Tření a mazání totální endoprotézy kyčle vyrobené aditivní technologií 3D tisku kovů
Loading...
Date
Authors
Uhrová, Simona
ORCID
Advisor
Referee
Mark
B
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract
Tato diplomová práce se zaměřuje na tribologické vlastnosti totálních kyčelních endoprotéz vyrobených tradičními a aditivními technologiemi. Hlavním cílem je posoudit vliv různých výrobních metod na tření a mazání v kontaktu mezi kloubní hlavicí a acetabulární jamkou. V práci jsou využity metody jako kyvadlový simulátor kloubu a optické metody pro analýzu utváření mazacího filmu a součinitele tření. Výsledky ukazují, že aditivně vyrobené implantáty mohou nabídnout potenciál srovnatelných nebo lepších tribologických vlastností ve srovnání s konvenčními metodami. Je však zdůrazněna nutnost vhodné povrchové úpravy a další výzkum v oblasti opotřebení, aby bylo zajištěno prodloužení životnosti a zlepšení funkčnosti implantátů.
This thesis investigates the tribological properties of total hip replacements manufactured by both traditional and additive technologies. The primary objective is to assess the impact of different manufacturing methods on friction and lubrication at the contact between the joint head and the acetabular cup. Techniques such as a pendulum joint simulator and optical methods are utilized to analyse the lubricant film formation and friction coefficient. The findings indicate that additively manufactured implants can potentially offer comparable or superior tribological properties compared to traditional methods, potentially leading to enhanced longevity and functionality of the implants. However, the need for appropriate surface treatment and further research into wear to ensure extended life and improved implant functionality is emphasised.
This thesis investigates the tribological properties of total hip replacements manufactured by both traditional and additive technologies. The primary objective is to assess the impact of different manufacturing methods on friction and lubrication at the contact between the joint head and the acetabular cup. Techniques such as a pendulum joint simulator and optical methods are utilized to analyse the lubricant film formation and friction coefficient. The findings indicate that additively manufactured implants can potentially offer comparable or superior tribological properties compared to traditional methods, potentially leading to enhanced longevity and functionality of the implants. However, the need for appropriate surface treatment and further research into wear to ensure extended life and improved implant functionality is emphasised.
Description
Citation
UHROVÁ, S. Tření a mazání totální endoprotézy kyčle vyrobené aditivní technologií 3D tisku kovů [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2024.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
bez specializace
Comittee
prof. Ing. Martin Hartl, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Daniel Koutný, Ph.D. (místopředseda)
doc. Ing. Pavel Maňas, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Ivan Mazůrek, CSc. (člen)
prof. Ing. Pavel Hutař, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Zdeněk Horák, Ph.D. (člen)
Ing. Dětřich Robenek (člen)
Ing. Jan Čermák, Ph.D., MBA (člen)
Date of acceptance
2024-06-12
Defence
Studentka prezentovala svoji práci a odpověděla na otázky oponenta:
Otázka č. 1 – Výsledky ukazují, že hlavice s DLC povlakem vykazovaly v některých případech vyšší hodnoty součinitele tření. Tento jev může být způsoben nehomogenním nanesením DLC povlaku nebo jeho poškozením během experimentu. Můžete to prosím okomentovat? ZODPOVĚZENO
Otázka č. 2 – Při měření tloušťky mazacího filmu byly zaznamenány rozdíly mezi konvenčními a aditivně vyrobenými hlavicemi. V práci jste správně identifikovala, že vyšší drsnost povrchu aditivně vyrobených hlavic může vést k lepšímu zachycení maziva, což může vysvětlovat větší tloušťku mazacího filmu. Ověřila jste nějakým způsobem tuto hypotézu? ZODPOVĚZENO
Otázka č. 3 – V DP jste zjistila, že aditivně vyrobené hlavice z Ti6Al4V vykazovaly větší odchylky od ideálního kulovitého tvaru ve srovnání s konvenčně vyráběnými hlavicemi. Tento fakt může ovlivnit přesnost měření součinitele tření a tloušťky mazacího filmu, protože nepravidelný povrch může mít odlišné tribologické vlastnosti. Jak jste se v realizovaných experimentálních měření vypořádala s touto systémovou vadou? Resp. nemohla tato situace negativně ovlivnit výsledky Vámi provedených experimentálních měření? ZODPOVĚZENO
doc. Horák – Byla vidět nepřesnost 3D tištěných hlavic a konvenčních hlavic – čím to bylo způsobeno? Měřením nebo výrobou? Nepřišlo něco do metodologie měření, co to mohlo ovlivnit? ZODPOVĚZENO
doc. Horák – Na Obr. 5.10. – špičatost povrchu hlavy – jak může být záporná dolní hranice tolerance. Může být špičatost záporná? ZODPOVĚZENO
prof. Hutař – Je velký problém nekulatost hlavy, jak velký je to problém? ZODPOVĚZENO
prof. Hutař – Větší drsnost způsobila větší tloušťku filmu – čím je to dáno? ZODPOVĚZENO
prof. Hartl – Na čem se obráběly, dokončovaly hlavice? ZODPOVĚZENO
prof. Hartl – Proč jste vnesli do experimentů DLC? ZODPOVĚZENO
prof. Hutař – Tribologické vlastnosti vypadali dobře, ale když jste použili tvrdší hlavici – poškodilo to jamku. Nezhorší se díky vyšší drsnosti životnost? ZODPOVĚZENO
doc. Koutný – Vy jste ukazovala, že titanová hlavice měla tlustší mazací film, nemůže to být způsobené geometrickou nepřesností? ZODPOVĚZENO
doc. Koutný – jak přesně probíhá stanovení tloušťky v systému? ZODPOVĚZENO
doc. Mazůrek – Nepřesnost byla u obou 3D tištěných dílů? ZODPOVĚZENO
prof. Hartl – Co je to chromatografická interferometrie? Uveďte správný termín? ČÁSTEČNĚ ZODPOVĚZENO
prof. Hartl – Co je to chromatografie? NEZODPOVĚZENO
Dr. Čermák – Jaký byl kontaktní tlak? NEZODPOVĚZENO
Dr. Čermák – Jaký tlak snese měkčí část kontaktu? NEZODPOVĚZENO
Dr. Čermák – Co vedlo k těmto experimentům? ZODPOVĚZENO
Dr. Čermák – Proč tam není nějaký povlak ze stejné hmoty jako je jamka? ZODPOVĚZENO
Dr. Čermák – Jaký je rozdíl mezi poloměrem jamky a hlavice? ZODPOVĚZENO
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení