به گزارش خبرنگار حوزه علم و فناوری گروه علمی فرهنگی هنری خبرگزاری صدا و سیما؛ آقای یحیی چوپانی دانشجوی دكتری مهندسی مكانیك دانشگاه صنعتی امیركبیر به سرپرستی آقای دكتر محمدرضا رازفر و آقای دكتر محسن خواجه زاده برگزیده بیست و دومین جشنواره جوان خوارزمی و مجری طرح با عنوان «دستگاه پرداختكاری خودكار ایمپلنت های مفصل ران» گفت: آرتروپلاستی كامل مفصل ران (THA) یكی از موفق ترین جراحی های ارتوپدی در سراسر دنیاست كه در آن پروتز های مصنوعی جایگزین مفصل ران طبیعی می شود.

وی افزود: در این جراحی، زبری سطح سر فمورال نقش بسیار مهمی در بهبود خواص تریبولوژیكی، بیولوژیكی، متالورژیكی، مكانیكی و شیمیایی پروتز های مفصل ران دارد و علاوه بر این، نانو پرداختكاری خودكار سر فمورال پروتز های مفصل ران نه تنها برای فرآیند های پرداختكاری سنتی و پیشرفته كار دشوار و پر هزینه ای است، بلكه یكی از دغدغه های هر دو جوامع صنعتی و تحقیقاتی برای اتوماسیون است.

وی با تأكید بر اینكه این سناریو نیازمند طراحی، توسعه و راه اندازی فناوری های جدید نانو پرداختكاری است، گفت:، زیرا با توجه به پیشرفت های اخیر، هنوز سر فمورال پروتز های مفصل ران به صورت دستی پولیش كاری می شوند.

وی افزود: به هرحال در پولیش كاری دستی نه تن ها سلامت سطح، زبری سطح یكنواخت، دقت ابعادی و دقت شكل سر فمورال به خطر می افتد، بلكه فاقد اتوماسیون است.
علاوه بر این، آقای چوپانی خاطرنشان كرد كه پولیش كاری دستی یك كار بسیار خسته كننده، پرهزینه و وقت گیر است؛ بنابراین نه تن ها درصد خطا بالا می رود بلكه بازده و كیفیت پولیش كاری بستگی به مهارت و تجربه اپراتور دارد.

وی اضافه كرد: به طور كلی پولیش كاری دستی از منظر بهره وری چالش اساسی دارد. ازاین رو، هدف كار حاضر رفع این چالش ها است. برای این مقصود، ابتدا دستگاه و روش پرداختكاری جریان ساینده (AFF) طراحی، توسعه و ساخته شده است. سپس، تكنیك ماكت معكوس سر فمورال به عنوان یك ابزار پرداختكاری مؤثر و كارآمد برای نانو پرداختكاری خودكار سر فمورال پروتز های مفصل ران گرید ASTMF138 (SS316L) پیشنهاد شده است.

محقق دانشگاه صنعتی امیركبیر با بیان اینكه علاوه بر این، برای انجام آزمایش های تجربی، یك ابزار ماشین كاری انعطاف پذیر ساخته شده است، گفت: مطالعه میكروسكوپی SEM و AFM از مورفولوژی و توپوگرافی سطح نمونه ها نشان می دهد كه طرح حاضر نه تن ها جهت، خراش ها، شیار ها و علائم پیشروی ناشی از فرآیند تراشكاری CNC روی بافت سطح سر فمورال را به طور قابل توجهی از بین برده است، بلكه یك سطح پرداخت فوق صیقل و یكنواختی تا محدوده 20.3 nm با كمترین انحراف معیار 2.24 به دست آمده است.

وی ادامه داد: پارامتر های توپوگرافی سطح سر فمورال Ra، Rq، Rp، Rv و Rt تحت شرایط تجربی؛ فشار اكستروژن 10 MPa، تعداد سیكل های پرداختكاری 100 و ساینده SiC با شماره مش 1000 به ترتیب به میزان 91.71 درصد، 91.21 درصد، 81.84 درصد، 88.46 درصد و 85.44 درصد بهبود یافته اند.

علاوه بر این، نتایج CMM نشان می دهد كه برای سر فمورال انحراف شكل كروی تا محدوده 7 µm حاصل شده است. همچنین، نتایج آنالیز عنصری XRF نشان میدهد كه تركیب شیمیایی سر فمورال قبل و بعد از پرداختكاری تغییر نكرده است.

آقای چوپانی خاطر نشان كرد: ازاین رو، فناوری به كار رفته در طرح حاضر به واسطه ی پرداختكاری خودكار سر فمورال پروتز های مفصل ران سبب افزایش بهره وری، دستیابی به زبری سطح یكنواخت و حفظ كرویت سر فمورال شده است.

وی اضافه كرد: دستگاه و روش ارائه شده نه تن ها محدودیتی برای پرداختكاری قطعات از منظر هندسه، جنس و اندازه ندارد، بلكه به واسطه ی طراحی یك فیكسچر قابلیت پرداختكاری خودكار چندین قطعه را به طور همزمان دارد، در نتیجه سبب اتوماسیون می شود.

آقای چوپانی در پایان خاطر نشان كرد: به طور كلی نتایج این مطالعه امیدبخش است و یافته های تجربی نشان داده اند فناوری به كار رفته آینده بسیار امیدوار كننده ای در حوزه نانو پرداختكاری خودكار قطعات صنعتی در صنایع پیشرفته همچون پزشكی، هوافضا، خودروسازی و دیگر صنایع دارد.

گفتنی است این طرح رتبه سوم پژوهش های كاربردی بیست و دومین جشنواره جوان خوارزمی را كسب كرد.