对3D打印聚合物材料的特征的洞察力,用于 Orthoses 应用:实验性研究
Syed Hammad Mian1, Emad Abouel Nasr2, Khaja Moiduddin1
1Advanced Manufacturing Institute, King Saud University, Riyadh 11421, Saudi Arabia.
Polymers
|February 10, 2024
概括
这项研究评估了膝关节假肢的3D打印材料. 聚乳酸 (PLA) 显示出优越的强度和低收缩率,使其成为定制膝盖支架的结构部件的理想选择.
科学领域:
- 生物医学工程 生物医学工程
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 整形器械和假肢
背景情况:
- 膝关节节可以改善步态,并减轻膝关节异常患者的疼痛.
- 传统的石膏成型为orthoses是劳动密集型和耗时的.
- 3D打印为定制骨架制造的传统方法提供了一个有前途的替代方案.
研究的目的:
- 研究五种3D打印材料 (PLA,ABS,PETG,TPU,PP) 的机械,物理和尺寸特性.
- 评估这些材料是否适合制造膝关节节骨架.
- 为3D打印膝关节节骨架设计中材料选择提供数据驱动的建议.
主要方法:
- 使用抗拉性测试对3D打印材料进行表征.
- 用奥林巴斯显微镜进行显微镜成像.
- 水的吸收研究.
- 使用坐标测量机器进行维度分析.
主要成果:
- 聚乳酸 (PLA) 呈现出最高的收益强度 (25.98 MPa),拉伸强度 (30.89 MPa) 和最低的收缩率 (0.46%).
- 聚烯 (PP) 吸水率最低 (0.15%) 和灵活性最高 (407.99%),但在制造方面存在挑战.
- 针对不同的膝关节节骨架组件提出了具体的材料建议:框架的PLA,链的PLA/ABS,填充的PP,带的TPU/PP.
结论:
- 由于其机械性能和低收缩率,PLA是3D打印膝盖骨架结构部件的强大候选者.
- 对于3D打印膝关节节骨架的材料选择,应考虑机械强度,灵活性,耐水性和可制造性的平衡.
- 这项研究为在开发有效和定制的3D打印膝关节节节方面进行材料选择提供了宝贵的见解.
