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

Abstract

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 زیست­سازگاری 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 6/0 میلی‌متر، ارتفاع لایه 25/0 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 51/84 مگاپاسکال و 28/2 گیگاپاسکال و برای نمونه عملیات حرارتی شده به ترتیب برابر با 44/105 مگاپاسکال و 29/2 گیگاپاسکال است.