使用有限元素方法对基于3D打印的跨腿假肢插座与步行周期进行机械性能分析
Deni Fajar Fitriyana1, Sivasubramanian Palanisamy2, Yazid Surya Wicaksana1
1Department of Mechanical Engineering, Universitas Negeri Semarang 50229 Semarang Indonesia deniifa89@mail.unnes.ac.id.
RSC advances
|July 14, 2025
概括
聚碳酸 (PC) 为3D打印的假肢插座提供了优越的强度,而PET平衡了强度和成本. PA6提供了卓越的灵活性,有助于材料选择,以提高假肢功能.
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:
- 假肢插座对于截肢后恢复步行和移动性至关重要.
- 有限的研究存在于3D打印假肢插座的机械性能.
- 优化材料选择是提高假肢功能的关键.
研究的目的:
- 评估和描述聚乙烯二甲 (PET),聚碳酸 (PC) 和聚胺6 (PA6) 材料的机械性能,用于3D打印的假肢插座.
- 为了确定走路周期中对假肢插座性能最关键的加载阶段.
- 在临床假肢应用中提供数据驱动的材料选择建议.
主要方法:
- 用有限元分析 (FEA) 模拟来模拟步行周期中的负载.
- 脚跟撞击阶段被确定为分析中最关键的条件.
- 每种材料的机械性能包括Von-Mises应力和总变形被评估.
主要成果:
- 聚碳酸 (PC) 显示出优越的强度和耐久性,具有最高的安全系数 (1.697) 和最大的Von-Mises应力36.49MPa.
- 聚乙烯二甲 (PET) 在机械强度和成本效益之间提供了有利的平衡.
- 聚胺6 (PA6) 提供了强度和灵活性的最佳组合,总变形为16.01mm.
结论:
- 材料选择对3D打印假肢插座的性能和临床实用性产生重大影响.
- PC,PET和PA6具有明显的优势,满足不同的设计和功能要求.
- 这项研究为优化材料选择提供了有价值的见解,以提高患者的移动性和假肢设备的功能.
