A COMPARISON OF THE WATER JET CUTTING AND LASER TECHNOLOGIES

Tato práce bude zaměřena, jak už její název napovídá, na seznámení s problematikou nekonvenčních technologií a to s řezáním vodním paprskem a laserem. Úvodní kapitoly se skládají z rešerše na již zmíněné metody obrábění. V praktické části, tvořené ve spolupráci s firmou Honeywell, bude zkoumána efektivita stroje na řezání laserem, který je starší, a nového stroje na řezání vodním paprskem.The thesis is focused on the introduction of non-conventional technology into the manufacturing workplace, mainly water jet and laser cutting. The first two chapters are research about water jet machining and laser. A practical part of my thesis was carried out with the assistance of Honeywell and involved comparing the efficiency of an older laser cutting machine against and new one for water jet machining.

Stress and strain analysis of skull implant

To, jak se bude implantát chovat v lebce, je velmi důležitým faktorem, který ovlivňuje jeho funkci. K ovlivnění dochází především vnějšími silami a nitrolebečním tlakem. Tato zatížení mohou způsobit pohyb implantátu a poškození živých tkání. Tato práce shrnuje poznatky a analýzy, týkající se rekonstrukce poranění lebky. Srovnání implantátů z různých materiálů a fixátorů je založené na napěťově-deformační analýze implantátu, zatíženého vnějšími silami a nitrolebečním tlakem.Mechanical behavior of cranial implant is an important factor, which influences its function. It is influenced by external load from environment and by intracranial pressure. These loads can cause movement of implant and harm of living tissue. This thesis summarizes knowledges and analyses of cranial defect reconstruction. It provides comparison of different implant materials and fixators based on stress-strain analysis of the implant loaded by force and intracranial pressure.

Biomechanical Study of Cranial Implants

Tato práce s názvem Biomechanická studie lebečních implantátů se zabývá především výpočtovým modelováním jak nepoškozené lebky, tak i lebky s defektem a lebečním implantátem. Přístup řešení pro vyhodnocování deformačně-napěťových stavů systému lebka-implantát-fixační prvky byl prováděn pomocí výpočtového modelování metodou konečných prvků. Pro validní analýzy a interpretaci výsledků je třeba zvolit vhodnou úroveň výpočtových modelů. Výběr úrovně výpočtového modelu je z tohoto důvodu zásadním problémem, kterému jsou věnována značná část této práce. Bylo prokázáno, že volba úrovně má přímý vliv na hodnoty zkoumaných biomechanicky významných parametrů. Dalším faktorem, který ovlivňuje chování lebečního implantátu a jeho funkčnost, je rozměrová přesnost vyrobené kostní náhrady. Bylo pozorováno, že i malá rozměrová odchylka může způsobit změnu deformačně-napěťových stavů na lebce se zavedeným implantátem a způsobit tak rizikovou situaci z pohledu selhání implantátu nebo jeho fixace. Především způsob fixace implantátu bývá rizikový a snižuje spolehlivost implantátu. Je proto vhodné se na tuto oblast zaměřit a navrhnout možné způsoby zlepšení stávajících postupů nebo navrhnout nové způsoby fixace. Jedním ze zlepšení metody fixace implantátu k lebce může být použití hydroxyapatitového potahu na kontaktním rozhraní kost-implantát. To by mělo vést k oseointegraci, což je požadovaný efekt, který byl v této práci výpočtově modelován a vyhodnocován

On the level of computational model of a human skull: a comparative study

In this study, different patient-specific computational models of the skull, which are often used in literature, were investigated, analysed and compared.The purpose of this studywas to demonstrate the differences in computational model creation and results in case different computationalmodels based on same computed tomography (CT) dataset are used. The selection of computationalmodel directly influences the values of investigated parameters. The effort is to demonstrate, how the selection of the computational model influences the results of biomechanically relevant parameters. The comparison was based on total displacement of the skull and von Mises strain investigated around predefined paths around the skull. The strain values were evaluated according to criterion from literature. The results were obtained using finite element method. The values of the displacement of the skull were higher in case of considering cancellous bone tissue due to its poor material properties or heterogeneous material properties. The same situation occurred during the evaluation of strain. The values were higher in models which include cancellous bone tissue in the structure

Biomechanical performance of cranial implants with different thicknesses and material properties: A finite element study

This study investigated the effect of implant thickness and material on deformation and stress distribution within different components of cranial implant assemblies. Using the finite element method, two cranial implants, differing in size and shape, and thicknesses (1, 2, 3 and 4 mm, respectively), were simulated under three loading scenarios. The implant assembly model included the detailed geometries of the mini-plates and micro-screws and was simulated using a sub-modeling approach. Statistical assessments based on the Design of Experiment methodology and on multiple regression analysis revealed that peak stresses in the components are influenced primarily by implant thickness, while the effect of implant material is secondary. On the contrary, the implant deflection is influenced predominantly by implant material followed by implant thickness. The highest values of deformation under a 50 N load were observed in the thinnest (1 mm) Polymethyl Methacrylate implant (Small defect: 0.296 mm; Large defect: 0.390 mm). The thinnest Polymethyl Methacrylate and Polyether Ether Ketone implants also generated stresses in the implants that can potentially breach the materials' yield limit. In terms of stress distribution, the change of implant thickness had a more significant impact on the implant performance than the change of Young's modulus of the implant material. The results indicated that the stresses are concentrated in the locations of fixation; therefore, the detailed models of mini-plates and micro-screws implemented in the finite element simulation provided a better insight into the mechanical performance of the implant-skull system