Échafaudages gyroides anisotropes en Ti-6Al-4V fabriqués par fusion par faisceau d’électrons (EBM) pour des applications d’implants osseux

Arash Ataee, Yuncang Li, Darren Fraser, Guangsheng Song, Cuie Wen

Résumé :
Des échafaudages gyroides en Ti-6Al-4V avec des porosités élevées dans la plage de 82 à 85 % et trois tailles de cellules unitaires différentes (2, 2,5 et 3 mm) ont été fabriqués par fusion par faisceau d’électrons (EBM) pour des applications d’implants osseux. La microstructure, les propriétés mécaniques et le mode de défaillance des échafaudages avec différentes orientations d’échantillons ont été évalués. Les poutres fabriquées ont montré des aiguilles de martensite α′ orientées orthogonalement dans des grains colonneux le long de la direction de fabrication, avec une dureté moyenne de 3,89 GPa. Le module élastique et la résistance à la traction des échafaudages variaient respectivement de 637 à 1084 MPa et de 13,1 à 19,2 MPa. Le module élastique et la résistance à la traction le long de la direction de fabrication et perpendiculairement à cette direction variaient respectivement d’environ 70 % et 49 %, en fonction de la quantité d’anisotropie structurelle et de la taille des cellules unitaires. Le rapport d’anisotropie du module élastique dans les directions orthogonales était comparable à celui de l’os spongieux et pourrait être favorable aux applications d’implants osseux. De plus, les échafaudages fabriqués ont montré un mode mixte de comportement ductile et fragile sous compression, et le mode de défaillance dominant était la formation de liaisons de compression orthogonales aux charges maximales, avec un angle d’environ 45° par rapport à l’axe de compression.

Lien de l’article : https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S026412751730967X