عنوان
بررسي خواص مكانيكي و ساخت ساختار هايي با تخلخل كنترل شده به روش پرينت سه بعدي جهت كاربرد به عنوان ايمپلنت استخوان هيپ
نويسنده اصلي
رضا آسيائي
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
چكيده
بايومتريالها مواد ساختاي يا يعي هستند كه اآ ريق ميانكنش با بافت هاي آنده بدن موج ا ترميم اع اي
آسيبديده را فراهم ميآورند. اآ اين مواد همچنين براي جايازيني يك ع و اآ بين رفته و يا به ود عملكردهاي
فيزيولوژيك نيز استفاده ميگردد. براي كاهش هزينههاي ساخت و توليد مواد جديد و افزايش حداكثري
عملكرد درون بدني اين مواد، همهروآه روشهاي توليد پيشرفته اي مورد بررسي و مطالعه قرار
ميگيرد. يكي اآ جديدترين روشهاي توليد اين مواد ساخت افزايشي يا پرينت سهبعدي ميباشد.
قابليت اصلي اين روش، توانايي آن در توليد قطعا بسيار پيچيده، نظير ساختارهايي با ت ل ل اآ
پيش راحي شده جهت استفاده به صور ايمپلنت ميباشد. هدف اآ ايجاد ت ل لهاي راحي
شده در ايمپلنتها، كاهش احتمال وقوع پديده تحليلرفتن است وان، به علت اخت ف در مدول
الاستيسيته آن با ايمپلنت، اآ ريق افزودن ت ل لهايي كام كنترلشده ميباشد. است وان به
عنوان ماده اي آنده مانند هر ع و ديار در بدن، در صورتي رشد نموده و ترميم ميگردد كه حاوي
عملكردي مفيد بوده و در جايااه خود نقش فعال ايفا كند. مطالعا باليني نشان دادهاند، در صور
استفاده اآ ايمپلنتهايي با استحكام و مدول الاستيسيته بيشتر در كنار است وان، كليه توآيع تنش
وارده در كاربردهاي روآمره، بر روي ايمپلنت متمركز شده و است وان عم ب استفاده خواهد بود.
اين امر به مرور موجب تحليلرفتن است وان و در دراآمد شكست آن ميگردد. لذا در اين پاوهش
به ش يهساآي، ساخت و بررسي ايمپلنتهاي داراي ساختار ش كهاي مت ل ل پرداختهشد. سلول
واحد Diag به عنوان پايه در راحي ساختار مورد استفاده قرارگرفت. ساختارها با استفاده اآ نرمافزار
TMABAQUS راحي شده و برنامههاي كامپيوتري متعددي با استفاده اآ آبان برنامهنويسي
Python جهت بهينهساآي مقادير ابعادي ساختارها، تعيين مدول الاستيسيته هدف، پيشبيني
خواص و رفتار مكانيكي آنها، در فرايند ش يهساآي كدنويسي گرديد. مشاهده شد كه سلولواحد
يادشده بعلت هندسه ساختاري وياه، در نقاط اتصال باآوهاي داخلي داراي تمركز تنش و در ارر آن
داراي تغيير شكل پ ستيك موضعي ميباشد. لذا مرحله راحي و ش يهساآي بر كاهش ميزان بروآ
د
تمركز تنش اآ ريق راحي دو نوع سلولواحد جديد به نامهاي Arr-Diag و Sph-Diag متمركز
گرديد. نتايج فرايند ش يهساآي پس اآ اعمال 10 درصد كرنش بر ساختارها نشان داد، تغيير در
هندسه ساختاري سلولهاي واحد نقش مورري در نحوه توآيع تنش در حجم سلولواحد و كاهش
بروآ تمركز تنش در نقاط اتصال باآوهاي داخلي ايفا مينمايد. سپس جهت راستيآآمايي فرايند،
ساختارها بوسيله دستااه پرينتر سهبعدي به روش روب انت ابي با ليزر SLM و با استفاده اآ آلياژ
Ti-6Al-4V ساخته شده و تحت آآمونهاي مكانيكي تنش كششي و فشاري مشابه فرايند ش يه-
ساآي قرار گرفتند. مشاهده گرديد كه ساختار Sph-Diag بيشترين به ود در رفتار الاستيك و
كاهش مدول الاستيسيته را اآ خود به نمايش ميگذارد و كرنش پ ستيك باقيمانده در آن پس اآ
انجام تست تنش كششي به ميزان 37 / 0 ميليمتر در مقايسه با دو ساختار Arr-Diag و Simple-Diag بترتيب 89 / 0 و 01 / 1 ميليمتر ميباشد. همچنين استحكام تسليم نهايي در هر سه نمونه به
ترتيب ركر شده در بالا، 960 ، 1050 و 1060Mpa گزارش گرديد و ميزان افزايش ول در ارر
اعمال كرنش به ترتيب 3 / 2 ، 0 / 2 و 55 / 2 ميليمتر مشاهدهشد. نتايج بدستآمده اآ آآمون تنش
فشاري نيز كرنش پ ستيك باقيمانده در سيكل اول اعمال تنش را در سه نمونه Sph-Diag ، Arr-Diag و Simple-Diag به ترتيب برابر با 73 / 0 ، 66 / 0 و 60 / 0 ميليمتر و استحكام تسليم نهايي را
به ترتيب برابر با 1150 ، 1160 و 1350 گزارش نموده اند. نتايج بدست آمده بطور كامل با نتايج
بدستآمده اآ ش يهساآي تطابق داشته و ميتوان گفت راحي ت ل لهاي ساآمانيافته ميتواند
باعث كاهش مدول الاستيسيته و همزمان دستيابي به خواص مكانيكي مطلوب در ساختارها گردد.
شماره ركورد
195462
دانشگاه
دانشگاه علم و صنعت ايران
رشته تحصيلي
سراميك
استاد راهنما
دكتر جعفر جواد پور - دكتر حميدرضا رضايي