Manufacturability of functionally graded porous β-Ti21S auxetic architected biomaterials produced by laser powder bed fusion: Comparison between 2D and 3D metrological characterization
Notice bibliographique
Résumé
Functionally graded porous structures (FGPSs) are attracting increasing interest in the manufacture of prostheses that benefit from lower stiffness and optimized pore size for osseointegration. In this work, we explore the possibility of employing FGPSs with auxetic unit cells. Their negative Poisson’s ratio was exploited to reduce the loss of connection between prosthesis and bone usually occurring in standard implant loaded under tension and therefore undergoing lateral shrinking. In addition, to further improve osseointegration and mitigate stress shielding effects, auxetic FGPSs were fabricated in this work using a novel β-Ti21S alloy characterized by a lower Young’s modulus compared to traditional α + β Ti alloys. Specifically, two different auxetic FGPSs with aspect ratio equal to 1.5 and angle θ of 15° and 25° with a relative density (ρr ) gradient of 0.34, 0.49, 0.66 and of 0.40, 0.58, 0.75 were designed and printed by laser powder bed fusion. The 2D and 3D metrological characterization of the as-manufactured structures was compared with the design. 2D metrological characterization was carried out using scanning electron microscopy analysis, while for the 3D characterization, X-ray micro-CT imaging was used. An undersizing of the pore size and strut thickness in the as-manufactured sample was observed in both auxetic FGPSs. A maximum difference in the strut thickness of −14 and −22% was obtained in the auxetic structure with θ = 15° and 25°, respectively. On the contrary, a pore undersizing of −19% and −15% was evaluated in auxetic FGPS with θ = 15° and 25°, respectively. Compression mechanical tests allowed to determine stabilized elastic modulus of around 4 GPa for both FGPSs. Homogenization method and analytical equation were used and the comparison with experimental data highlights a good agreement of around 4% and 24% for θ = 15° and 25°, respectively.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».