Drukowanie 3D i dostosowywanie struktur porowatych do wkładek cukrzycowych

Owrzodzenia cukrzycowe mogą być wyjątkowo niebezpieczne, więc osoby chore na cukrzycę często muszą nosić specjalne wkładki, aby zapobiec rozwojowi owrzodzeń. W artykule zatytułowanym "Projektowanie i drukowanie 3D o porowatych strukturach o regulowanym module dla niestandardowych wkładek stopy cukrzycowej" grupa naukowców omawia wykorzystanie drukowania 3D do tworzenia niestandardowych wkładek dla pacjentów z cukrzycą.

Według naukowców objawy można go złagodzić, zmniejszając i równomiernie rozprowadzając nacisk podeszwowy, co można osiągnąć za pomocą niestandardowej wkładki z dodatkową kopertą śródstopia i podparciem łuku. Różne obszary wkładek powinny więc mieć przypisany inny moduł dla zlokalizowanego wsparcia. Tradycyjne metody produkcji, takie jak formowanie i obróbka, nie są w stanie tworzyć wkładek o różnych właściwościach mechanicznych, ale drukowanie 3D można wykorzystać do stworzenia porowatej struktury o regulowanych właściwościach mechanicznych.

Naukowcy wybrali typową porowatą jednostkę strukturalną dla ich badania i 3D wydrukowały go za pomocą elastycznego filamentu TPE. Przeprowadzono testy ściskania, łącznie z analizą elementów skończonych, eksperymentami ortogonalnymi i badaniem parametrycznym.

"Badanie zbieżności siatki przeprowadzono najpierw, aby zagwarantować dokładność obliczeń FE," stwierdzają badacze. "Ponieważ jest to proces statyczny, integracja czasu jest nieistotna dla wyniku. Należy skupić się na rozmiarze siatki. W analizie przybliżony rozmiar globalny wynosi od 0,5 mm do 3,0 mm z przerwą 0,5 mm. Względne błędy tych sześciu grup wynoszą mniej niż 5%. Ponieważ właściwe ustawienie rozmiaru siatki jest określone przez kompromis między dokładnością i czasem, przybliżona wielkość globalna wynosząca 2,0 mm jest wykonalną opcją. "

Przeprowadzono testy ściskania i analizy metodą elementów skończonych równolegle, aby skorelować porowatą konstrukcję z efektywnym modułem. Efektywne moduły określone przez symulację MES były niższe niż te określone przez testy ściskające. Może to wynikać z faktu, że rzeczywisty moduł Younga materiału TPE jest wyższy niż wartość przypisana w modelu FE dla właściwości materiału, lub że interferencja wewnątrz porowatej jednostki strukturalnej wystąpiła w teście ściskania. Inne możliwości to to, że pęknięcia, pęknięcia i inne wady wystąpiły w drukowanych próbkach lub że ograniczenia w modelu MES nie są identyczne z testem ściskającym.

"Jak pokazuje eksperyment ortogonalny, ścianagrubość "T" i oś podłużna "A" należą do najbardziej wrażliwych na efektywny moduł porowatej jednostki konstrukcyjnej, podczas gdy krótka oś "B" i grubość płyty "H" narzuca stosunkowo rzadki wpływ na jej właściwości mechaniczne "- kontynuują naukowcy. "... Zwiększając długą oś" A "porowate jednostki strukturalne staną się bardziej płaskie i zdecentralizują stężenie ciśnienia, co pośrednio zmniejsza efektywny moduł i tworzy bardziej miękką jednostkę."

Główne ograniczenie badania , jak zauważają badacze, jest to, że badano tylko jeden typ jednostki strukturalnej. Przyszłe badania powinny poszerzyć wybór innych jednostek strukturalnych, aby zapewnić większą elastyczność konstrukcji strukturalnej o niskim module, która będzie odpowiednia dla szerszego zakresu zastosowań.