view in publisher's site

On the effect of geometrical imperfections and defects on the fatigue strength of cellular lattice structures additively manufactured via Selective Laser Melting

Highlights•Geometrical defects are observed in Selective Laser Melting lattice structures.•Computed tomography can accurately measure the geometrical defects.•The fatigue resistance of lattice structures is decreased by geometrical defects.•The elastic modulus is strongly affected by geometrical defects.•The manufacturing accuracy should be considered when designing lattice structures.AbstractPorous structures have great potential in the biomedical field because, compared to traditional fully dense implants, prostheses with a porous structure show reduced stress shielding and improved osseo-integration. Selective Laser Melting (SLM) made possible to obtain metallic cellular materials with highly complex structures characterized by a wide range of cell morphologies that allow to finely tune the mechanical properties of the implant. Nevertheless, there are still several issues to address: among others, detrimental residual stresses and the discrepancy between the as-designed and the manufactured geometry. Micro X-ray computed tomography (µCT) combined with the Finite Elements (FE) method permits to carry out in-depth investigations on the effect of the number and severity of defects on the mechanical properties. In the current study, the results of fatigue and quasi-static tests were compared with FE calculations based on the as-designed geometry and on the as-built geometry reconstructed from µCT scans. Both the elastic modulus and the fatigue resistance resulted strongly correlated with the number and severity of defects. Moreover, predictions of the mechanical properties based only on the as-designed geometry were shown not to be accurate. The importance of considering the limitations in accuracy of the manufacturing technique when designing load bearing lattice structures was highlighted.

تاثیر نقص‌های هندسی و نقایص بر استحکام خستگی ساختارهای شبکه سلولی که به صورت مستقیم از طریق ذوب لیزری انتخابی تولید شده‌اند

هایلایت ها * نقایص هندسی در ساختارهای شبکه لیزر انتخابی ذوب مشاهده می‌شوند. * توموگرافی کامپیوتری می‌تواند به طور دقیق نقایص هندسی را اندازه‌گیری کند. * مقاومت خستگی ساختارهای شبکه به وسیله عیوب هندسی کاهش می‌یابد. مدول الاستیک به شدت تحت‌تاثیر نقایص هندسی قرار می‌گیرد. * دقت تولید باید در هنگام طراحی سازه‌های شبکه در نظر گرفته شود. ساختارهای مخرب پتانسیل زیادی در زمینه بیوپزشکی دارند، زیرا، در مقایسه با ایمپلنت های کاملا متراکم سنتی، پروتزهایی با یک ساختار متخلخل، کاهش محافظت در برابر تنش و بهبود ادغام استخوانی را نشان می‌دهند. ذوب لیزری انتخابی (SLM)به دست آوردن مواد سلولی فلزی با ساختار بسیار پیچیده که با طیف وسیعی از مورفولوژی سلول‌ها مشخص می‌شود که امکان تنظیم دقیق خواص مکانیکی ایمپلنت را فراهم می‌کند. با این وجود، هنوز مسائل متعددی برای بررسی وجود دارد: در میان موارد دیگر، تنش‌های پسماند مضر و اختلاف بین هندسه ساخته‌شده و طراحی‌شده. توموگرافی کامپیوتری میکرو اشعه ایکس (µCT)همراه با روش عناصر محدود (FE)اجازه انجام تحقیقات عمیق در مورد اثر تعداد و شدت عیوب بر خواص مکانیکی را می‌دهد. در مطالعه حاضر، نتایج آزمون‌های خستگی و شبه استاتیکی با محاسبات FE مبتنی بر هندسه طراحی‌شده و هندسه ساخته‌شده از اسکن مقایسه شده‌اند. هم مدول الاستیک و هم مقاومت خستگی به شدت با تعداد و شدت عیوب همبستگی دارند. علاوه بر این، نشان داده شد که پیش‌بینی‌های خواص مکانیکی تنها براساس هندسه طراحی‌شده دقیق نیست. اهمیت در نظر گرفتن محدودیت‌ها در دقت روش تولید در هنگام طراحی ساختارهای شبکه باربر برجسته شده‌است.
ترجمه شده با


پر ارجاع‌ترین مقالات مرتبط:

  • مقاله Mechanics of Materials
  • ترجمه مقاله Mechanics of Materials
  • مقاله مکانیک مواد
  • ترجمه مقاله مکانیک مواد
  • مقاله General Materials Science
  • ترجمه مقاله General Materials Science
  • مقاله علوم مواد عمومی
  • ترجمه مقاله علوم مواد عمومی
  • مقاله Industrial and Manufacturing Engineering
  • ترجمه مقاله Industrial and Manufacturing Engineering
  • مقاله مهندسی صنایع و ساخت
  • ترجمه مقاله مهندسی صنایع و ساخت
  • مقاله Modelling and Simulation
  • ترجمه مقاله Modelling and Simulation
  • مقاله مدل‌سازی و شبیه‌سازی
  • ترجمه مقاله مدل‌سازی و شبیه‌سازی
  • مقاله Mechanical Engineering
  • ترجمه مقاله Mechanical Engineering
  • مقاله مهندسی مکانیک
  • ترجمه مقاله مهندسی مکانیک
سفارش ترجمه مقاله و کتاب - شروع کنید

با استفاده از افزونه دانلود فایرفاکس چکیده مقالات به صورت خودکار تشخیص داده شده و دکمه دانلود فری‌پیپر در صفحه چکیده نمایش داده می شود.