Introducció Les estructures de gelosia són materials cel·lulars i han cridat molta atenció en el camp de l’enginyeria de teixits perquè poden replicar la morfologia i les propietats mecàniques dels ossos naturals. Els paràmetres de disseny clau, com la porositat, la superfície i la mida dels porus, tenen una gran importància per equilibrar la integritat mecànica i la biocompatibilitat. Una bastida òssia ideal hauria de tenir les mateixes propietats mecàniques que els ossos naturals, i les bastides de MDFG fabricades per LPBF fan possible aquest objectiu. Aquest estudi va avaluar sistemàticament les bastides de MDFG fabricades per LPBF (que cobreixen diferents tipus d’estructures de gelosia) per determinar la seva aplicabilitat en aplicacions ortopèdiques.
Materials i mètodes Els bastides es van modelar mitjançant el programari de ntopologia. Es va establir un cub amb una mida d’unitat de 20 mm i es va afegir una capa de volum sòlid per simular les condicions de càrrega fisiològica. Es van establir diferents mides d’unitats i punts de llavors per a diferents tipus d’estructures de gelosia per crear un gradient de porositat controlable. Les bastides es van fabricar per LPBF, es van realitzar configuracions d'impressió i es van treure exemplars. Les proves de fatiga de cicle elevada (HCF) es van realitzar en condicions de càrrega de compressió - i es va seleccionar una cel·la de càrrega adequada.
Resultats Les proves de compressió quasi estàtica van demostrar que les estructures de ginoides i gelosia primitives tenien excel·lents propietats mecàniques i que les seves corbes de desplaçament de força mostraven un procés de deformació de tres etapes típic. Les simulacions d'anàlisi d'elements finits van proporcionar una base important per comprendre la distribució de l'estrès, etc., i els resultats de la simulació van ser altament coherents amb els resultats experimentals. En comparar els exemplars fallits de fatiga de diferents bastides, es va trobar que la gelosia de giroide tenia el millor rendiment global, el rendiment a llarg termini de la gelosia primitiva era millor que la de la gelosia Voronoi i la malla Kelvin tenia la resistència a la fatiga més estable.
Conclusions Les bastides de MDFG, especialment les estructures de gelosia de giroides i primitives, presentaven excel·lents propietats mecàniques i de fatiga i eren una elecció ideal per a la càrrega que porta implants ortopèdics. Els avenços en el disseny de les bastides milloraven la distribució de l'estrès, etc., i les tècniques de processament van ser crucials per millorar les propietats mecàniques. Les futures investigacions haurien d’explorar els estudis específics de gelosia específics per millorar el rendiment dels implants ortopèdics i la taxa d’èxit de les aplicacions clíniques. En conclusió, les bastides MDFG TI6AL4V fabricades per LPBF tenen àmplies perspectives d'aplicació en el camp dels implants ortopèdics. A través de la investigació i la millora contínues, es preveu que ofereixin millors opcions de tractament per als pacients.