Base de connaissances

Timercan, A.; Terriault, P.; Brailovski, V. (2023). Axial tension/compression and torsional loading of diamond and gyroid lattice structures for biomedical implants: Simulation and experiment. Materails & Design, Volume 225, January 2023, 111585.

Les structures en treillis sont de plus en plus utilisées dans les implants biomédicaux, notamment au niveau des cages intervertébrales. Il est alors impératif de bien comprendre les relations entre les propriétés de ces structures et les tensions qu’elles subissent lors de leur utilisation. Des structures gyroïdes à base de diamant et d’alliage de Ti6Al4V avec des niveaux de porosité allant de 50 à 80 % et une taille de pore de 750 μm ont été fabriquées, testées expérimentalement et simulées numériquement en traction/compression axiale et en torsion pour simuler la flexion/extension, la compression et la rotation de la colonne vertébrale chez l’homme. Les structures fabriquées présentaient une porosité inférieure de 5% à celle visée. Comparativement aux structures expérimentales, les simulations numériques ont surestimé la rigidité et la résistance de 25 % en moyenne. Cela peut s’expliquer par la présence de défauts de fabrication, en particulier dans les réseaux à forte porosité. Les résultats expérimentaux et numériques ont montré que les structures ont des propriétés mécaniques quasi identiques en compression et en traction. Cependant, une comparaison des résultats de torsion et de traction a montré que les structures fabriquées selon la pratique courante présentent des propriétés différentes comparativement aux structures en treillis (limitations de von Mises). Les treillis étudiés présentaient une résistance suffisante pour être utilisés dans des cages intervertébrales, mais leur rigidité était supérieure à celle des vertèbres, tout en se situant dans la plage de rigidité de l’os cortical.

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