Design the femoral implant matched anatomical Ti64 implant and compare among lattice structures topology optimization and cylindrical pores

骨整合 材料科学 有限元法 植入 生物医学工程 刚度 胫骨 拓扑优化 骨组织 结构工程 复合材料 工程类 解剖 外科 医学
作者
Ebrahim Ahmed Ali Alkebsi,Abdallah Almutawakel,Toufik Outtas,Salim Lounansa,Rabia Selloum,Toufik Kanit
出处
期刊:Mechanics of Advanced Materials and Structures [Taylor & Francis]
卷期号:31 (25): 7140-7151 被引量:5
标识
DOI:10.1080/15376494.2023.2243258
摘要

AbstractTrabecular bone, a porous and spongy kind of bone tissue composed of a lattice of connecting rods and/or plates, is crucial for the transfer of weight in crucial joints including the spine, hip, and knee. It is impacted by a variety of metabolic bone illnesses, such as osteoporosis, which result in bone loss, reduced bone strength, and an elevated risk of bone fracture. To promote osseointegration due to the permeable porous, we suggest, in this study, a new approach to design a femoral permeable porous implant to achieve suitable stiffness, lightweight, and biocompatibility for the bone. Accordingly, data are collected from a digital bio-model to design a femoral implant for mimics segmental bone defect (SBD) with a biocompatible material Ti6Al4V (Ti64). To do this, three lattice structures (LSs) are compared and derived from implicit surface modeling called a triply periodic minimal surface (TPMS) to obtain the LS suitable to create it within the solid inner volume of the tibia implant. Thus, performed the finite element analysis (FEA) method for the enhanced Designs and compare them in terms of stress, deformation, and lightweight.Keywords: Segmental bone defect (SBD)finite element analysis (FEA)additive manufacture (AM)topology optimization (TO)lattice structure (LS)triply periodic minimal surface (TPMS)
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