.
结论:
- 多材料架构显著影响聚合物植入物中的应力和应变水平.
- 像PLA+PLA和PLA+PETG这样的组合可以在减少压力的情况下模仿完整的骨变形.
- 结果为选择医疗植入物最佳的多材料3D打印组合提供了关键数据.
