33317

بررسي خواص مكانيكي و زيست سازگاري داربست تيتانيمي متخلخل ساخته شده با استفاده از فرآيند ساخت افزايشي

كارشناسي ارشد

مهندسي پزشكي

1395

1403/10/30

دكتر حسين عربي - دكتر سيد امير غفاري

دكتر مريم تاج آبادي

مهندسي مواد و متالورژي

در اين پژوهش خواص مكانيكي و زيست سازگاري داربست متخلخل تيتانيمي ساخته شدده با استفاده از فرآيند ساخت افزايشي بايندرجت مورد بررسي قرار گرفت. در ابتدا تركيب شيميايي و بررسي فازي پودر تيتانيم خريداري شده با استفاده از آناليز طيف سنجي فلورسانس پرتو ايكس (XRF) و پراش پرتو ايكس (XRD) مورد بررسي قرار گرفت و با استانداردهاي پودر تيتانيم تطبيق داده شد. پس از تركيب پودر با بايندرهاي مختلف و پرينت قطعات به عنوان نمونه اوليه، بهترين بايندر جهت ساخت نمونه ها انتخاب و خواص آن با استفاده از تعيين ويسكوزيته و كشش سطحي گزارش شد. پس از تعيين پارامترهاي بهينه در ساخت افزايشي قطعات تيتانيمي و تعيين بايندر مناسب، پرينت قطعات نهايي انجام شد و نمونه ها براي تفجوشي در كوره در دماهاي 1200، 1300 و 1400درجه سانتيگراد و مدت زمان 6 ساعت قرار گرفتند. براي بررسي ميزان تخلخل موجود در قطعات از آزمايش ارشميدس استفاده شد كه ميزان تخلخل ميانگين 62/68، 58/95 و 56/49 درصد را به ترتيب در نمونه هاي تفجوشي شده در دماي 1200 ،1300و 1400درجه سانتيگراد نشان داد. براي بررسي ريزساختار قطعات تفجوشي شده و ميزان پيشرفت تفجوشي نيز از ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) استفاده شد. خواص مكانيكي نيز با استفاده از آزمايش فشار بر روي نمونه ها مورد بررسي قرار گرفت. نتايج نشان داد كه مقدار استحكام فشاري و مدول يانگ براي نمونه تفجوشي شده در دماي 1400درجه سانتيگراد به ترتيب برابر 44/63 مگاپاسكال و 1/09 گيگاپاسكال بوده است كه در محدوده خواص مكانيكي استخوان اسفنجي است. براي بررسي خواص زيستي نمونه ها نيز از آزمايش سميت سلولي MTT و چسبندگي سلولي استفاده شد. نتايج آزمايش زيستي نيز نشان داد كه داربست تيتانيمي متخلخل ساخته شده با استفاده از فرآيند بايندرجت خواص زيستي مناسبي دارد و فرآيند ساخت افزايشي بايندرجت قابليت خوبي براي سداخت قطعات متخلخل دارد.

1403/12/01

Investigation of Mechanical Properties and biocompatibility of Porous Titanium Scaffold Fabricated Using Additive Manufacturing Processi

1/19/2026 12:00:00 AM

In this research, the mechanical properties and biocompatibility of porous titanium scaffolds manufactured using Binderjet additive manufacturing process were investigated. At first, the chemical composition and phase analysis of the titanium powder was analyzed using X-ray fluorescence spectrometry (XRF) and X-ray diffraction (XRD) analysis, and it was compared with cp titanium powder standards. After mixing the powder with different binders and printing the parts as a prototype, the best binder was selected to make the samples and its properties were reported by determining the viscosity and surface tension. After determining the optimal parameters in the additive manufacturing of titanium parts and determining the appropriate binder, the final parts were printed and the samples were placed for sintering in the furnace at temperatures of 1200, 1300 and 1400 ◦C and a holding time of 6 hours. Archimedes' principle test was used to calculate the amount of porosity in the parts, which showed average porosity of 62.68, 58.95 and 56.49% in samples sintered at 1200, 1300 and 1400 1400 ◦C, respectively. A scanning electron microscope (SEM) was also used to examine the microstructure of the sintered parts and the progress of sintering. Mechanical properties were also investigated using compression test on the sample. The results showed that the value of compressive strength and Young's modulus for the sample sintered at 1400 ◦C was 44.63 MPa and 1.09 GPa, respectively, which is within the range of mechanical properties of cancellous bone. MTT cytotoxicity and cell adhesion tests were also used to investigate the biological properties of the samples. The results of the biological test also showed that the porous titanium scaffold made using the Binderjet process has good biological properties and the Binderjet additive manufacturing process has a good ability to make porous parts.

داربست تيتانيمي , ساخت افزايشي , بايندرجت , خواص مكانيكي , زيست سازگاري

Titanium Scaffold , Additive Manufacturing , Binder Jet , Mechanical Properties , Biocompatibility

Abbas Mashayekh

Hossein Arabi - Seyed Amir Ghaffari