Proceduralno modeliranje prostorno nehomogenih mrežastih objekata za aditivnu proizvodnju = Procedural modeling of spatially inhomogeneous mesh objects for additive manufacturing
Upotreba replika ljudskih kosti u istraživanjima česta je u brojnim područjima
medicine, ali riječ je o pojednostavljenim modelima čija mehanička svojstva ne odgovaraju
stvarnim kostima. Motiv izrade ove disertacije definiranje je procesa izrade replika ljudskih
kosti realnog raspona mehaničkih svojstava. Replike su napravljene od funkcionalno
gradiranog materijala temeljenog na gradijentu poroznosti koji su realizirani putem
prostorno nehomogenih mrežastih struktura. Oralna implantologija jedno od područja
medicine gdje je potreba za takvim replikama iznimno izražena, stoga je istraživanje procesa
izrade usmjereno na ljudsku čeljust. Proces izrade koristi proceduralno 3D modeliranje i
aditivnu proizvodnju, stoga je provedeno istraživanje koje utvrđuje optimalne parametre
upotrebe navedenih tehnologija. Provedena je mehanička karakterizacija korištenog
materijala za 3D tisak. Utvrđena je optimalna konfiguracija proceduralno generiranih
mrežastih struktura za postizanje najvećeg mogućeg raspona mehaničkih svojstava.
Napravljena je analiza računalne zahtjevnosti izrade modela replika i izvedivosti njihove
pripreme za 3D tisak. Istražene su tehničke mogućnosti izrade mrežastih struktura na
korištenom 3D printeru. Provedena je virtualna mehanička karakterizacija uzoraka mrežastih
struktura pomoću metode konačnih elemenata. Na kraju su rezultati istraživanja ujedinjeni
kako bi se izradio konačni model replike dijela ljudske čeljusti. Rezultati istraživanja
potvrđuju definirane hipoteze disertacije i valjanost predloženog procesa izrade replika.
Korišteni softveri za modeliranje i pripremu modela predstavljaju jedine problematične
komponente u procesu izrade. Demonstrirali su značajna ograničenja koja rezultiraju
izradom modela dijela kosti najvećeg volumena od 1 cm3, što predstavlja neupotrebljivo
malen uzorak. Stoga je napravljen vlastiti program koji ujedno generira mrežaste strukture i
radi pripremu za 3D tisak. Testiranje mogućnosti programa pokazuje kako je sposoban
proceduralno modelirati i pripremiti za 3D tisak replike bilo koje kosti u ljudskom tijelu.
Zaključak je kako predloženi proces izrade omogućava izradu replika ljudskih kosti realnog
raspona mehaničkih svojstava. Replike kosti mogu se izraditi brzo i jednostavno korištenjem
potrošačkih LCD stereolitografskih 3D printera niske cijene, što njihovu upotrebu u
medicinskim istraživanjima čini iznimno pogodnom
