Detail publikace

Tribologické vlastnosti 3D tištěných materiálů v totální endoprotéze kolenního kloubu

VARHANÍK, M. SEDLÁK, J. STUDENÝ, Z. JANIGOVÁ, P. CHROMJAKOVÁ, F.

Český název

Tribologické vlastnosti 3D tištěných materiálů v totální endoprotéze kolenního kloubu

Anglický název

Tribological Properties of 3D Printed Materials in Total Knee Endoprosthesis

Typ

článek v časopise ve Scopus, Jsc

Jazyk

en

Originální abstrakt

The submitted paper deals with biotribological contact in total knee arthroplasty. The goal was to evaluate the influence of the metal component production technology on tribological parameters in defined environments. The reference sample was a standard available test ball made of the subject material, used in testing tribological properties by the "Ball on Pin" method. The preparation of the experiment consisted in the production of test disks from UHMWPE (Ultra High Molecural Weight Polyethylene) material and the production of a metal test component with a spherical surface. The condition of the experiment and the basis of this contribution is to compare the properties of conventionally produced metal material against 3D printing. Using the SLM method, a sample with a semi-spherical surface on a cylindrical shank was produced, which was subsequently ground and polished to reflect the characteristics of the standard supplied test ball. The last step was the production of a suitable fixture in order to fit the sample into the tribometer. The so- called dry friction of the heterogeneous Ti6Al4V-UHMWPE pair and the friction in a biological lubricating environment represented by bovine serum were evaluated. The evaluation of the contact surfaces took place using a profilometer and an electron microscope. The coefficient of friction was determined directly from the test device – tribometer.

Český abstrakt

Předložený příspěvek se zabývá biotribologickým kontaktem při totální endoprotéze kolenního kloubu. Cílem bylo zhodnotit vliv technologie výroby kovových součástí na tribologické parametry v definovaných prostředích. Referenčním vzorkem byla standardně dostupná zkušební kulička vyrobená z předmětného materiálu, používaná při testování tribologických vlastností metodou "Ball on Pin". Příprava experimentu spočívala ve výrobě zkušebních disků z materiálu UHMWPE (Ultra High Molecural Weight Polyethylene) a výrobě kovové zkušební součásti s kulovým povrchem. Podmínkou experimentu a základem tohoto příspěvku je porovnání vlastností konvenčně vyráběného kovového materiálu s 3D tiskem. Metodou SLM byl vyroben vzorek s polosférickým povrchem na válcové stopce, který byl následně broušen a leštěn tak, aby odrážel vlastnosti standardně dodávané zkušební koule. Posledním krokem byla výroba vhodného přípravku, aby bylo možné vzorek umístit do tribometru. Bylo vyhodnoceno tzv. suché tření heterogenní dvojice Ti6Al4V-UHMWPE a tření v biologickém mazacím prostředí reprezentovaném hovězím sérem. Hodnocení styčných ploch probíhalo pomocí profilometru a elektronového mikroskopu. Součinitel tření byl stanoven přímo ze zkušebního zařízení – tribometru. Translated with DeepL.com (free version)

Anglický abstrakt

The submitted paper deals with biotribological contact in total knee arthroplasty. The goal was to evaluate the influence of the metal component production technology on tribological parameters in defined environments. The reference sample was a standard available test ball made of the subject material, used in testing tribological properties by the "Ball on Pin" method. The preparation of the experiment consisted in the production of test disks from UHMWPE (Ultra High Molecural Weight Polyethylene) material and the production of a metal test component with a spherical surface. The condition of the experiment and the basis of this contribution is to compare the properties of conventionally produced metal material against 3D printing. Using the SLM method, a sample with a semi-spherical surface on a cylindrical shank was produced, which was subsequently ground and polished to reflect the characteristics of the standard supplied test ball. The last step was the production of a suitable fixture in order to fit the sample into the tribometer. The so- called dry friction of the heterogeneous Ti6Al4V-UHMWPE pair and the friction in a biological lubricating environment represented by bovine serum were evaluated. The evaluation of the contact surfaces took place using a profilometer and an electron microscope. The coefficient of friction was determined directly from the test device – tribometer.

Klíčová slova česky

Biotribologické vlastnosti, tření 3D tištěných materiálů, kontakt Ti6Al4V-UHMWPE

Klíčová slova anglicky

Biotribological properties, Friction of 3D printed materials, Ti6Al4V-UHMWPE contact

Vydáno

30.04.2024

Nakladatel

UJEP

Místo

Ústí nad Labem

ISSN

1213-2489

Ročník

24

Číslo

2

Strany od–do

294–306

Počet stran

13

BIBTEX


@article{BUT188883,
  author="Matúš {Varhaník} and Josef {Sedlák},
  title="Tribological Properties of 3D Printed Materials in Total Knee Endoprosthesis",
  year="2024",
  volume="24",
  number="2",
  month="April",
  pages="294--306",
  publisher="UJEP",
  address="Ústí nad Labem",
  issn="1213-2489"
}