使用原子力显微镜3D打印PEEK聚合物的表面特性
Chithambaram Karunanithi1, Senthilnathan Natarajan1
1School of Mechanical Engineering, Vellore Institute of Technology, Vellore, 632014, India.
Journal of the mechanical behavior of biomedical materials
|November 20, 2023
概括
这项研究通过调整层高度和速度来优化聚乙乙基 (PEEK) 3D打印. 通过特定的打印参数实现了较低的粗度和更好的附着性,提高了生物医学应用的材料性能.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 生物医学工程 生物医学工程
- 添加剂制造 添加剂制造 添加剂制造
背景情况:
- 像PEEK这样的高性能聚合物越来越多地用于生物医学应用的3D打印,包括假肢和植入物.
- 材料性能,特别是粘附性和生物相容性,严重依赖于表面特性.
- 优化3D打印参数对于实现PEEK零件所需的表面质量至关重要.
研究的目的:
- 研究化沉积建模 (FDM) 打印参数对PEEK样品表面粗性和粘附性的影响.
- 确定最佳的打印设置,以最大限度地降低表面粗度,并提高3D打印PEEK中的层间粘合强度.
- 为了评估打印参数 (层高度,打印速度) 与得到的表面地形和粘合力之间的关系.
主要方法:
- 使用FDM制造PEEK标本 (S1-S4),使用不同的层高度 (0.10毫米,0.15毫米) 和打印速度 (20毫米/秒,25毫米/秒).
- 使用原子力显微镜 (AFM) 测量制造样本的表面粗度.
- 对力曲线分离图的分析,以计算粘附力和评估层间粘合强度.
主要成果:
- 打印参数显著影响3D打印PEEK的表面粗度.
- 标本S3,在0.15毫米的层高度和20毫米/秒的速度打印,表现出最低的表面粗度 (0.017微米).
- 计算了粘附力值,提供了对由打印参数影响的层间粘合强度的见解.
结论:
- 特定的FDM打印参数,即0.15mm的层高度和20mm/s的打印速度,可以有效地降低PEEK的表面粗度.
- 确定的最佳参数有助于提高表面质量,这对于改善生物医学PEEK应用中的附着性和潜在的生物相容性至关重要.
- 对粘附力分析的进一步研究可以指导开发更强,更可靠的3D打印PEEK组件,用于苛刻的应用.


