Évaluation de l’effet de la taille des pores pour les échafaudages osseux imprimés en 3D

Saran Seehanam, Suppakrit Khrueaduangkham, Chomdao Sinthuvanich, Udom Sae-Ueng, Viritpon Srimaneepong, Patcharapit Promoppatum

Résumé

La présente étude a examiné l’influence de la taille des pores des structures en forme de diamant et des structures de surface en gyroïde pour leur aptitude en tant qu’implants médicaux. Les échantillons ont été fabriqués par un processus de fusion par lit de poudre laser avec une densité relative de 0,3 et des tailles de pores variant de 300 à 1300 μm. Ils ont ensuite été examinés pour leur fabricabilité et leurs propriétés mécaniques. De plus, des modèles non newtoniens de dynamique des fluides computationnelle et de phase discrète ont été réalisés pour évaluer la chute de pression et l’efficacité du semis cellulaire. Les résultats ont montré que les structures en diamant et en gyroïde avaient des densités plus élevées à la fabrication avec des tailles de pores plus petites. Cependant, le gyroïde a montré une meilleure fabricabilité car sa densité relative était plus proche de celle du design initial. En outre, d’après les tests mécaniques, le module élastique était largement indépendant de la taille des pores, mais les comportements après le seuil de fluage différaient, en particulier pour le diamant. Une sensibilité mécanique élevée dans le diamant pourrait être expliquée en partie par des simulations par éléments finis, qui ont révélé une localisation des contraintes dans le diamant et une distribution plus uniforme des contraintes dans le gyroïde. De plus, nous avons défini le produit de la surface spécifique normalisée, de la chute de pression normalisée et de l’efficacité du semis cellulaire comme indicateur d’une taille de pore optimale, et ce facteur a permis d’identifier une taille de pore optimale d’environ 500 μm pour les deux structures, diamant et gyroïde. En outre, selon ce critère, le gyroïde a montré une plus grande applicabilité en tant qu’échafaudage osseux. En résumé, cette étude offre une évaluation complète de l’effet de la taille des pores et montre l’estimation efficace d’un cadre in-silico pour évaluer les structures en treillis en tant qu’implants médicaux, ce qui pourrait être appliqué à d’autres architectures de treillis.

Lien de l’article : https://www.cell.com/heliyon/fulltext/S2405-8440(24)02036-X?_returnURL=https%3A%2F%2Flinkinghub.elsevier.com%2Fretrieve%2Fpii%2FS240584402402036X%3Fshowall%3Dtrue