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Erschienen in: Journal of Materials Science 15/2013

01.08.2013 | Review

Young’s modulus and volume porosity relationships for additive manufacturing applications

verfasst von: J. A. Choren, S. M. Heinrich, M. B. Silver-Thorn

Erschienen in: Journal of Materials Science | Ausgabe 15/2013

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Abstract

Recent advancements in additive manufacturing (or rapid prototyping) technologies allow the fabrication of end-use components with defined porous structures. For example, one area of particular interest is the potential to modify the flexibility (bending stiffness) of orthopedic implants through the use of engineered porosity (i.e., design and placement of pores) and subsequent fabrication of the implant using additive manufacturing processes. However, applications of engineered porosity require the ability to accurately predict mechanical properties from knowledge or characterization of the pore structure and the existence of robust equations characterizing the property–porosity relationships. As Young’s modulus can be altered by variations in pore shape as well as pore distribution, numerous semi-analytical and theoretical relationships have been proposed to describe the dependence of mechanical properties on porosity. However, the utility and physical meaning of many of these relationships is often unclear as most theoretical models are based on some idealized physical microstructure, and the resulting correlations often cannot be applied to real materials and practical applications. This review summarizes the evolution and development of relationships for the effective Young’s modulus of a porous material and concludes that verifiable equations yielding consistently reproducible results tied to specific pore structures do not yet exist. Further research is needed to develop and validate predictive equations for the effective Young’s modulus over a volume porosity range of 20–50 %, the range of interest over which existing equations, whether based on effective medium theories or empirical results, demonstrate the largest disparity and offers the greatest opportunity for beneficial modification of bending stiffness in orthopedic applications using currently available additive manufacturing techniques.

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Literatur
2.
3.
Zurück zum Zitat O’Kelly KU, Carr AJ, McCormack BAO (2003) J Mater Sci Mater Med 14:379CrossRef O’Kelly KU, Carr AJ, McCormack BAO (2003) J Mater Sci Mater Med 14:379CrossRef
7.
Zurück zum Zitat Rice RW (1977) In: MacCrone RK (ed) Properties and microstructure, vol. 11. Academic Press, New York, pp 199–381 Rice RW (1977) In: MacCrone RK (ed) Properties and microstructure, vol. 11. Academic Press, New York, pp 199–381
15.
Zurück zum Zitat Spinner S, Knudsen FP, Stone L (1963) J Res Natl Bureau Stand C 67C:39 Spinner S, Knudsen FP, Stone L (1963) J Res Natl Bureau Stand C 67C:39
16.
Zurück zum Zitat Bal’shin MY (1949) Doklady Akademii Nauk SSSR 67(5):831 Bal’shin MY (1949) Doklady Akademii Nauk SSSR 67(5):831
18.
Zurück zum Zitat McAdam GD (1951) J Iron Steel Inst 168:346–358 McAdam GD (1951) J Iron Steel Inst 168:346–358
21.
Zurück zum Zitat Phani KK (1986) Am Ceram Soc Bull 65(12):1584 Phani KK (1986) Am Ceram Soc Bull 65(12):1584
23.
26.
32.
Zurück zum Zitat Spriggs RM (1961) J Am Ceram Soc 44:628–629 Spriggs RM (1961) J Am Ceram Soc 44:628–629
39.
41.
42.
Zurück zum Zitat Paul B (1960) Trans Metall Soc AIME 218:36 Paul B (1960) Trans Metall Soc AIME 218:36
47.
49.
Zurück zum Zitat Mazilu P, Ondracek G (1989) In: Proceedings of Euromech Colloquium, Springer Verlag, Berlin, p 214 Mazilu P, Ondracek G (1989) In: Proceedings of Euromech Colloquium, Springer Verlag, Berlin, p 214
50.
Zurück zum Zitat Personal communication with A.R. Boccaccini, March 13, 2011 Personal communication with A.R. Boccaccini, March 13, 2011
51.
Zurück zum Zitat Boccaccini AR (1994) J Mater Sci Lett 13:1035 Boccaccini AR (1994) J Mater Sci Lett 13:1035
Metadaten
Titel
Young’s modulus and volume porosity relationships for additive manufacturing applications
verfasst von
J. A. Choren
S. M. Heinrich
M. B. Silver-Thorn
Publikationsdatum
01.08.2013
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Materials Science / Ausgabe 15/2013
Print ISSN: 0022-2461
Elektronische ISSN: 1573-4803
DOI
https://doi.org/10.1007/s10853-013-7237-5

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