Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії на тему «Оптимізація процесу виготовлення анатомічних моделей для ортопедичної хірургії методом пошарового наплавлення»

Abstract

UK: Об’єктом дослідження є процес виготовлення анатомічних моделей методом пошарового наплавлення. Предметом дослідження є закономірності впливу параметрів процесу пошарового наплавлення та термічної обробки на функціональні характеристики анатомічних моделей. Наукова новизна роботи полягає у встановленні комплексних закономірностей впливу параметрів процесу пошарового наплавлення і термічної обробки на функціональні характеристики анатомічних моделей для ортопедичної хірургії. При цьому: 1. Вперше встановлено комплексні закономірності впливу основних параметрів процесу FDM на розмірну точність, шорсткість поверхні, пористість та час виготовлення моделей з акрилонітрилбутадієнстиролу (ABS+), модифікованого поліетилентерефталату (CoPET) та поліаміду-6 (PA6, нейлону). Це дозволило провести оптимізацію параметрів процесу FDM відповідно до вимог, які висуваються до анатомічних моделей, які використовуються в ортопедичній хірургії. 2. Удосконалено уявлення про взаємозалежний вплив параметрів процесу FDM та термічної обробки на якість анатомічних моделей. Обґрунтовано необхідність урахування комплексної дії технологічних параметрів при проєктуванні процесу виготовлення, що сприяє підвищенню ефективності використання анатомічних моделей у клінічній практиці ортопедичної хірургії. 3. Отримано подальший розвиток уявлення про оптимальні параметри процесу FDM, залежно від вибраного термопластичного матеріалу та вимог до моделі в конкретному клінічному сценарії. Це дозволило сформувати обґрунтовані технологічні ре-комендації щодо підбору матеріалу, параметрів процесу FDM та термічної обробки анатомічних моделей для різних етапів хірургічного планування та навчання. EN: The object of the study is the process of manufacturing anatomical models using the Fused Deposition Modelling method. The subject of the research is the patterns of influence of printing process parameters and heat treatment conditions on the functional characteristics of anatomical models. The scientific novelty of the research lies in establishing comprehensive patterns of the influence of Fused Deposition Modelling (FDM) process parameters and thermal treatment on the functional characteristics of anatomical models for orthopedic surgery. In particular: 1. For the first time, comprehensive patterns of the influence of key FDM parameters on dimensional accuracy, surface roughness, porosity, and fabrication time of models made from acrylonitrile butadiene styrene (ABS+), modified polyethylene terephthalate (CoPET), and polyamide-6 (PA6, nylon) have been identified. This enabled the optimization of FDM parameters according to the specific requirements of anatomical models used in orthopedic surgery. 2. The understanding of the interdependent effects of FDM process parameters and thermal treatment on the quality of anatomical models has been enhanced. The necessity of considering the combined impact of technological parameters during process planning has been substantiated, which contributes to improving the clinical effectiveness of anatomical models in orthopedic surgical practice. 3. The understanding of optimal FDM process parameters has been further developed depending on the selected thermoplastic material and the specific clinical requirements for the model. This made it possible to formulate well-founded technological recommendations for the selection of materials, FDM parameters, and thermal treatment methods for anatomical models used at various stages of surgical planning and medical training.