Efecto de la Geometría Celular en las Propiedades Mecánicas de la Teselación 3D de Voronoi
Autores: Alknery, Zainab; Sktani, Zhwan Dilshad Ibrahim; Arab, Ali
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Efecto de la Geometría Celular en las Propiedades Mecánicas de la Teselación 3D de Voronoi
Categoría
Ciencias de los Materiales
Subcategoría
Materiales para aplicaciones biomédicas
Palabras clave
Naturaleza
Andamios 3D
Teselación de Voronoi
Rinoceronte 7
Estereolitografía
Propiedades mecánicas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 25
Citaciones: Sin citaciones
Los andamios biológicos 3D irregulares se han observado ampliamente en la naturaleza. Por lo tanto, en el trabajo actual, se proponen nuevos diseños para andamios 3D ligeros basados en la teselación de Voronoi con alta porosidad. Los diseños propuestos están inspirados en la naturaleza, que sin duda ha demostrado ser el mejor diseñador. Así, se utilizó el software Rhinoceros 7/Grasshopper para diseñar tres modelos geométricos tanto para estructuras de Voronoi normales como alargadas: homogéneas, gradiente I y gradiente II. Luego, se utilizó la fabricación aditiva por estereolitografía (SLA) para fabricar materiales biopoliméricos. Finalmente, se realizó una prueba de compresión para estudiar y comparar las propiedades mecánicas de las muestras diseñadas. El cilindro de gradiente I muestra el mayor módulo de Young. Para los cilindros homogéneos y de gradiente II, las estructuras de Voronoi alargadas muestran propiedades mecánicas superiores y absorción de energía en comparación con los diseños de Voronoi normales. Por lo tanto, estos diseños son topologías prometedoras para aplicaciones futuras.
Descripción
Los andamios biológicos 3D irregulares se han observado ampliamente en la naturaleza. Por lo tanto, en el trabajo actual, se proponen nuevos diseños para andamios 3D ligeros basados en la teselación de Voronoi con alta porosidad. Los diseños propuestos están inspirados en la naturaleza, que sin duda ha demostrado ser el mejor diseñador. Así, se utilizó el software Rhinoceros 7/Grasshopper para diseñar tres modelos geométricos tanto para estructuras de Voronoi normales como alargadas: homogéneas, gradiente I y gradiente II. Luego, se utilizó la fabricación aditiva por estereolitografía (SLA) para fabricar materiales biopoliméricos. Finalmente, se realizó una prueba de compresión para estudiar y comparar las propiedades mecánicas de las muestras diseñadas. El cilindro de gradiente I muestra el mayor módulo de Young. Para los cilindros homogéneos y de gradiente II, las estructuras de Voronoi alargadas muestran propiedades mecánicas superiores y absorción de energía en comparación con los diseños de Voronoi normales. Por lo tanto, estos diseños son topologías prometedoras para aplicaciones futuras.