Effect of manufacturing technique on material homogeneity of an implant made of polyetheretherketone

• Autorzy: Wojnarowska Wiktoria , Miechowicz Sławomir , Kudasik Tomasz

Identyfikatory

DOI

10.14314/polimery.2020.11.3

Warianty tytułu

PL

Wpływ techniki wytwarzania na zachowanie jednorodności materiału implantu wykonanego z polieteroeteroketon

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Polymer insert is one of the components of a knee joint endoprosthesis, allowing patients to sustain their mobility. They are mostly made of ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE) that is not without flaws. Inserts can be manufactured by machining (substractive techniques) or by the use of rapid prototyping techniques (additive manufacturing). In order to increase their strength, is increasingly being considered replacing UHMWPE with polyether ether ketone (PEEK). This material has been analyzed in this work due to the growing interest in using this material for the production of implants. This study contains a comparative analysis of two inserts made using two different methods. Its aim is to verify the effect of the manufacturing technique on material uniformity.

PL

Jednym z elementów endoprotezy stawu kolanowego, pozwalającej na zachowanie sprawności pacjentów, są wkładki z polimeru. Najczęściej są one wykonywane z polietylenu o ultra dużym ciężarze cząsteczkowym (UHMWPE), który nie jest pozbawiony wad. Wkładki mogą być wytwarzane technikami ubytkowymi lub przyrostowymi. W celu zwiększenia ich wytrzymałości coraz częściej rozważa się zastąpienie UHMWPE polieteroeteroketonem (PEEK). W związku z rosnącym zainteresowaniem aplikacją tego materiału do wytwarzania implantów poddano go badaniom. W pracy dokonano analizy porównawczej wkładek wykonanych z PEEK za pomocą dwóch różnych metod, w tym określono wpływ techniki wytwarzania na jednorodność materiału otrzymanej wkładki.

Słowa kluczowe

EN

polyetheretherketone; machining; 3D printing

PL

polieteroeteroketon; obróbka ubytkowa; druk 3D

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Chemii Przemysłowej
• Czasopismo: Polimery
• Rocznik: 2020
• Tom: T. 65, nr 11-12
• Strony: 771--775
• Opis fizyczny: Bibliogr. 28 poz., rys. kolor.

Twórcy

autor

Wojnarowska Wiktoria

• Doctoral School of Engineering and Technical Sciences at the Rzeszów University of Technology, al. Powstańcow Warszawy 8, 35-959 Rzeszów, Poland

autor

Miechowicz Sławomir

• Rzeszów University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering and Aeronautics, Department of Mechanical Engineering, al. Powstańców Warszawy 8, 35-959 Rzeszów, Poland

autor

Kudasik Tomasz

• Rzeszów University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering and Aeronautics, Department of Mechanical Engineering, al. Powstańców Warszawy 8, 35-959 Rzeszów, Poland

Bibliografia

• [1] Marciniak J.: „Biomateriały”, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2013.
• [2] Henshaw F., Karasouli E., King R. et al.: BMJ Open 2018, 8, 1. http://dx.doi.org/10.1136/bmjopen-2018-021650
• [3] Gierzyńska-Dolna M.: Engineering of Biomaterials 2002, 23–25, 13.
• [4] Shijun Ji, Changrui Sun, Ji Zhao et al.: Materials 2015, 8, 4118. https://doi.org/10.3390/ma8074118
• [5] Singh S., Prakash Ch., Ramakrishna S.: European Polymer Journal 2019, 114, 234. https://doi:10.1016/j.eurpolymj.2019.02.035
• [6] Ngo T.D., Kashani A., Imbalzano G. et al.: Composites Part B 2018, 143, 172. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2018.02.012
• [7] Ding S., Zou B., Wang P. et al.: Polymer Testing 2019, 78, 105498. https://doi.org/10.1016/j.polymertesting.2019.105948
• [8] Wang P., Zou B., Xiao H. et al.: Journal of Materials Processing Technology 2019, 271, 62. https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2019.03.016
• [9] Yang Ch., Tian X., Li D. et al.: Journal of Materials Processing Technology 2017, 248, 1. https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2017.04.027
• [10] Kaczmar J.W., Trzaska O.: Tworzywa sztuczne w przemyśle 2011, 4, 34.
• [11] “PEEK Biomaterials Handbook”, 2nd edition (Ed. Kurtz S.M.), William Andrew, Amsterdam 2019. https://doi.org/10.1016/C2016-0-02479-8
• [12] Kurtz S., Devine J.: Biomaterials 2007, 28, 4845. https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2007.07.013
• [13] Haleem A., Javaid M.: Clinical Epidemiology and Global Health 2019, 7, 571. https://doi.org/10.1016/j.cegh.2019.01.003
• [14] Vaezi M., Yang S.: Virtual and Physical Prototyping 2015, 10, 123. https://doi.org/10.1080/17452759.2015.1097053
• [15] Franchetti M., Kress C.: International Journal of Advanced Manufacturing Technology 2016, 88, 2573. https://doi.org/10.1007/s00170-016-8968-7
• [16] Dietrich M., Domański J., Granowski R. et al.: „Biocybernetyka i Inżynieria Biomedyczna 2000, Vol. 5: Biomechanika i inżynieria rehabilitacyjna”, Akademicka Oficyna Wydawnicza EXIT, Warszawa 2004, pp. 931–956.
• [17] Dizon J.R.C., Espera A.H., Chen Q. et al.: Additive Manufacturing 2018, 20, 44. https://doi.org/10.1016/j.addma.2017.12.002
• [18] Arif M.F., Kumar S., Varadarajan K.M. et al.: Materials & Design 2018, 146, 249. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2018.03.015
• [19] Jaisingh Sheoran A., Kumar H.: Materials Today: Proceedings 2020, 21, 1659. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2019.11.296
• [20] Popescu D., Zapciu A., Amza C. et al.: Polymer Testing 2018, 69, 157. https://doi.org/10.1016/j.polymertesting.2018.05.020
• [21] Poelma J., Rolland J.: Science 2017, 358, 1384. https://doi.org/10.1126/science.aaq1351
• [22] Postawa P., Gnatowski A.: Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering 2007, 23, 35. http://jamme.acmsse.h2.pl/papers_vol23_2/1070.pdf
• [23] Turner B.N., Gold S.A.: Rapid Prototyping Journal 2015, 21, 250. https://doi.org/10.1108/RPJ-02-2013-0017
• [24] Schwartz Z., Boyan B.D.: Journal of Cellular Biochemistry 1994, 56, 340. https://doi.org/10.1002/jcb.240560310
• [25] Walkowiak B.: Engineering of Biomaterials 2004, 38–42, 200.
• [26] Shaffer S., Yang K., Vargas J. et al.: Polymer 2014, 55, 5969. https://doi.org/10.1016/j.polymer.2014.07.054
• [27] Kozakiewicz M., Elgalal M., Walkowiak B. et al.: Journal of Cranio-Maxillo-Facial Surgery 2013, 41, 282.
• [28] ISO 10993: Biological evaluation of medical devices. The International Organization for Standardization.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).