ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 28 № 3 2026 332 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ ности пациентов и врачей. Такой подход находит применение при изготовлении хирургического и диагностического оборудования, включая ортезы и протезы, что сопровождается сокращением как производственных затрат, так и временных циклов. AM эффективно используется в ортопедии, стоматологии, протезировании, пищевой промышленности и текстильном производстве. Кроме того, рассматривается взаимосвязь между аддитивными технологиями и концепцией Индустрии 4.0 в контексте устойчивого развития; при этом показано, что AM открывает широкие перспективы для создания персонализированных костных и суставных имплантатов по сравнению с классическими методами [3, 4]. В биомедицинской сфере аддитивное производство широко распространено благодаря таким преимуществам, как быстрое прототипирование, изготовление по требованию и экономическая эффективность технологических процессов. Отмечается, что имплантаты, полученные аддитивными методами, способствуют повышению точности и безопасности медицинских вмешательств [1]. В работе [5] проведен анализ переменных, влияющих на характеристики костной ткани, включая материал, пористость, поверхностную модификацию и механические свойства. Оптимальные режимы печати (скорость, расход материала, высота слоя) были определены на основе критериев прочности на сжатие и геометрической точности биоимлантата с использованием полнофакторного анализа [6]. Исследовался также потенциал применения 3D-печатных композитных скаффолдов (биомедицинских каркасов) на основе PLA-Mg в тканевой инженерии [7]. В работе [8] рассмотрено влияние аддитивных технологий на экономические аспекты их внедрения в медицинский сектор на примере производства стоматологических и ортопедических протезов. Потенциал AM в биомедицинских приложениях демонстрируется с применением различных классов материалов [8, 9]. Установлено, что оптимизация технологических параметров, таких как толщина слоя, температура сопла, скорость печати и расстояние между линиями заполнения, оказывает значительное влияние на прочность при растяжении и габаритную точность изделий [10]. Оптимизация параметров процесса с использованием метода серого реляционного анализа (gray relational analysis, GRA) выполнена для таких характеристик, как толщина слоя, скорость печати и форма ячейки [11]. В исследовании [12] проведена настройка параметров печати применительно к FDM-процессу с целью достижения оптимальных режимов и минимального времени производства для изделий из полимера на основе полимолочной кислоты (PLA). Изучалось влияние параметров 3D-печати на характеристики при растяжении непрерывных углерод-волокнистых PLA-композитов, а также анализировалось усталостное поведение PLA в различных условиях печати [13, 14]. Отдельно исследовано влияние температуры сопла (NT – nozzle temperature), скорости печати (PS – printing speed) и толщины слоя (layer thickness, LT) на удельный предел прочности при растяжении (ultimate tensile strength, Sв) и энергопотребление (energy consumption, Sec) деталей из полиэфирэфиркетона (PEEK) [15]. Таким образом, аддитивное производство обладает рядом неоспоримых преимуществ, включая относительно невысокую стоимость оборудования и расходных материалов, простоту трансформации CAD-модели в физическое изделие, свободу проектирования (в том числе создание решетчатых и сотовых структур), возможность быстрого прототипирования, сокращение длительности обработки и изготовления по сравнению с традиционными методами, а также способность воспроизводить детали сложной конфигурации. AM обеспечивает высокое отношение прочности к массе и позволяет получать компоненты с заданной точностью и воспроизводимостью. При этом ключевым аспектом применения аддитивных технологий с использованием 3D-печати является выбор оптимальных параметров печати, обеспечивающих требуемые механические свойства конечных изделий. В настоящей работе в качестве биомедицинского прототипа выбрана таранная кость (астрагал) – небольшая кость голеностопного сустава (рис. 1), анатомическое расположение которой представлено на рис. 2. Таранная кость является второй по величине костью в заднем отделе стопы и сочленяется с большеберцовой и малоберцовой костями, образуя голеностопный сустав. Эта кость обеспечивает движение стопы в вертикальной плоскости, участвует в поддержании
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1