Skip to main content
SUPERVISOR
Ehsan Foroozmehr,Mohsen Badrosamay
احسان فروزمهر (استاد مشاور) محسن بدرسمای (استاد راهنما)
 
STUDENT
Amirhosein Allahnouri
امیرحسین اله نوری

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1394
Bone is one of the most vulnerable tissues in the human body damage to bone may lead to its destruction or replacing by the human body. There are various ways to help bone healing or replacement with new tissues, with limitations such as the need for an environment with geometry and proper structure. In recent years, additive manufacturing (AM), the part fabrication begins with CAD file of parts and complex geometris can be directly created in layer manner, has been proven to generate a new eara in manufacturing. Among AM processes, selective laser sintering (SLS) is a powder bed fusion AM method that are widely used in medical sector for production of guides, scaffolds, implant and so on. The focus of this study is on indirect SLS of porous bioactive part using hydroxyapatite (HA) and polyamide 12 (PA12). In order to manufacture the parts with indirect SLS, the combination of HA (size 63-90 micron) with the PA12 (size 63 micron) has been used as a binding agent. The product of this stage is a green part that by carrying out heat treatment on it, the binder is removed from structure, brown part is created. In this research, HA was produced by natural method (natural hydroxyapatite), characterized by FTIR, EDX and XRD. By mechanical methods HA became powder in a different dimensional range and in next step by different methods mixed with PA12. Porous part were fabricated using SLS then sintered in a furnace. After HA parts were fabricated, all specimens were measured in dimensions and weight before and after the sintering. In order to evaluate the effect of adding different materials on sintering, Stainless steel and silica with 5% vol and average size 40 micron were used. Analyzes include spectroscopic analysis, Xray diffraction pattern, dimensional measurement, porosity and part density, images Microscopy of the surface of the samples and mechanical testing. It was found that while SLS fabricated of HA-PA12 parts had a relative density of 30%, the porosity of sintered samples was reduced to 55%. The parts made of HA-silica were sintered in 1200 °C had a relative density of 85%, compressive strength 10 MPa and Weibull modulus 6.3. The parts made of HA-stainless steel were sintered in 1140 °C had a relative density of 80%, compressive strength 20MPa and Weibull modulus 6.16. Keywords Bone, Additive Manufacturing, Selective Laser Sintering, Hydroxyapatite, Polymer
استخوان از بافتهای آسیب پذیر در بدن انسان بوده که صدمه های وارده ممکن است منجر به تخریب و عدم جایگزینی مجدد آن توسط بدن شود. روش های گوناگونی جهت کمک به بهبود استخوان و یا جایگزینی آن با بافت های جدید وجود دارد که هر کدام دارای محدودیت هایی هستند. با ظهور روش های ساخت افزودنی که قطعه نهایی مستقیماً با استفاده از یکفایل سه بعدی ساخته می شود، نه تنها بسیاری از محدودیت های روش های مرسوم ساختاز بین رفته، بلکه قابلیتتولید اقتصادی در تعداد کم و یا حتی تولید شخصی سازی ایجاد شده است. از روش های ساختافزودنی که در پزشکی و ساختایمپلنتو داربست ها کاربرد فراوانی دارد، روشتف جوشی گزینشی لیزری از فرآیندهای ساخت افزودنی (SLS) می باشد. روش تف جوشی گزینشی لیزری (Selective Laser Sintering- SLS) بر مبنای هم جوشی بستر پودر می باشد که در کاربردهای پزشکی نظیر ساخت داربست و یا ایمپلنت استفاده می شود. جهت فرآوری مواد استفاده می شود که از پودر بایوسرامیکبه عنوان ماده پایه و از یکپلیمر به عنوان اتصال دهنده SLS سرامیکی معمولاً از روشغیر مستقیم استفاده می شود و محصول این مرحله قطعه خام بوده که با انجام عملیات تف جوشی بر روی آن، اتصال دهنده از ساختار خارج و قطعه ای ساخت ،SLS موسوم به قطعه قهوه ای تولید می شود. هدف از انجام این پژوهشتولید پودری با خواصمناسب جهت استفاده در فرآیند قطعات و مشخصه یابی آنها می باشد. در این پژوهشدر ابتدا هیدروکسی آپاتیت که ماده معدنی تشکیل دهنده استخوان بوده به روشطبیعی تولید، مشخصه یابیو با استفاده از روش هایمکانیکیبه پودرهاییدر گستره ابعادیمختلفتبدیل شده و در مرحله بعد با استفاده از روش های قطعاتی محکساخته شده و در مرحله بعد عملیات SLS گوناگون با پلی آمید 12 به عنوان اتصال دهنده ترکیبشده است. با استفاده از روش تف جوشی بر روی آنها صورتگرفته است. تف جوشی هیدروکسی آپاتیتبا استفاده از ترکیبآن با سیلیکا و فولاد ضد زنگنیز انجام شده تا در دمایی کمتر بتوان قطعاتی با تخلخل کم تولید کرد. بررسی هایی شامل آنالیز طیف سنجی، الگوی پراش ایکس، اندازه گیری ابعادی، میزان تخلخل و چگالی قطعات تولید شده، تصاویر میکروسکوپی از سطح نمونه ها و تست های مکانیکی مربوطه انجام شده است. سرانجام هیدروکسی آپاتیتبا خلوصبالا تولید شده و قطعاتی با 70 درصد تخلخل تولید شده اند که پساز عملیاتتف جوشی در دمای 1400 درجه سانتی گراد این تخلخل به 55 درصد کاهشیافت. قطعاتمتخلخل ساخته شده از جنسهیدروکسی آپاتیت- سیلیکا بعد از رساندن به دمای 3، و ترکیبهیدروکسی آپاتیت- فولاد ضد زنگ / 1200 درجه به چگالی نسبی 85 درصد و مقاومتفشاری 10 مگاپاسکال و مدول وایبول 6 16 دستپیدا شده است. / در دمای 1140 درجه سانتی گراد به چگالی نسبی 80 درصد، مقاومتفشاری 20 مگاپاسکال و مدول وایبول 6 کلمات کلیدی استخوان، ساختافزودنی ، تف جوشی گزینشی لیزری، هیدروکسی آپاتیت، پلیمر

ارتقاء امنیت وب با وف بومی