Technologia SLS – charakterystyka i zastosowanie selektywnego spiekania laserowego w inżynierii biomedycznej

• Autorzy: Mierzejewska Ż. A.

Warianty tytułu

EN

SLS Technology - characteristics and application of selective laser sintering in biomedical engineering

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Technologie szybkiego prototypowania (RP), oparte na projektowaniu i wytwarzaniu wspomaganym komputerowo są szeroko stosowane w tradycyjnych gałęziach przemysłu. Jednak ze względu na zdolność do dokładnego i precyzyjnego odwzorowywania zaprojektowanych elementów o różnych wymiarach i skomplikowanej geometrii są coraz częściej stosowane w dziedzinie inżynierii biomedycznej. Selektywne spiekanie laserowe (SLS) to uniwersalna technika RP, wykorzystująca wiązkę laserową do spiekania sproszkowanych materiałów i tworzenia obiektów trójwymiarowych. Dane do wytworzenia elementów zastępczych tkanek wynikają z możliwości obrazowania medycznego i przedstawiania wyników tych badań w formie cyfrowej. W tej pracy przedstawione zostały: ogólna klasyfikacja metod RP, idea i metodyka przeprowadzania spiekania laserowego, mechanizmy spiekania oraz zastosowanie elementów wytwarzanych tą technologią w inżynierii biomedycznej, zwłaszcza w produkcji scaffoldów, stosowanych jako rusztowanie dla hodowli tkankowych, implantologii stomatologicznej do wytwarzania protez szkieletowych i implantów zębowych, produkcji implantów tzw. „custom made” – dopasowanych indywidualnie do pacjenta oraz do wytwarzania modeli ćwiczeniowych, na których zespół chirurgów może ćwiczyć technikę operacyjną

EN

Rapid prototyping (RP) technologies, which are based on computer-aided design and computer-aided manufacturing, are widely employed in traditional industries. They are capable of achieving extensive and detailed control over the architecture of objects to be formed and therefore are increasingly used in the biomedical engineering field. Selective laser sintering (SLS), a versatile RP technique, uses a laser beam to selectively sinter powdered materials to form three-dimensional objects according to designs that can be based on data obtained from computer-based medical imaging technologies. In this article relating to biomedical applications, the principle, materials, machine modification, and parameter optimization for SLS are reviewed. Biomedical applications of SLS, especially in the fabrication of tissue engineering scaffolds and drug/biomolecule delivery vehicles, are presented and discussed. SLS exhibits great potential for many applications in biomedical engineering.

Słowa kluczowe

PL

inżynieria biomedyczna; spiekanie laserowe; metalurgia proszków

EN

biomedical engineering; laser sintering; powders metallurgy

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Promocji Wiedzy ; Wydawnictwo Politechniki Lubelskiej
• Czasopismo: Journal of Technology and Exploitation in Mechanical Engineering
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 1, nr 1-2
• Strony: 178--190
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz., rys.

Twórcy

autor

Mierzejewska Ż. A.

• Katedra Inżynierii Materiałowej i Biomedycznej, Wydział Mechaniczny, Politechnika Białostocka

Bibliografia

• 1. Miecielica M. Analiza wybranych metod szybkiego prototypowania, PW IIPiB, Warszawa 2007
• 2. Ruszaj A. Niekonwencjonalne metody wytwarzania elementów maszyn i narzędzi, IOS, Kraków 1999
• 3. Gibson I., Rosen D. W., Stucker B. Additive Manufacturing Technologies. Rapid Prototyping to Direct Digital Manufacturing, Springer, New York 2010
• 4. Cooper K. Rapid prototyping technology – selection and application, Marcel Dekker, New York 2001
• 5. Kumar S. Selective Laser Sintering: A Qualitative and Objective Approach, JOM, Springer-Verlag 2003, t. 55, nr 10, str. 43-47
• 6. Simchi A., Pohl H. Effects of laser sintering processing parameters on the microstructure and densification of iron powder, Materials Science & Engineering: A, Elsevier 2003, nr 359, str. 119-128
• 7. Ghanekar A., Crawford R. Optimization of SLS Process Parameters using D-Optimality, Douglas Watson National Instruments Inc, Austin, TX 1992, str. 348-362
• 8. Senthilkumaran K., Pandey P. M., Rao P. V. M. Influence of building strategies on the accuracy of parts in selective laser sintering, Materials and Design, 2009, nr 30, str. 2946-2954.
• 9. Lu L., Fuh J. Y. H., Wong Y. S. Laser-induced materials and processes for rapid prototyping, Springer Science & Business Media, 2010, str. 89-142
• 10. Wang X. C., Laoui T., Bonse J., Kruth J. P., Lauwers B., Froyen L. Direct Selective Laser Sintering of Hard Metal Powders: Experimental Study and Simulation, The Internation Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2002, nr 19, str. 351-357
• 11. Dobrzański L. A. Wprowadzenie do nauki o materiałach, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2007
• 12. Bednarczyk I., Lesz S., Puchała M., Szczucka-Lasota B., Warchoł A. Nauka o materiałach i mechanika, Wyższa Szkoła Zarządzania Ochroną Pracy, Katowice 2010
• 13. Szucki T. Inżynieria Materiałowa: materiałoznawstwo, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 1999
• 14. Storch S., Nellessen D., Schaefer G., Reiter R. Selective laser sintering: qualifying analysis of metal based powder systems for automotive applications, Rapid Prototyping Journal, 2003, nr 9, str. 240-252
• 15. Kruth J. P., Mercelis P., Froyen L., Rombouts M. Binding Mechanisms in Selective Laser Sintering and Selective Laser Melting, 15th Solid Freeform Fabrication Symposium, 2004
• 16. German R.M. Sintering Theory and Practice, John Wiley and Sons, New York, 1996
• 17. Smith M. A. Preliminary experience with medical applications of rapid prototyping by selective laser sintering, Med. End. Phys. 1996, nr 19, str. 90-96
• 18. Bagaria V., Rasalkar D., Bagaria S. J., Ilyas J. Medical Applications of Rapid Prototyping – A New Horizon, Advanced Applications of Rapid Prototyping Technology in Modern Engineering, 2011
• 19. Miecielica M.: Rapid prototyping – metody i możliwości zastosowania w inżynierii biomedycznej, AGH, Kraków 2009
• 20. Tan K. H., Chua C. K., Leong K. F., Cheah C. M., Cheang P., Abu Bakar M. S., Cha S. W. Scaffold development using selective laser sintering of polyetheretherketone-hydroxyapatite biocomoposite blends, Biomaterials, 2013, nr 24, str. 3115-3123
• 21. Gibson I., Cheung L. K., Chow S. P., Cheung W. L., Beh S. L., Savalani M., Lee S. H. The use of rapid prototyping to assist medical applications, Rapid Prototyping Journal, 2006, nr 12
• 22. Torres K., Staśkiewicz G., Śnieżyński M., Drop A., Maciejewski R. Application of rapid prototyping techniques for modelling of anatomical structures in medical training and education, Folia Morphol, Via Medica, 2010, nr 70, str. 1-4
• 23. Williams J. D., Deckard C. R. Advances in modelling the effects of selected parameters on the SLS process, Rapid Prototyping Journal, 1998, tom 4, nr 2, str. 90-100
• 24. Mazzoli A. Selective laser sintering in biomedical engineering, Med. Biol. Eng. Comput., 2013, str. 245-256
• 25. Gibson I., Shi D. Material properties and fabrication parameters in selective laser sintering process, Rapid Prototyping Journal, 1997,tom 3, nr 4, str. 129-136