预测酸盐 - 凝水凝和3D生物打印 mesostructures 的超弹性特性
Anahita Ahmadi Soufivand1, Silvia Budday2
1Institute of Continuum Mechanics and Biomechanics, Department of Mechanical Engineering, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, 91058, Erlangen, Germany.
Scientific reports
|December 9, 2023
概括
有限元素 (FE) 建模预测了用于3D生物打印的水凝机械性能. 这种经过验证的计算方法在制造前优化了组织工程结构,节省了时间和资源.
科学领域:
- 生物材料科学 生物材料科学
- 组织工程是组织工程.
- 计算力学 计算力学 计算力学
背景情况:
- 增材制造,特别是3D生物打印,对于创建复杂的组织替代物至关重要.
- 确保这些替代品模仿本地组织特性并承受生理机械负荷至关重要.
- 计算模拟提供了一个预测工具,可以在制造前优化机械性能.
研究的目的:
- 利用有限元 (FE) 方法预测3D打印水凝半结构的机械性质.
- 为了验证FE模型对各种打印模式的实验数据的预测.
- 建立一种方法来调整合成前生物制造结构的机械性能.
主要方法:
- 使用 FE 模型和循环压缩-张力测试的反向方法量化酸盐-凝水凝特性.
- 开发和优化FE模型来预测机械行为.
- 在不同的水凝中层结构中对优化的FE模型进行实验验证.
主要成果:
- 制造过程显著影响水凝材料的性能,需要仔细的FE模型校准.
- 经过验证的FE模型准确地预测了各种 mesostructures 的机械特性,特别是在压缩下.
- 该研究证明了模型在实际3D生物打印之前调整机械性能的能力.
结论:
- FE建模提供了一种可靠的方法来预测和优化3D打印水凝结构的机械性能.
- 经过验证的计算方法可以指导组织工程支架的设计,以期望的机械特性.
- 这种方法在未来的生物制造应用中为节省成本和时间提供了显著的潜力,包括细胞生物打印.
