محققان دانشگاه صنعتی امیرکبیر موفق به طراحی، توسعه و راه اندازی دستگاه پرداختکاری خودکار پروتزهای مفصل ران در صنعت پزشکی شدند.
به گزارش خط رند ۹۱۲ به نقل از دانشگاه صنعتی امیرکبیر، یحیی چوپانی دانشجوی دکتری مهندسی مکانیک دانشگاه صنعتی امیرکبیر به سرپرستی دکتر محمدرضا رازفر و آقای دکتر محسن خواجه زاده برگزیده بیست و دومین جشنواره جوان خوارزمی و مجری طرح با عنوان «دستگاه پرداختکاری خودکار ایمپلنت های مفصل ران» اظهار داشت: آرتروپلاستی کامل مفصل ران (THA) یکی از موفق ترین جراحی های ارتوپدی در سرتاسر دنیاست که در آن پروتزهای مصنوعی جایگزین مفصل ران طبیعی می شود.
وی اضافه کرد: در این جراحی، زبری سطح سر فمورال نقش بسیار مهمی در بهبود خواص تریبولوژیکی، بیولوژیکی، متالورژیکی، مکانیکی و شیمیایی پروتزهای مفصل ران دارد و علاوه بر این، نانو پرداختکاری خودکار سر فمورال پروتزهای مفصل ران نه تنها برای فرآیندهای پرداختکاری سنتی و پیشرفته کار دشوار و پر هزینه ای است، بلکه یکی از دغدغه های هر دو جوامع صنعتی و تحقیقاتی برای اتوماسیون است.
وی با تاکید بر اینکه این سناریو نیازمند طراحی، توسعه و راه اندازی فناوری های نوین نانو پرداختکاری است، اظهار داشت: چونکه با عنایت به پیشرفت های اخیر، هنوز سر فمورال پروتزهای مفصل ران به صورت دستی پولیشکاری می شوند.
افزود: بهرحال در پولیشکاری دستی نه تنها سلامت سطح، زبری سطح یکنواخت، دقت ابعادی و دقت شکل سر فمورال به خطر می افتد، بلکه فاقد اتوماسیون است.
چوپانی تصریح کرد: که پولیشکاری دستی یک کار بسیار خسته کننده، پرهزینه و وقت گیر است؛ ازاین رو نه تنها درصد خطا بالا می رود بلکه راندمان و کیفیت پولیشکاری بستگی به مهارت و تجربه اپراتور دارد.
وی افزود: به طورکلی پولیشکاری دستی از منظر بهره وری چالش اساسی دارد. از این رو، هدف کار حاضر رفع این چالش ها است. برای این مقصود، ابتدا دستگاه و روش پرداختکاری جریان ساینده (AFF) طراحی، توسعه و ساخته شده است. سپس، تکنیک ماکت معکوس سر فمورال بعنوان یک ابزار پرداختکاری مؤثر و کارآمد برای نانو پرداختکاری خودکار سر فمورال پروتزهای مفصل ران گرید ASTMF۱۳۸ (SS۳۱۶L) پیشنهاد شده است.
محقق دانشگاه صنعتی امیرکبیر با اشاره به اینکه علاوه بر این، برای انجام آزمایش های تجربی، یک ابزار ماشین کاری انعطاف پذیر ساخته شده است، اظهار داشت: مطالعه میکروسکوپی SEM و AFM از مورفولوژی و توپوگرافی سطح نمونه ها نشان داده است که طرح حاضر نه تنها جهت، خراش ها، شیارها و علایم پیشروی ناشی از فرایند تراشکاری CNC روی بافت سطح سر فمورال را به صورت قابل توجهی از بین برده است، بلکه یک سطح پرداخت فوق صیقل و یکنواختی تا محدوده ۲۰.۳ nm با کمترین انحراف معیار ۲.۲۴ به دست آمده است.
وی افزود: پارامترهای توپوگرافی سطح سر فمورال Ra، Rq، Rp، Rv و Rt تحت شرایط تجربی؛ فشار اکستروژن ۱۰ MPa، تعداد سیکل های پرداختکاری ۱۰۰ و ساینده SiC با شماره مش ۱۰۰۰ به ترتیب به میزان ۹۱.۷۱%، ۹۱.۲۱%، ۸۱.۸۴%، ۸۸.۴۶% و ۸۵.۴۴% بهبود یافته اند. علاوه بر این، نتایج CMM نشان می¬دهد که برای سر فمورال انحراف شکل کروی تا محدوده ۷ µm حاصل شده است. همچنین، نتایج آنالیز عنصری XRF نشان داده است که ترکیب شیمیایی سر فمورال قبل و پس از پرداختکاری تغییر نکرده است.
چوپانی تصریح کرد: ازاین رو، تکنولوژی به کار رفته در طرح حاضر به واسطه ی پرداختکاری خودکار سر فمورال پروتزهای مفصل ران سبب افزایش بهره وری، دستیابی به زبری سطح یکنواخت و حفظ کرویت سر فمورال شده است.
وی افزود: دستگاه و روش عرضه شده نه تنها محدودیتی برای پرداختکاری قطعات از منظر هندسه، جنس و اندازه ندارد، بلکه به واسطه ی طراحی یک فیکسچر قابلیت پرداختکاری خودکار چندین قطعه را به صورت همزمان دارد، در نتیجه سبب اتوماسیون می شود.
چوپانی در انتها تصریح کرد: به طورکلی نتایج این مطالعه امیدبخش است و یافته های تجربی نشان داده اند تکنولوژی به کار رفته آینده بسیار امیدوارکننده ای در حوزه نانو پرداختکاری خودکار قطعات صنعتی در صنایع پیشرفته همچون پزشکی، هوافضا، خودروسازی و دیگر صنایع دارد.
گفتنی است: این طرح رتبه سوم پژوهش های کاربردی بیست و دومین جشنواره جوان خوارزمی را به دست آورد.
منبع: خط رند ۹۱۲
