用于3D打印PLA-PHBV-PCL可生物降解混合物的优化方案,用于骨科造
Muhammad Mohid Aziz1, Logan Beard1, Shafahat Ali1
1Advanced Manufacturing Lab (AML), School of Engineering, University of Guelph, Guelph, ON N1G 2W1, Canada.
Polymers
|April 12, 2025
概括
这项研究优化了使用聚乳酸 (PLA) 与PHBV和PCL混合的3D打印骨科件. 最佳的打印参数显著改善了机械性能,提高了造性能.
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
- 增材制造 增材制造 增材制造
背景情况:
- 三维 (3D) 打印在骨科造生产中比传统材料具有优势.
- 聚乳酸 (PLA) 是一种常见的3D打印材料,但具有脆弱性和低热稳定性等局限性.
- 将PLA与聚3-基酸-co-3-基酸 (PHBV) 和聚烯酸 (PCL) 混合,可以增强其用于骨科应用的特性.
研究的目的:
- 为了研究3D打印可用于骨科件的PLA/PHBV/PCL混合物的机械性能.
- 优化3D打印参数 (喷嘴温度,层高度,角) 以提高机械性能.
- 应用灰色关系分析 (GRA) 来优化混合物的机械特性.
主要方法:
- 开发了一种可3D打印的聚乳酸 (PLA),聚3-基酸-co-3-基酸 (PHBV) 和聚烯酸 (PCL) 的混合物.
- 评估的关键机械性能:抗拉强度,破裂时的延长,模量,屈曲强度,屈曲模量和冲击强度.
- 利用灰色关系分析 (GRA) 来确定最佳的打印参数和变异分析 (ANOVA) 来确定统计学意义.
主要成果:
- 最佳的打印参数被确定为180°C的喷嘴温度,0.18mm的层高度和0°的光角.
- 实现了增强的机械性能:44.4 MPa的抗拉强度,68.5%的破裂延伸,948.7 MPa的模,54.6 MPa的屈曲强度,1549.3 MPa的屈曲模和80.77 J/m的冲击强度.
- 拉斯特角度显著影响了拉伸,曲和冲击强度,其次是层高度和喷嘴温度.
结论:
- 优化的PLA/PHBV/PCL混合和打印参数显著提高了3D打印骨科件的机械性能.
- 这项研究证明了一种可行的方法来克服PLA在先进的骨科应用中的局限性.
- 这些发现为开发使用增材制造改进的定制骨科造解决方案提供了基础.
