عبدالواحد کمی

 پارسا

 کارشناسی ارشد

 1403

 رشته: مهندسی مکانیک - ساخت و تولید

 پدیدآور: سیدمهدی حسینی استاد راهنما: عبدالواحد کمی

 دانشگاه سمنان، پردیس فنی - دانشکده مهندسی مکانیک

با پیشرفت فناوری ساخت افزایشی، امکان تولید داربست‌های متخلخل با ویژگی‌های هندسی سفارشی و خواص مکانیکی کنترل‌شده فراهم شده است. این داربست‌ها، به ‌ویژه در کاربردهای پزشکی بازساختی، نقش حیاتی در بازسازی بافت‌های استخوانی ایفا می‌کنند. در این پژوهش، داربست‌هایی از جنس پلی‌لاکتیک اسید با استفاده از روش ساخت افزایشی مدلسازی رسوب ذوب‌شونده تولید و مورد بررسی قرار گرفتند. هدف پژوهش، تحلیل عملکرد مکانیکی این داربست‌ها تحت بارگذاری فشاری و بهینه‌سازی ساختار هندسی آن‌ها با تأکید بر نسبت استحکام به وزن به ‌عنوان شاخص کلیدی عملکرد بود. برای طراحی و تحلیل ساختار داربست‌ها، در ابتدا مدلسازی هندسی جهت ایجاد ساختار‌های متخلخل با قابلیت تنظیم دقیق پارامترها انجام شد و سپس مدلسازی تحلیلی مبتنی بر شبکه عصبی مصنوعی (ANN) برای پیش‌بینی پاسخ‌های مکانیکی و استخراج مدل‌های ریاضی جهت بهینه‌سازی انجام گردید. در این راستا، سه پارامتر طراحی سازه داربست شامل ضخامت دیواره، قطر دایره سلول واحد و درصد تراکم به ‌عنوان متغیرهای مستقل اصلی انتخاب شدند. نتایج حاصل از آزمون‌های تجربی فشار و تحلیل‌های آماری نشان داد که پارامترهای هندسی تأثیر معناداری بر شاخص‌های استحکام تسلیم، مقاومت فشاری نهایی و در نهایت نسبت استحکام به وزن دارند. نمونه‌هایی با قطر دایره 6 میلی‌متر، تراکم 100 درصد و ضخامت دیواره 80/1 میلی‌متر برای بیشینه‌سازی استحکام تسلیم و ضحامت دیواره 40/24 میلی‌متر برای بیشینه مقاومت فشاری نهایی، بهترین عملکرد مکانیکی را با کمترین وزن ارائه دادند. همچنین مدل شبکه عصبی توانست با دقت بالا، مقادیر استحکام را بر اساس ترکیب پارامترهای ورودی پیش‌بینی و بهینه‌سازی چندهدفه را تسهیل کند. این پژوهش، روشی مؤثر برای طراحی و ارزیابی داربست‌های متخلخل ارائه می‌دهد که می‌تواند در توسعه ساختارهای سبک و مقاوم در کاربردهای پزشکی به‌ویژه بازسازی بافت استخوانی مورد استفاده قرار گیرد. نتایج حاصل می‌تواند مبنا توسعه ایمپلنت‌های سفارشی‌شده با عملکرد مکانیکی بهینه باشد.