Naslov
Proceduralno modeliranje prostorno nehomogenih mrežastih objekata za aditivnu proizvodnju
(Procedural modeling of spatially inhomogeneous mesh objects for additive manufacturing)

Autori
Divjak, Alan

Vrsta, podvrsta i kategorija rada
Ocjenski radovi, doktorska disertacija

Fakultet
Grafički fakultet

Mjesto
Zagreb

Datum
01.10

Godina
2021

Stranica
302

Mentor
Modrić, Damir

Ključne riječi
oralna implatologija, proceduralno modeliranje, aditivna proizvodnja, stereolitografija, metoda konačnih elemenata
(oral implantology, procedural modeling, additive manufacturing, stereolithography, finite element method)

Sažetak
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.

Izvorni jezik
Hrvatski

Znanstvena područja
Računarstvo, Strojarstvo, Dentalna medicina, Dizajn

POVEZANOST RADA