Additív gyártási eljárások összehasonlító elemzése a gyógyászati és a biomechanikai felhasználások szemszögéből
A szakmai gyakorlatom során volt alkalmam betekintést nyerni a Debreceni Egyetem ÁOK Ortopédiai Tanszék Biomechanikai Laboratóriumának tevékenységébe. Dolgozatomat az ezen gyakorlat során az additív gyártási folyamatokban, illetve az ezekhez kapcsolódó tevékenységekben szerzett tapasztalataimra, tudásomra alapozom, melyet összevetek a napjainkban a témához tartozó területeken zajló fejlesztésekkel.
Dolgozatomban először is szeretném bemutatni az additív gyártási eljárásokat – hétköznapi kifejezéssel a 3D nyomtatást – támogató segédtevékenységeket. Ilyenek egyfelől a különböző háromdimenziós szkennelési eljárások, melyek segítségével létrehozhatók analitikusan nem, vagy csak nehezen leírható tárgyak számítógépes, 3D modelljei, melyek aztán számos további művelet alapját képezik. Dolgozatomban ismertetem az általam e célra használt eszközöket, azok pontossági és felhasználási korlátait, illetve a szkennelés utófeldolgozási folyamatait, ezek hatékonyságát, nehézségeit. Emellett dolgozatomban helyet kap az orvosi, nagy felbontású komputertomográffal (CT) készült felvételek feldolgozása, az ezekből történő háromdimenziós számítógépes modellek készítése és a technológia képalkotási és hardware-es korlátai, saját példán keresztül illusztrálva. A segédtevékenységeken belül végül pedig szó lesz a nyomtatási folyamatokat megelőző szimulációs eljárásokról, így például arról, hogy miért szükséges a titánporból történő nyomtatás előtti additív szimuláció, vagy, hogy hogyan lehet egy érhálózatot modellező csőrendszer áramlását optimalizálni.
Az általam a gyakorlat során megismert additív gyártási eljárásokat három fő szempont szerint rendezve hasonlítom össze: az orvosi modellezési felhasználások-, a különböző orvosi eszközök gyártása és kiegészítése-, illetve az implantátumkészítés szempontjából. Bemutatom, hogy a polimer- és a gipszalapú eljárások milyen modellezési feladatokra alkalmasak, illetve egy saját feldolgozású példán keresztül azt is, hogy milyen munkafolyamatokon keresztül juthatunk el egy műtét valós, térbeli szimulációjához szükséges tárgyak elkészítéséhez. Az orvosi eszközök gyártására és kiegészítésére alkalmas polimer-, illetve titánporalapú eljárásokat a szakmai irodalomból vett példákon keresztül hasonlítom össze főképp időigény, költséghatékonyság és pontosság szempontjából, majd egy újabb, általam a gyakorlat során megoldott feladaton keresztül szemléltetem az ilyen feladatokhoz tartozó tervezési, gyártási és tesztelési folyamatokat. Végül, de nem utolsó sorban a különböző orvosi implantátumok gyártására való alkalmasság felől megközelítve vetem össze a polimer-, a gipsz- és a titánporalapú additív gyártási eljárásokat, figyelembe véve a különböző eljárások pontosságát, gyorsaságát, költségeit és hibalehetőségeit.
szerző
-
Csűry Mátyás Keresztély
Mechatronikai mérnöki alapszak (BSc)
alapképzés (BA/BSc)
konzulens
-
Dr. Kiss Rita
egyetemi tanár, Mechatronika, Optika és Gépészeti Informatika Tanszék