Dopad struktury povrchu implantátu na tření
Loading...
Date
Authors
Kučera, Ondřej
ORCID
Advisor
Referee
Mark
A
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract
Při osteoartróze malých kloubů se v současnosti rozvíjí užití totální endoprotézy zajišťující fyziologický pohyb, nicméně poskytuje pouze omezenou životnost. Použití mikrostruktur na povrch implantátu může zlepšit tribologické vlastnosti, tato problematika však není dostatečně popsána. Tato práce se tedy zabývá dopadem mikrostruktur na koeficient tření, tloušťku maziva v kontaktní oblasti, opotřebení, ale také topografii povrchu a geometrii struktur. Dále je zkoumán vliv elektrochemického obrábění DLyte na změnu geometrie mikrostruktur a tribologických vlastností. Měření byla provedena pomocí recipročního tribometru, interferometrie a optické profilometrie. Texturované vzorky dosáhly zvýšení koeficientu tření i tloušťky maziva v kontaktní oblasti. Dále byla prokázána korelace mezi výškou okrajů struktury a naměřenou tloušťkou maziva. DLyte tyto okraje výrazně zmenšuje, také snižuje opotřebení, nicméně degraduje povrch CoCrMo vzorků. Texturování implantátů může vést ke snížení opotřebení, prodloužení životnosti a tím i zkvalitnění života mnoha pacientů. Velký potenciál jeví texturování slitiny Ti6Al4V v kombinaci s DLyte.
In osteoarthritis of small joints, the use of total endoprosthesis is currently being developed to ensure physiological movement, but it provides only a limited-service life. The use of microstructures on the implant surface may improve tribological properties, but this issue is not described enough. Thus, this work addresses the impact of microstructures on friction coefficient, lubricant thickness in the contact area, wear, as well as surface topography and geometry of the structures. Furthermore, the influence of DLyte electrochemical machining on the change of microstructures geometry and tribological properties is investigated. Measurements were performed using a reciprocal tribometer, interferometry and optical profilometry. The textured samples achieved an increase in both friction coefficient and lubricant thickness in the contact area. Furthermore, a correlation between the height of the texture edges and the measured lubricant thickness was demonstrated. DLyte significantly reduces these edges, also reducing wear, however, it degrades the surface of the CoCrMo samples. Implant texturing can lead to reduced wear, prolonged life, and thus improved quality of life for many patients. Texturing of Ti6Al4V alloy in combination with DLyte shows great potential.
In osteoarthritis of small joints, the use of total endoprosthesis is currently being developed to ensure physiological movement, but it provides only a limited-service life. The use of microstructures on the implant surface may improve tribological properties, but this issue is not described enough. Thus, this work addresses the impact of microstructures on friction coefficient, lubricant thickness in the contact area, wear, as well as surface topography and geometry of the structures. Furthermore, the influence of DLyte electrochemical machining on the change of microstructures geometry and tribological properties is investigated. Measurements were performed using a reciprocal tribometer, interferometry and optical profilometry. The textured samples achieved an increase in both friction coefficient and lubricant thickness in the contact area. Furthermore, a correlation between the height of the texture edges and the measured lubricant thickness was demonstrated. DLyte significantly reduces these edges, also reducing wear, however, it degrades the surface of the CoCrMo samples. Implant texturing can lead to reduced wear, prolonged life, and thus improved quality of life for many patients. Texturing of Ti6Al4V alloy in combination with DLyte shows great potential.
Description
Citation
KUČERA, O. Dopad struktury povrchu implantátu na tření [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2023.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Základy strojního inženýrství
Comittee
doc. Ing. Petr Svoboda, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. David Nečas, Ph.D. (místopředseda)
Ing. David Škaroupka, Ph.D. (člen)
Ing. Pavel Čípek, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Milan Omasta, Ph.D. (člen)
Date of acceptance
2023-06-16
Defence
Student prezentoval výsledky své bakalářské práce a zodpověděl otázky oponenta:
1) Z interferogramů je evidentní, že povrchy značného množství pinů nejsou kulovité (interferenční kružnice přechází do různých tvarů), což v práci diskutujete. Jsou však podle vás v těchto případech naměřená data relevantní? Nevnáší manuální výběr analyzovaných bodů v těchto případech až příliš velkou nepřesnost? - zodpovězeno
2) V návaznosti na předchozí otázku. V práci uvádíte výpočet koeficientů korelace pro jednotlivé uvažované proměnné. Není však jasné, zda byly tyto koeficienty počítány izolovaně pro každý pin (texturu) a nějak průměrovány, případně zda se jedná o jakési globální vyhodnocení. Můžete tuto část blíže vysvětlit? - zodpovězeno
doc.Svoboda - Proč byl vybraný trojúhelníkový tvar textury a kruhový průřez? - zodpovězeno
Podaří se piposekundovým laserem vytvořit tyto textury, jsou tam nějaké limity? - zodpovězeno
dr.Čípek - Vzorky z titanu byly povlakované: Myslíte si že holý tityn je vhoný pro použití a proč ne? - zodpovězeno
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení