選區激光熔融Ti6Al4V支架開孔結構方向對力學性能的影響
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04-14
開孔結構的金屬植入物具有良好的生物相容性和接近骨模量的特性，能有效降低假體的應力屏蔽效應，從而提高假體中遠期穩定性。然而，當多孔金屬支架植入後將承擔不同方向的力學載荷，與傳統的單軸力學測試仍有所差別。因此，Wei?mann等研究了開孔結構排列方向對力學性能的影響。
表1 開孔結構T1與T2的空間旋轉角度
材料與方法簡介
針對兩種不同大小的多孔單元，通過空間旋轉不同角度構建不同單元的排列方向，如表1所示。採用選區激光熔融(SLM)技術加工力學性能測試試樣，按照DIN EN50106標準進行單軸壓縮性能測試，測量結果如圖2所示。
圖1 不同類型的多孔結構力學性能測試：(a) 多孔結構測試樣件(T2-IV)；(b) 多孔單元壓縮測試的應力-應變曲線；(c) 壓縮測試的力學性能結果
實驗結果顯示：多孔單元的排列方向將改變其力學性能，彈性模量在3.4-26.3GPa變化，影響性能的因素主要為：多孔單元的幾何尺寸，尤其是長度比；承受載荷的支柱位置；成形工藝中支柱的方位。多孔單元的排列方向將反映出支架設計的各向異性特性，因此在研究評價多孔骨支架時有必要考慮不同載荷方向的影響。
參考文獻
Weissmann V, Bader R, Hansmann H, et al. Influence of the structural orientation on the mechanical properties of selective laser melted Ti6Al4V open-porous scaffolds[J]. Materials & Design, 2016. 95: 188-197.
供稿單位：機械製造系統工程國家重點實驗室
