Μελέτη και κατασκευή μεταλλικών εμφυτευμάτων γόνατος

Γεροντάκης, Σταύρος; Gerontakis, Stavros

dc.contributor.author	Γεροντάκης, Σταύρος	el
dc.contributor.author	Gerontakis, Stavros	en
dc.date.accessioned	2015-07-30T10:09:32Z
dc.date.available	2015-07-30T10:09:32Z
dc.date.issued	2015-07-30
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/41064
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.4139
dc.description	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο--Μεταπτυχιακή Εργασία. Διεπιστημονικό-Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών (Δ.Π.Μ.Σ.) “Επιστήμη και Τεχνολογία Υδατικών Πόρων”	el
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Εμφυτεύματα γόνατος	el
dc.subject	Ολική αρθροπλαστική γόνατος	el
dc.subject	Σχεδίαση με τη βοήθεια υπολογιστή	el
dc.subject	Γλυπτές επιφάνειες	el
dc.subject	Φρεζάρισμα	el
dc.subject	Ποιότητα επιφανείας	el
dc.subject	Μέθοδος πεπερασμένων στοιχείων	el
dc.subject	Knee implants	en
dc.subject	Total knee arthroplasty	en
dc.subject	Computer aided design	en
dc.subject	Sculptured surfaces	en
dc.subject	Milling	en
dc.subject	Surface integrity	en
dc.subject	Finite elements method	en
dc.title	Μελέτη και κατασκευή μεταλλικών εμφυτευμάτων γόνατος	el
dc.contributor.department	Επιστήμη και Τεχνολογία Υλικών	el
heal.type	masterThesis
heal.classification	Mechanical engineering	en
heal.classificationURI	http://id.loc.gov/authorities/subjects/sh85082757
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2014-12-19
heal.abstract	Τα ιατρικά εμφυτεύματα αποτελούνται από σύνθετες γεωμετρίες, οι οποίες περιλαμβάνουν γλυπτές επιφάνειες. Τέτοιες επιφάνειες μπορούν να κατασκευαστούν με αυτοματοποιημένες εργαλειομηχανές, οι οποίες γνωρίζουν ιδιαίτερη άνθιση τις τελευταίες δεκαετίες. Τα εμφυτεύματα αυτά θα πρέπει να εναρμονίζονται με αυστηρούς κανονισμούς που επιβάλλονται από διεθνή πρότυπα, όχι μόνο διαστατικά, αλλά και σε σχέση με την αντοχή τους και την αντίστασή τους στη διάβρωση. Η παρούσα μεταπτυχιακή εργασία πραγματεύεται την κατασκευή εμφυτευμάτων γόνατος, καθώς και τη μελέτη τους, με όρους ποιότητας επιφανείας και αντοχής. Στο πρώτο κεφάλαιο, παρουσιάζονται βασικές γνώσεις ανατομίας της άρθρωσης του γόνατος με ιδιαίτερη έμφαση στα οστά, τους συνδέσμους και τους μύες που τη συγκροτούν. Στο δεύτερο κεφάλαιο, παρουσιάζεται η εμβιομηχανική της άρθρωσης. Εδώ, εξηγούνται οι σημαντικότεροι μηχανισμοί που περιγράφουν την κίνησή της, καθώς και οι σχετικές φορτίσεις. Στο τρίτο κεφάλαιο, γίνεται μία σύντομη ανασκόπηση των παθήσεων του γόνατος, ιδίως αυτών που χρήζουν αρθροπλαστικής επέμβασης, ενώ στο τέταρτο παρουσιάζεται η αρθροπλαστική γόνατος, τόσο η εξέλιξή της στο χρόνο, όσο και οι νέες τάσεις της. Δίνεται, σε αυτό το κεφάλαιο, επίσης ιδιαίτερη έμφαση στα υλικά κατασκευής. Στο πέμπτο κεφάλαιο, παρουσιάζονται οι κατεργασίες κοπής και οι εργαλειομηχανές που χρησιμοποιούνται σε αυτές. Περιγράφονται, επίσης, οι αρχές του αριθμητικού ελέγχου εργαλειομηχανών, καθώς οι ελεγχόμενες από ηλεκτρονικό υπολογιστή (CNC) εργαλειομηχανές είναι αυτές που κατά κόρο χρησιμοποιούνται στην κατεργασία των εμφυτευμάτων. Στο έκτο κεφάλαιο, παρουσιάζονται οι αρχές σχεδίασης με τη βοήθεια ηλεκτρονικού υπολογιστή (CAD) και ιδιαιτέρως του προγράμματος SolidWorks. Μέσω αυτού σχεδιάζονται τα μέρη μιας αρθροπλαστικής γόνατος. Στο έβδομο κεφάλαιο, παρουσιάζεται εξ ολοκλήρου η διαδικασία παραγωγής εμφυτευμάτων γόνατος και συγκεκριμένα του μηριαίου εξαρτήματος. Αρχικά, γίνεται ο προγραμματισμός της κατεργασίας, μέσω κατάλληλου λογισμικού. Ο προγραμματισμός αυτός έχει ως έξοδο τον κώδικα, ο οποίος στη συνέχεια θα ελέγχει την CNC εργαλειομηχανή. Η εργαλειομηχανή κατεργάζεται τα μηριαία εξαρτήματα, τα οποία έχουν ως υλικό ανοξείδωτο χάλυβα. Τέλος, παρουσιάζονται τα τελικά τεμάχια. Στο όγδοο κεφάλαιο, μελετάται η ποιότητα επιφανείας των παραχθέντων εμφυτευμάτων, μέσω του παράγοντα της τραχύτητας επιφανείας. Μέσω ενός αριθμού μετρήσεων, εξετάζονται η επίδραση της γεωμετρίας και των συνθηκών κοπής στην τελική επιφάνεια. Στο ένατο κεφάλαιο, παρουσιάζεται ο έλεγχος στατικής αντοχής των μηριαίων εξαρτημάτων που κατασκευάστηκαν πρωτύτερα. Τα τεμάχια εξετάστηκαν τόσο πειραματικά, όσο και αριθμητικά με χρήση λογισμικού πεπερασμένων στοιχείων. Τα αποτελέσματα από τις δύο αυτές διαδικασίες παρουσιάστηκαν με κοινό τρόπο, προκειμένου να συγκριθούν και να αξιολογηθούν. Εν κατακλείδι, το τελευταίο κεφάλαιο περιλαμβάνει την εξαγωγή συνολικών συμπερασμάτων από την εργασία.	el
heal.abstract	Medical implants are complex geometry parts that comprise sculptured surfaces. Such surfaces can be manufactured by means of automated machine tools, which are well developed in the last decades. These implants have to follow strict regulations of international standards, not only dimensionally, but also in the strength and corrosion resistance. This master thesis discusses the manufacturing of knee joint implants, as well as their study, through surface integrity and strength. In the first chapter, the fundamentals of knee joint anatomy are presented, with particular focus on bones, ligaments and muscles that form it. In the second chapter, biomechanics of the joint is described. The major mechanisms that govern its motion are explained here. In the third chapter, a brief overview of knee pathology is made, especially the part that needs an arthroplasty as a cure, while, in the fourth chapter, knee arthroplasty is presented. It is also put special emphasis on manufacture materials. In the fifth chapter, the machining processes and the machine tools used are presented. The principles of machine tools numerical control are also described, as the computer numerical controlled (CNC) machine tools are those which are mainly used in implants machining. In the sixth chapter, the principles of computer aided design (CAD) are considered, and, especially, SolidWorks software. The components of a total knee replacement are then designed, with the use of SolidWorks. In the seventh chapter, the manufacturing process of the femoral component of knee replacement as a whole is presented. Initially, manufacture programming is made, through appropriate software. This programming produces a code as an output, which then controls the CNC machine tool. The machine tool manufactures the femoral components, whose material is stainless steel. In the end, the final specimens are presented. In the eighth chapter, surface integrity of the produced implants is studied via the factor of surface roughness. A number of measurements were made and the effect of geometry and cutting conditions on the final surface was examined. In the ninth chapter, static load testing of the femoral components made earlier is presented. The specimens were examined, not only experimentally, but also numerically, with the use of finite element software. The results of these two types of tests were presented in common, in order to be easily compared and evaluated. Finally, the last chapter comprises overall conclusions of the thesis.	en
heal.advisorName	Μανωλάκος, Δημήτριος	el
heal.committeeMemberName	Χαριτίδης, Κωνσταντίνος	el
heal.committeeMemberName	Ζουμπουλάκης, Λουκάς	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	167 σ.	el
heal.fullTextAvailability	true