ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ

Введение. Фотохимическая обработка (PCM) – это нетрадиционный метод обработки, позволяющий создавать биомедицинские компоненты без заусенцев и внутренних напряжений. Стент представляет собой небольшую сетчатую трубку, используемую для устранения закупорок и открытия кровеносных сосудов в артериях и венах. Нержавеющая сталь SS316L является одним из предпочтительных материалов для изготовления стентов благодаря её превосходной биосовместимости и возможности проведения фотохимической обработки. Сосудистые стенты изготавливают из металлической сетки, ткани, силикона или комбинаций материалов. Цель данной работы: исследование влияния технологических параметров на процесс PCM при обработке SS316L и изготовление стента из стали SS316L в качестве субстрата методом фотохимической обработки. Изготовленный стент используется в более крупных артериях, например аорте, с целью обеспечения стабильного канала для кровотока. Методы исследования. Технологические параметры процесса фотохимической обработки были оптимизированы по методу Тагучи с экспериментальной матрицей L₉ (DoE). Влияние технологических параметров на отклики исследовалось с использованием F-значений. Искусственная нейронная сеть (ANN) применялась в качестве средства прогностической диагностики для наблюдения за отклонениями в откликах. Результаты и обсуждение. Был получен оптимальный набор параметров обработки, который использовался для изготовления сосудистого стента. С помощью CAD-программного обеспечения был разработан фотошаблон с требуемым размером балок стента. Контролируемое травление раствором хлорида железа (III) обеспечило образование сетки; затем лазерной шовной сваркой была сформирована трубчатая конструкция стента для имплантации в местах закупорок. Размеры полученного стента были измерены с помощью СЭМ (сканирующей электронной микроскопии), и было установлено, что размер балок стента варьируется от 312 мкм до 900 мкм.

1. Conceptual design and analysis of novel hybrid auxetic stents with superior expansion / A.M.M. Zamani, E. Etemadi, M. Bodaghi, H. Hu // Mechanics of Materials. – 2023. – Vol. 187. – P. 1–16. – DOI: 10.1016/j.mechmat.2023.104813.

2. Geometric optimization of vascular stents modeled as networks of 1D rods / S. Canic, L. Grubišic, M. Ljulj, M. Maretic, J. Tambaca // Journal of Computational Physics. – 2023. – Vol. 494. – P. 1–32. – DOI: 10.1016/j.jcp.2023.112497.

3. Revolutionary auxetic intravascular medical stents for angioplasty applications / M.S. Ebrahimi, M. Noruzi, R. Hamzehei, E. Etemadi, R. Hashemi // Materials & Design. – 2023. – Vol. 235. – P. 1–17. – DOI: 10.1016/j.matdes.2023.112393.

4. Study on surface quality and mechanical properties of micro-milling WE43 magnesium alloy cardiovascular stent / S. Pang, W. Zhao, T. Qiu, W. Liu, L. Jiao, X. Wang // Journal of Manufacturing Processes. – 2023. – Vol. 101. – P. 1080–1090. – DOI: 10.1016/j.jmapro.2023.06.061.

5. Additive manufacturing of vascular stents / Y. Li, Y. Shi, Y. Lu, X. Li, J. Zhou, A.A. Zadpoor, L. Wang // Acta Biomaterialia. – 2023. – Vol. 167. – P. 16–37. – DOI: 10.1016/j.actbio.2023.06.014.

6. Optimized structure design of asymmetrical Mg alloy cerebrovascular stent with high flexibility / Y. Wang, C. Yan, D. Mei, Y. Li, K. Sheng, J. Wang, L. Wang, S. Zhu, S. Guan // Smart Materials in Manufacturing. – 2024. – Vol. 2. – P. 100040. – DOI: 10.1016/j.smmf.2023.100040.

7. 3D printed stents using fused deposition method / R. Khalaj, A.G. Tabriz, L.A. Junqueira, M.I. Okereke, D. Douroumis // Journal of Drug Delivery Science and Technology. – 2024. – Vol. 97. – P. 105724. – DOI: 10.1016/j.jddst.2024.105724.

8. Demir A.G., Previtali B. Lasers in the manufacturing of cardiovascular metallic stents: Subtractive and additive processes with a digital tool // Procedia Computer Science. – 2023. – Vol. 217. – P. 604–613. – DOI: 10.1016/j.procs.2022.12.256.

9. Guerra A.J., San J., Ciurana J. Fabrication of PCL/PLA composite tube for stent manufacturing // Procedia CIRP. – 2017. – Vol. 65. – P. 231–235. – DOI: 10.1016/j.procir.2017.03.339.

10. Chanmanwar R.M., Balasubramaniam R., Wankhade L.N. Application of manufacturing of microfluidic devices: review // International Journal of Modern Engineering Research. – 2013. – Vol. 3 (2). – P. 849–856.

11. Çak?r O. Etchants for chemical machining of aluminium and its alloys // Acta Physica Polonica A. – 2019. – Vol. 135 (4). – P. 586–587. – DOI: 10.12693/APhysPolA.135.586.

12. Tehrani F.A., Imanian E. A new etchant for the chemical machining of St304 // Journal of Materials Processing Technology. – 2004. – Vol. 149 (1–3). – P. 404–408. – DOI: 10.1016/j.jmatprotec.2004.02.055.

13. Allen D., Almond H. Characterisation of aqueous ferric chloride etchants used in industrial photochemical machining // Journal of Materials Processing Technology. – 2004. – Vol. 149 (1–3). – P. 224–238. – DOI: 10.1016/j.jmatprotec.2004.02.044.

14. Cakir O. Chemical etching of aluminum // Journal of Materials Processing Technology. – 2008. – Vol. 199 (1–3). – P. 337–340. – DOI: 10.1016/j.jmatprotec.2007.08.012.

15. Agrawal D., Kamble D. Optimization of photochemical machining process parameters for manufacturing microfluidic channel // Materials and Manufacturing Processes. – 2019. – Vol. 34 (1). – P. 1–7. – DOI: 10.1080/10426914.2018.1512115.

16. Wangikar S.S., Patowari P.K., Misra R.D. Effect of process parameters and optimization for photochemical machining of brass and German silver // Materials and Manufacturing Processes. – 2016. – Vol. 32 (15). – P. 1747–1755. – DOI: 10.1080/10426914.2016.1244848.

17. Multi-objective optimization of EN19 steel milling parameters using Taguchi, ANOVA, and TOPSIS approach / P.K. Jadhav, R.S.N. Sahai, S. Solanke, S.H. Gawande // Journal of Alloys and Metallurgical Systems. – 2024. – Vol. 7. – P. 100102. – DOI: 10.1016/j.jalmes.2024.100102.

18. Улучшение характеристик электроэрозионной обработки сплавов NiTi, NiCu и BeCu с использованием многокритериального подхода на основе функции полезности / В.С. Джатти, В. Сингараджан, А. Сайятибрагим, В.С. Джатти, М.Р. Кришнан, С.В. Джатти // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2025. – Т. 27, № 2. – С. 57–88. – DOI: 10.17212/1994-6309-2025-27.2-57-88.

19. Anita J., Das R., Pradhan M.K. Multi-objective optimization of electrical discharge machining processes using artificial neural network // Jordan Journal of Mechanical and Industrial Engineering. – 2016. – Vol. 10 (1). – P. 11–18.

20. Experimental study of NiTi alloy cardiovascular stent formed via SLM / H. Ji, W. Zhang, Z. Li, M. Chai, Y. Wang // Materials Today Communications. – 2024. – Vol. 41. – P. 110426. – DOI: 10.1016/j.mtcomm.2024.110426.