بررسی تجربی اثر آنیل کردن و پارامترهای چاپ بر استحکام و مدول فشاری ساختارهای متخلخل چاپ سه‌بعدی شده با تخلخل های به‌هم‌پیوسته از جنس پلی لاکتیک اسید به روش لایه نشانی ذوبی

با ظهور و گسترش فرآیندهای ساخت افزایشی، به ویژه فرآیند لایه نشانی ذوبی، تحقیقات وسیعی در مورد این فرآیندها صورت پذیرفته است. یکی از حوزه‌های تحقیقاتی مهم مربوط به استحکام‌بخشی به قطعات چاپ‌شده به روش لایه نشانی ذوبی است. این فرآیند امکان تولید ساختارهای پیچیده و شخصی‌سازی قطعات را امکان‌پذیر می‌سازد. از طرفی ماده پلی لاکتیک اسید یکی از اصلی‌ترین مواد مورد استفاده در این فرایند است که به دلیل خواص زیست سازگاری و زیست‌تخریب‌پذیری، بیشتر از سایر مواد مورد توجه قرارگرفته است. در این پژوهش، اثر عملیات حرارتی آنیل کردن بر استحکام و مدول فشاری نمونه‌های متخلخل با رویکرد استفاده در مهندسی بافت به‌عنوان جایگزین بافت استخوانی، مورد بررسی قرارگرفته است. نمونه‌ها با الگوی لرزشی، شبکه‌ای و لانه‌زنبوری و با درصدهای پر شدن 40، 70 و 100 چاپ سه‌بعدی می‌شوند. علاوه بر این اثر دو پارامتر عرض روزن‌رانی و ارتفاع لایه‌ها نیز مورد بررسی قرارگرفته است. به ‌منظور ایجاد ساختارهای متخلخل با تخلخل‌های به‌هم‌پیوسته، الگوی پر شدن در هر لایه به میزان مشخص دوران کرده و این امر سبب معرفی ساختارهای متخلخل جدیدی می‌شود که این ساختارها می‌توانند کاربردهای وسیعی مانند به‌کارگیری به عنوان داربست در مهندسی بافت، داشته باشند. بعد از ارزیابی خواص مکانیکی فشاری نمونه‌ها، نمونه‌های مشابه عملیات حرارتی شده و سپس خواص مکانیکی فشاری آن‌ها نیز ارزیابی گردید. نتایج حاصل‌شده نشان می‌دهد که حداکثر استحکام و مدول فشاری در نمونه با عرض روزن‌رانی 0.6 میلی‌متر، ارتفاع لایه 0.25 میلی‌متر، الگوی پر شدن لرزشی و درصد پر شدن 100 اتفاق می‌افتد. مقادیر استحکام و مدول فشاری برای نمونه عملیات حرارتی نشده به ترتیب برابر با 84.51 مگاپاسکال و 2.28 گیگاپاسکال و برای نمونه عملیات حرارتی شده به ترتیب برابر با 105.44 مگاپاسکال و 2.29 گیگاپاسکال است.

experimental investigation of the effect of annealing and printing parameters on the compressive strength and modulus of 3d printed porous structures with interconnected pores made of polylactic acid by fused deposition modeling process.

with the emergence and expansion of additive manufacturing processes, especially the fused deposition modeling process, extensive research has been conducted on these processes. one important research area is strengthening the printed parts by the fused deposition modeling method. one of the main areas of research is related to the strengthening of printed parts by the fused deposition modeling method. this process enables the production of complex structures and the customization of parts. on the other hand, polylactic acid material is one of the main materials used in this process, which has been noticed over other materials due to its biocompatibility and biodegradability properties. in this research, the effect of annealing heat treatment on the compressive strength and modulus of porous samples has been investigated with the approach of using them in tissue engineering as a scaffold for bone tissue. the samples are 3d printed with wiggle, grid, and honeycomb patterns and with filling percentages of 40, 70, and maximum. in addition, the effect of two parameters, the extrusion width, and the layer height, has also been investigated. to create porous structures with interconnected porosities, the pattern of filling in each layer is rotated to a certain extent, and this causes the introduction of new porous structures that can have wide applications such as being used as scaffolds in tissue engineering. after evaluating the compressive mechanical properties of the samples, the same samples were heat treated, and then their compressive mechanical properties were also evaluated. the obtained results show that the maximum compressive strength and modulus occur in the sample with an extrusion width of 0.6 mm, layer height of 0.25 mm, wiggle filling pattern, and maximum filling percentage. the values ​​of compressive strength and modulus for the non-heat-treated sample are equal to 84.51 mpa and 2.28 gpa respectively and for the heat-treated sample, it is equal to 105.44 mpa and 2.29 gpa respectively.