Introduzione Le strutture reticolari sono materiali cellulari e hanno attirato molta attenzione nel campo dell'ingegneria dei tessuti perché possono replicare la morfologia e le proprietà meccaniche delle ossa naturali. I parametri di progettazione chiave, come porosità, superficie e dimensioni dei pori, hanno un grande significato nel bilanciamento dell'integrità meccanica e della biocompatibilità. Un impalcatura ossea ideale dovrebbe avere le stesse proprietà meccaniche delle ossa naturali e le impalcature MDFG fabbricate da LPBF rendono possibile questo obiettivo. Questo studio ha sistematicamente valutato i ponteggi MDFG fabbricati da LPBF (che coprono diversi tipi di strutture reticolari) per determinare la loro applicabilità nelle applicazioni ortopediche.
Materiali e metodi I ponteggi sono stati modellati utilizzando il software Ntopology. È stato impostato un cubo con una dimensione unitaria di 20 mm ed è stato aggiunto uno strato di volume solido per simulare le condizioni di carico fisiologico. Sono state impostate diverse dimensioni di unità e punti di seme per diversi tipi di strutture reticolari per creare un gradiente di porosità controllabile. I ponteggi sono stati fabbricati da LPBF, sono state eseguite le impostazioni di stampa e sono stati eseguiti esemplari. I test ad alta fatica del ciclo (HCF) sono stati eseguiti in condizioni di carico di compressione - Condizioni di carico di compressione e è stata selezionata una cella di carico appropriata.
Risultati I test di compressione quasi statica hanno mostrato che le strutture reticolari giroidi e primitive avevano eccellenti proprietà meccaniche e le loro curve di spostamento di forza hanno mostrato un tipico processo di deformazione a tre stadi. Le simulazioni di analisi degli elementi finite hanno fornito una base importante per la comprensione della distribuzione dello stress, ecc. E i risultati della simulazione erano altamente coerenti con i risultati sperimentali. Confrontando gli esemplari di fatica - falliti di diversi impalcature, è stato scoperto che il reticolo di giroide aveva le migliori prestazioni complessive, le prestazioni a lungo termine del reticolo primitivo erano migliori di quelle del reticolo Voronoi e la mesh Kelvin aveva la resistenza alla fatica più stabile.
Conclusioni I ponteggi MDFG, in particolare le strutture reticolari giroidei e primitive, hanno mostrato eccellenti proprietà meccaniche e di fatica ed erano una scelta ideale per gli impianti ortopedici con carico. I progressi nella progettazione dell'impalcatura hanno migliorato la distribuzione dello stress, ecc. E le tecniche di elaborazione post -elaborazione sono state cruciali per migliorare le proprietà meccaniche. La ricerca futura dovrebbe esplorare il paziente - ottimizzazione reticolare specifica e studi in vivo per migliorare ulteriormente le prestazioni degli impianti ortopedici e il tasso di successo delle applicazioni cliniche. In conclusione, i ponteggi MDFG TI6AL4V fabbricati da LPBF hanno ampie prospettive di applicazione nel campo degli impianti ortopedici. Attraverso ricerche e miglioramenti continui, si prevede che fornisca migliori opzioni di trattamento per i pazienti.