ПНИПУ: создана 3D-модель для расчета поверхности медицинских имплантов с точностью 98%
Ученые Пермского Политеха разработали компьютерную 3D-модель, которая позволяет с точностью до 98% прогнозировать формирование поверхности титановых медицинских имплантов при электроэрозионной обработке. Технология поможет производителям заранее рассчитывать оптимальные параметры изготовления эндопротезов и снизить риск брака. Об этом "Газете.Ru" сообщили в пресс-службе образовательного учреждения.
В основе модели лежат всего два параметра — энергия электрического разряда и свойства обрабатываемого металла. На основе этих данных программа за несколько секунд рассчитывает глубину образующихся кратеров, их форму и итоговую шероховатость поверхности.
Для проверки эффективности подхода исследователи провели серию вычислительных экспериментов. Они смоделировали воздействие десятков тысяч электрических разрядов на поверхность стальной детали и обнаружили закономерность: глубина образующегося кратера увеличивалась пропорционально числу искр. При сравнении результатов моделирования с реальными экспериментальными данными точность прогноза достигла 98%.
"После 10 000 искр на поверхности образовался кратер глубиной 0,05 мм — примерно как толщина человеческого волоса. При 50 000 разрядов ямка углубилась до 0,25 мм. А после 100 000 искр — до 0,5 мм. Мы обнаружили четкую закономерность: во сколько раз больше разрядов — во столько раз глубже ямка. Этот вывод подтвердил, что модель работает логично и предсказуемо. При сравнении расчетов с реальными экспериментами точность прогноза достигла 98%, а вычисление занимает несколько секунд", — рассказал доцент кафедры "Информационные технологии и автоматизированные системы" ПНИПУ, кандидат технических наук Даниил Курушин.
Разработчики также создали программный интерфейс с трехмерной визуализацией. Инженер может загрузить модель изделия, задать параметры обработки и сразу увидеть будущую структуру поверхности в виде 3D-карты с указанием глубины эрозионных кратеров. Это позволит корректировать режимы обработки еще до запуска оборудования.
По мнению авторов работы, технология может применяться не только при производстве медицинских имплантов, но и для создания компьютерных тренажеров для операторов оборудования, а также для снижения себестоимости продукции за счет уменьшения количества бракованных деталей.