Influence of steam sterilization and raster angle on the deflection of 3D printing shapes

• Autorzy: Zaborniak Małgorzata , Budzik Grzegorz , Grzywacz-Danielewicz Katarzyna , Józwik Jerzy , Dziedzic Krzysztof , Magniszewski Marek , Rak Danuta

Identyfikatory

DOI

10.14314/polimery.2024.2.6

Warianty tytułu

PL

Wpływ sterylizacji parą wodną i kąta rastra na ugięcie kształtek otrzymanych metodą druku 3D

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The study examined influence of steam sterilization and the raster angle (0°, 90°) on the deflection of polymer shapes obtained by 3D printing. In the case of PEEK and PLA, the FDM/FFF method was used, in the case of photocurable resin, DLP technology, and in the case of MED610, PolyJet technology. It was shown that the raster angle, type of material and sterilization have a significant impact on the strength and deformation of the tested polymers. A model of a facial bone implant was also developed and the suitability of the tested materials for obtaining this type of implants was examined. The dimensional accuracy of the implant models was highest for the MED610 model. However, due to the significant deflection of this polymer under load, its use is only possible in areas of low stress. In the case of UV resin printed in the vertical direction (90°), the samples showed the least deflection and the printed model had no visible defects. The greatest deformations occurred at the ends and narrowing’s of the model.

PL

W pracy zbadano wpływ sterylizacji parą wodną oraz kąta rastra (0°, 90°) na ugięcie kształtek polimerowych uzyskanych metodą druku 3D. W przypadku PEEK i PLA zastosowano metodę FDM/FFF, dla żywicy fotoutwardzalnej technologię DLP, a MED610 technologię PolyJet. Wykazano, że kąt rastra, rodzaj materiału oraz sterylizacja mają istotny wpływ na wytrzymałość i odkształcenie badanych polimerów. Opracowano także model implantu kostnego twarzoczaszki i zbadano przydatność badanych materiałów do otrzymywania tego typu implantów. Dokładność wymiarowa modeli implantów była najwyższa dla modelu MED610. Jednak ze względu na znaczne ugięcie tego polimeru pod obciążeniem jego zastosowanie jest możliwe jedynie w obszarach o małych naprężeniach. W przypadku żywicy UV drukowanej w kierunku pionowym (90°) próbki wykazywały najmniejsze ugięcie, a otrzymany model nie miał widocznych wad. Największe odkształcenia wystąpiły na końcach i zwężeniach modelu.

Słowa kluczowe

EN

3D printing; implant; sterilization; deflection

PL

druk 3D; implant; sterylizacja; ugięcie

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Chemii Przemysłowej
• Czasopismo: Polimery
• Rocznik: 2024
• Tom: Vol. 69, nr 2
• Strony: 117--122
• Opis fizyczny: Bibliogr. 24 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Zaborniak Małgorzata

• Rzeszow University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering and Aeronautics, 35-959 Rzeszow, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-3219-3092

autor

Budzik Grzegorz

• Rzeszow University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering and Aeronautics, 35-959 Rzeszow, Poland

• https://orcid.org/0000-0003-3598-2860

autor

Grzywacz-Danielewicz Katarzyna

• Rzeszow University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering and Aeronautics, 35-959 Rzeszow, Poland

autor

Józwik Jerzy

• Lublin University of Technology, Mechanical Engineering Faculty, 20-618 Lublin, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-8845-0764

autor

Dziedzic Krzysztof

• Lublin University of Technology, Electrical Engineering and Computer Science Faculty, 20-618 Lublin, Poland

• https://orcid.org/0000-0003-4909-9980

autor

Magniszewski Marek

• Rzeszow University of Technology, Faculty of Management, 35-959 Rzeszow, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-9088-8159

autor

Rak Danuta

• 3DR Design and Training Studio, 35-313 Rzeszow, Poland

• https://orcid.org/0009-0006-2172-2936

Bibliografia

• [1] Paul G. M., Rezaienia A., Wen P. et al.: Journal of the Missouri State Medical Association 2018, 115, 75. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/30228688/
• [2] Tyrakowska Z. J., Czerżyńska M., Sochoń K. et al.: „Materiały implantacyjne we współczesnej medycynie – Holistyczny wymiar współczesnej medycyny. Praca zbiorowa”, Uniwersytet Medyczny w Białymstoku, Białystok, 2015.
• [3] Ahangar P., Cooke M. E., Weber M.H. et.al.: Current Biomedical Applications of 3D Printing and Additive Manufacturing 2019, 9(8), 1713. https://doi.org/10.3390/app9081713
• [4] Bociąga D., Jastrzębski K., Olejnik A. et al.: Engineering of Biomaterials 2016, 19, 11. https://bibliotekanauki.pl/articles/285826
• [5] Andrzejewska A., Topoliński T.: Developments in Mechanical Engineering 2015, 6(3), 5.
• [6] Garbacz T., Tor-Świątek A., Samujło B.:” Właściwości mechaniczne i cieplne tworzyw polimerowych – Ćwiczenia laboratoryjne”, Politechnika Lubelska, Lublin 2017.
• [7] Hasirci V., Hasirci N.: “Fundamentals of Biomaterials”, Springer, New York 2018. https://doi.org/10.1007/978-1-4939-8856-3
• [8] Budzik G., Zaborniak M., Roczniak J.: Polimery 2022, 67(10), 483. https://doi.org/10.14314/polimery.2022.10.2
• [9] Rynio P., Galant K., Wójcik Ł. et al.: International Journal of Molecular Sciences 2022, 23(7), 3539. https://doi.org/10.3390/ijms23073539
• [10] Oth O., Dauchot C., Orellaha M. et al.: The Open Dentistry Journal 2019, 13, 410. https://doi.org/10.2174/1874210601913010410
• [11] Shaheen E., Alhelwani A., Van De Casteele E. et al.: The Open Dentistry Journal 2018, 12, 72. https://doi.org/10.2174/1874210601812010072
• [12] Avashia Y. J., Sastry A., Fan K. L. et al.: Journal of Craniofacial Surgery 2012, 23(7), 49. https://doi.org/10.1097/scs.0b013e31825aada1
• [13] Mandolini M., Brunzini A., Germani M. et al.: Rapid Prototyping Journal 2019, 25(1), 95. https://doi.org/10.1108/rpj-05-2017-0098
• [14] Kwon J., Kim G. B., Kang S. et al.: Rapid Prototyping Journal 2020, 26(8), 1363. https://doi.org/10.1108/rpj-07-2019-0193
• [15] Javaid M., Haleem A.: Alexandria Journal of Medicine 2018, 54(4), 411. https://doi.org/10.1016/j. ajme.2017.09.003
• [16] Tack P., Victor J., Gemmel P. et al.: BioMedical Engineering OnLine 2016, 115 https://doi.org/10.1186/s12938-016-0236-4
• [17] Gardan J.: „Additive manufacturing technologies” in “Additive Manufacturing Handbook”, CRC Press, Boca Raton 2017. https://doi.org/10.1201/9781315119106-10
• [18] Thompson M. K. et al.: CIRP Annals 2016, 65(2), 737. https://doi.org/10.1016/j.cirp.2016.05.004
• [19] Gibson I, Rosen D., Stucker B. et al.: “Additive Manufacturing Technologies”, Springer, Cham 2020. https://doi.org/10.1007/978-3-030-56127-7
• [20] Wang X., Tuomi J., Mäkitie A. A. et al.: “The Integration of Biomaterials and Rapid Prototyping Techniques for Intelligent Manufacturing of Complex Organs” in “Advances in Biomaterials Science and Biomedical Applications”, IntechOpen, Rijeka 2013. p. 437. https://doi.org/10.5772/53114
• [21] O’Malley F. L., Millward H., Eggbeer D. et al.: Additive Manufacturing 2016, 9, 25. https://doi.org/10.1016/j.addma.2015.12.002
• [22] Lowther M. Louth S., Davey A., et al.: Additive Manufacturing 2019, 28, 565. https://doi.org/10.1016/j.addma.2019.05.033
• [23] Kropla F., Winkler D., Lindner D. et al.: 3D Printing in Medicine 2023, 9, 19. https://doi.org/10.1186/s41205-023-00183-x
• [24] De La Peña A., De La Peña-Brambila J., Pérez-De La Torre J. et al.: 3D Printing in Medicine 2018, 4, 4. https://doi.org/10.1186/s41205-018-0026-7