付加製造のための荷重支持股関節インプラント設計の有限要素解析【JST・京大機械翻訳】

Cheah Yue Kai; Azman Abdul Hadi; Bajuri Mohd Yazid

文献

J-GLOBAL ID：202202264028011812 整理番号：22A0894590

付加製造のための荷重支持股関節インプラント設計の有限要素解析【JST・京大機械翻訳】

Finite-element Analysis of Load-bearing Hip Implant Design for Additive Manufacturing

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資料名：
巻： 22 号： 1 ページ： 356-367 発行年： 2022年
JST資料番号： W4576A ISSN： 1547-7029 資料種別：逐次刊行物 (A)
記事区分：原著論文発行国：ドイツ (DEU) 言語：英語 (EN)

本研究は,質量低減を達成し,付加製造用の股関節インプラントの設計を改善するために,最も適切な格子構造パターン,密度,および設計空間を決定することを目的とする。添加剤製造は軽量高強度格子構造のような複雑な部品の設計および製造を可能にする。しかし,骨-インプラント設計における格子構造の統合と格子構造タイプ,密度,および設計空間の選択はまだ完全には理解されていない。この方法論は,異なる設計空間,格子タイプ,および密度を有する股関節インプラントの設計から成る。15,20,25,および30%の密度を有する異なる格子構造構成,立方FBCCz,およびOctet-トラス格子構造について,有限要素解析シミュレーションを行った。7kN力を適用して,股関節上の様々な厳しい負荷シナリオに対するインプラント生存性を試験し,破壊を回避し,構造健全性を確保した。その結果,観察された最高の変形は,設計空間3の15%体積分率で,立方FBCCzであった。Octet-トラス格子構造の25%体積分率を有する設計空間2に統合した股関節インプラントは,最も適切な設計である。【結論】股関節インプラントのための最も適切な格子構造は,設計空間2において25%の体積率を有するOctet-トラスである。固体骨インプラントのための質量は0.331kgであり,一方,Octet-トラス25%設計空間2のための質量は0.26kgであった。提案したパターンと密度は,実験研究の前に設計プロセスの初期段階に寄与でき,これは,改善された骨結合とユーザ-カスタマイズインプラントによる股関節インプラント設計の改善のための生物医学産業に広い関心を持つべきである。Copyright ASM International 2021 Translated from English into Japanese by JST.【JST・京大機械翻訳】

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生体代行装置 , 医用素材

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