| Anotācija |
Šajā bakalaura darbā tiek pētītas mehāniskās īpašības astoņpadsmit PLA struktūru, kas izstrādātas ar 3D drukāšanas tehnoloģiju audu skeletiem biomedicīniskiem lietojumiem, uzpildes rakstu variācijās. Pētījums balstās uz ISO 527-5A standarta stiepes paraugiem, kas drukāti, izmantojot kausētu pavedienu ražošanu ar 40% pildījuma blīvumu, lai analizētu elastības moduli un stiepes robežstiprību, pagarinājumu pārraušanas brīdī, stiprības un svara attiecību, veicot eksperimentālos testus ar SolidWorks balstītu galīgo elementu analīzi. Dažādu modeļu mehāniskās īpašības ievērojami atšķīrās, jo elastības modulis svārstījās no 665 MPa līdz 1078 MPa (62 % izmaiņas), bet galīgā stiepes izturība - no 13,3 MPa līdz 26,4 MPa (98 % izmaiņas) un pagarinājums līdz pārraušanai - no 2,4 % līdz 10,5 % (338 % izmaiņas). Koncentriskais modelis uzrādīja vislielāko stiprību 26,4 MPa apvienojumā ar maksimālo stingrību 1078 MPa, bet 3D šūnveida modelis sasniedza izcilu pagarinājumu 10,5 %. SolidWorks modelēšanas rīks parādīja, kā paraugos sadalās spriegums, kas sasniedza maksimālo līmeni 14,73 MPa, pakļaujot to 0,1 mm pārvietojumam, bet rakstu krustpunktos bija redzamas sprieguma koncentrācijas zonas.
Eksperimentālā verifikācija kopā ar skaitliskajiem modeļiem apstiprināja pētījumu rezultātus, tomēr parādīja, ka simulācijas rezultāti nesasniedz pilnīgu anizotropu trīsdimensiju drukāto struktūru attēlojumu. Sastatņu mehānisko īpašību uzlabošana lielā mērā ir atkarīga no vislabākā pildījuma raksta izvēles, kas ir būtiska konstrukcijas iezīme, kas ļauj izvairīties no materiālu izmaiņām vai printera pielāgošanas. 3D drukāto detaļu mehāniskās īpašības visvairāk uzlabo nepārtrauktas materiāla trases, kas saglabā taisnas līnijas, bet trīsdimensiju starpsavienojumi optimizē lokanību. Uz pierādījumiem balstīta raksta izvēle ir būtisks faktors audu skeletona projektēšanā, jo dažādi raksti rada būtiskas mehāniskās atšķirības. Pētījumā izstrādāta plaša sistēma, kas ļauj lietotājiem izvēlēties ideālus pildījuma modeļus atbilstoši audu prasībām, tādējādi ļaujot skeletam mehāniskās īpašības pielāgot mērķa audiem. |
