表面加工对Ti6Al4V沃罗诺伊增材制造结构的影响:形态,尺寸偏差和机械行为

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
• 增材制造 增材制造 增材制造

背景情况:

• 增材制造的医疗器械需要表面加工,以去除颗粒和获得最佳的粗度.
• 现有的研究集中在小孔格子支架上,忽视了表面修饰对较大的孔隙结构的影响.
• 在表面加工后,晶格结构的维度偏差和机械反应被研究不足.

研究的目的:

• 为了研究喷砂 (金刚石和) 对沃罗诺伊格子结构的影响.
• 分析表面形态,维度偏差和机械行为 (全球和本地).
• 评估支架厚度和表面修饰对激光粉床融合 (LPBF) 组件的影响.

主要方法:

• 使用激光粉床融合 (LPBF) 制造沃罗诺伊格子结构.
• 应用两种生物医学表面加工技术:金刚石和石喷砂.
• 使用MicroCT进行尺寸分析和使用SEM进行表面形态学的表征.
• 通过半静态压缩与二维数字图像相关性 (DIC) 进行机械测试,用于应变映射.

主要成果:

• 杆厚度对全球机械性能和局部应变图有重大影响.
• 表面修饰方法 (金刚石与石喷砂) 对机械性能的影响很小.
• 尺寸偏差因表面修饰工艺而异,受支架厚度的影响.

结论:

• 支架厚度是增材制造格子机械完整性的关键设计参数.
• 表面加工对机械性能的影响是次要的,而这些格子结构中的支架厚度是次要的.
• 这些发现对于设计通过增材制造生产的医疗假肢的薄格结构至关重要.