ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 28 № 3 2026 334 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ рии. Разработанный подход может быть полезен для создания реалистичных моделей различных костных имплантатов и суставных структур [16]. Материалы и методы Полимолочная кислота (PLA) является одним из наиболее широко используемых материалов в моделировании методом наплавления (FDM) благодаря низкой стоимости, доступности, низкой температуре плавления, хорошей механической прочности, низкой склонности к короблению и отсутствию запаха. В процессе FDM трехмерная CAD-модель преобразуется в STL-файл, который затем разбивается на слои для генерации управляющих команд принтера. Изделие изготавливается послойно путем осаждения материала с последующей постобработкой, например обработкой парами, для улучшения качества поверхности. Благодаря своей точности и возможности индивидуализации технология FDM широко используется в биомедицине, включая прототипирование ортопедических, позвоночных, челюстно-лицевых, нейрохирургических и сердечно-сосудистых имплантатов. Оценка ударной вязкости FDM-изготовленных образцов из PLA проводилась в соответствии со стандартом ASTM D256-23 «Стандартные методы испытаний для определения ударной вязкости пластмасс по Изоду» с использованием маятникового копра. Испытательные образцы с предварительно выполненным надрезом подготавливались согласно требованиям указанного стандарта и устанавливались вертикально в качестве консольной балки надрезанной стороной к бойку маятника. В процессе испытания оборудование автоматически фиксировало энергию, поглощенную при разрушении образца в результате однократного удара. Ударная вязкость (вязкость разрушения) вычислялась как отношение поглощенной энергии к площади поперечного сечения в зоне надреза (Дж/мм2). Для каждого экспериментального режима испытывалось по пять образцов, а конечный результат представлялся как среднее арифметическое значение, что обеспечивало воспроизводимость и статистическую надежность полученных данных. Механические свойства PLA-образцов при растяжении оценивались в соответствии со стандартом ASTM D638-22 «Стандартный метод испытаний на растяжение пластмасс» с использованием универсальной испытательной машины (universal testing machine, UTM). В ходе экспериментов регистрировались приложенная нагрузка и перемещение траверсы при скорости 5 мм/мин, на основе чего строились диаграммы деформирования. Модуль Юнга определялся по начальному линейно-упругому участку кривой «напряжение – деформация», тогда как предел прочности при растяжении вычислялся как максимальное напряжение, достигаемое вплоть до момента разрушения образца. Для определения оптимальной комбинации параметров печати, предназначенной для изготовления биоимлантатов (в частности, таранной кости), применялся метод серого реляционного анализа (GRA) [17]. В качестве критических технологических факторов, оказывающих наибольшее влияние на прочностные характеристики 3D-печатных изделий, рассматривались толщина слоя (мм), расход материала (%) и температура сопла (°C). При разработке плана эксперимента (DoE) каждый из указанных параметров варьировался на трех уровнях – низком, среднем и высоком (табл. 1). Т а б л и ц а 1 Ta b l e 1 Технологические параметры печати и уровни их варьирования Printing parameters and DoE levels Параметр / Parameter Единица измерения / Unit Уровень 1 / Level 1 Уровень 2 / Level 2 Уровень 3 / Level 3 Толщина слоя / Layer thickness мм / mm 0,1 / 0.1 0,2 / 0.2 0,3 / 0.3 Температура сопла / Nozzle temperature °С / °C 190 200 210 Коэффициент подачи материала / Flow rate % 95 100 105
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1