Original title: Využití moderních technologií pro výrobu tvarově složitých ploch
Translated title: Application of modern technologies for production of complex shape surfaces
Authors: Varhaník, Matúš ; Sadílek, Marek (referee) ; Drbúl,, Mário (referee) ; Sedlák, Josef (advisor)
Document type: Doctoral theses
Language: slo
Publisher: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract: [slo] [eng]
Súbor moderných výrobných technológií, bol aplikovaný pri návrhu a výrobe individualizovanej femorálnej komponenty totálnej kolennej endoprotézy. Pred začatím samotného návrhu implantátu bolo uskutočnené testovanie materiálu Ti6Al4V vyrobeného technológiou 3D tlače SLM z hľadiska tribologického kontaktu s artikulačným členom z vysokomolekulárneho polyetylénu. Získané výsledky potvrdili možnosť použitia tejto technológie pre výrobu polotovaru zamýšľaného implantátu. Ďalšia séria testov postupne definovala charakteristiky technologicko-výrobného procesu z hľadiska smeru tlače, tepelného spracovania, spôsobu opracovania funkčnej plochy či morfológie povrchu. Depozícia povlakov technológiou PVD cielila na zvýšenie funkčných vlastností implantátu ako napríklad antibakteriálne vlastnosti, zníženie trenia či zvýšenie odolnosti voči opotrebeniu. Testovanie povlakov v kategóriách topografia, adhézia, kohézia, delaminácia a koeficient trenia postupne vygenerovalo víťaza z pomedzi 3 testovaných povlakov (TiN, WZrB, TiCC). Záverečná časť dizertačnej práce rámcuje získané poznatky a prenáša ich do predvýrobnej a výrobnej fázy tvorby femorálnej komponenty totálnej kolennej endoprotézy. Počas tejto fázy sú aplikované poznatky z oblasti reverzného inžinierstva, konštrukcie a technológie trieskového obrábania. Výstupom práce je implantát, ktorého výroba zahŕňala použitie celkovo 4 softvérových riešení reverzného inžinierstva, CAD/CAM podporu, CNC frézovanie všeobecných plôch, leštenie funkčnej časti a PVD povlakovanie. A set of modern production technologies was applied in the design and production of the individualized femoral component of the total knee endoprosthesis. Before starting the design of the implant itself, the Ti6Al4V material produced by SLM 3D printing technology was tested in terms of tribological contact with the articulation member made of high molecular weight polyethylene. The obtained results confirmed the possibility of using this technology for the production of the semi-finished product of the intended implant. Another series of tests gradually defined the characteristics of the technological-production process in terms of the direction of printing, heat treatment, the method of processing the functional surface and the morphology of the surface. The deposition of coatings using PVD technology was aimed at increasing the functional properties of the implant, such as antibacterial properties, reducing friction and increasing wear resistance. Coatings testing in the categories of topography, adhesion, cohesion, delamination and coefficient of friction successively generated a winner from among the 3 tested coatings (TiN, WZrB, TiCC). The final part of the dissertation frames the acquired knowledge and transfers it to the pre-production and production phase of the creation of the femoral component of the total knee endoprosthesis. During this phase, knowledge from the field of reverse engineering, construction and chip machining technology is applied. The output of the work is an implant, the production of which included the use of a total of 4 reverse engineering software solutions, CAD/CAM support, CNC milling of general surfaces, polishing of the functional part and PVD coating.
Keywords: Patient specific implant; PVD coating; reverse engineering; SLM technology; surface integrity; titanium alloy; tribology

Institution: Brno University of Technology (web)
Document availability information: Fulltext is available in the Brno University of Technology Digital Library.
Original record: https://hdl.handle.net/11012/249177

Permalink: http://www.nusl.cz/ntk/nusl-620427


The record appears in these collections:
Universities and colleges > Public universities > Brno University of Technology
Academic theses (ETDs) > Doctoral theses