Enhancing the mechanical strength of PLA-Carbon fiber fixation plates for craniomaxillofacial surgery by optimizing 3D printing parameters

Dieser Artikel befasst sich mit der Optimierung von 3D-Druckparametern, um die mechanische Festigkeit von Polymilchsäure (PLA) -Verbundwerkstoffen zu erhöhen, die mit Kohlenstofffasern für den Einsatz in kraniomaxillofazialen Fixierungsplatten verstärkt sind. Die Studie verwendet die Taguchi-Methode, um Parameter wie Düsentemperatur, Schichtdicke, Druckgeschwindigkeit und Rasterausrichtung zu verfeinern, um die Zugfestigkeit, Youngs Modul und Dehnungseigenschaften zu verbessern. Durch experimentelle Tests und Finite-Elemente-Analysen werden optimale Druckbedingungen ermittelt, die zu einer Zugfestigkeit von bis zu 45 MPa und einem Young's Modul von 4100 MPa führen. Die Ergebnisse unterstreichen das Potenzial von PLA-Kohlefaserverbundwerkstoffen als biologisch abbaubare und biokompatible Alternativen zu herkömmlichen Titan-Implantaten, die eine verringerte Spannungsabschirmung und verbesserte mechanische Leistung bieten. Der Artikel diskutiert auch die Bedeutung dieser optimierten Parameter für die Erreichung der geringsten Porosität und der dichtesten Mikrostruktur, was durch Rasterelektronenmikroskopie (REM) bestätigt wird. Die Integration experimenteller Ergebnisse mit numerischen Simulationen bestätigt die mechanische Integrität der Fixationsplatten unter erheblichen Belastungen und bestätigt ihre Eignung für kurzfristige Unterkieferanwendungen. Diese umfassende Studie bietet wertvolle Einblicke in das mechanische Verhalten von 3D-gedruckten PLA-Kohlefaserverbundwerkstoffen und ebnet den Weg für ihren fortgeschrittenen Einsatz in der craniomaxillofazialen Chirurgie.