شبیه‌سازی رفتار مکانیکی و ساخت داربست‌های متخلخل منظم از جنس pla

در این پژوهش خواص مکانیکی، یکی از پرکاربردترین بیومواد پلیمری قابل جذب در بدن به نام پلی لاکتیک اسید (pla) در حالت متخلخل شده مورد ارزیابی قرار گرفت. ابتدا ساختارهای منظم برگرفته از مدل تتراکایدکاهدرون که مدل کلوین نامیده می شود طراحی شدند و سپس با استفاده از پرینتر سه بُعدی با تکنیک fdm ساخته شدند. پس از آن به منظور تعیین خواص مکانیکی و نحوه شکست، از آزمون فشار استفاده شد. در نهایت، نتایج تجربی با نتایج آنالیز نرم افزار شبیه سازی مقایسه شد. نتایج نشان داد افزایش درصد تخلخل منجر به کاهش استحکام و همچنین افزایش اندازه سلول ها در یک تخلخل ثابت منجر به افزایش استحکام فشاری می شود. همچنین با کاهش درصد تخلخل مقدار کرنش تا مرحله شکست در یک تنش نسبتاً ثابت، افزایش می یابد. نحوه شکست نمونه های با درصد تخلخل بالا به صورت ترد و با زاویه 45درجه بود. این در حالی بود که نمونه های با درصد تخلخل کمتر، رفتار نسبتاً داکتیل داشتند و همراه با افزایش فشار، سلول ها روی یکدیگر جمع شده و تغییر فرم بالاتری تا نقطه شکست داشتند. همچنین مقایسه نتایج تجربی و شبیه سازی نشان دادند که همخوانی مناسبی بین نتایج وجود دارد و مدل پیش بینی نرم افزار از صحت بالایی برای این مدل فومی برخوردار است.

Simulation of Mechanical Behavior and Construction of Regular PLA Scaffolds

In this study, the mechanical properties of one of the most widely used polymeric biomaterials in the body called Poly Lactic Acid (PLA) in the porous state were evaluated. Firstly, the initial regular porous structures, based on the tetrahedroncatheter model known as Kelvin model, were designed for simulating bone tissue, using 3D design software with FDM technique. Afterwards, pressure test was used to determine the mechanical properties and mode of failure. Finally, experimental results were compared with the simulation software analysis results. The results showed that increasing the porosity reduces the strength and the increasing the cell size in a constant porosity results in increased compressive strength. Also, by decreasing the porosity, the amount of the strain up to fracture increases in a relatively constant stress. The brittle failure at 45 ° in the samples of high porosity was shown. However, the samples with a lower porosity had a relative ductile behavior and as the pressure rises, the cells accumulate on each other and change the form to the fracture point. Comparing the empirical and the simulation results showed that there is a good agreement between them and the simulation model has a high reliability for the porous model.