Altair展示适用于医疗植入物的AM应用设计解决方案



 除了工艺效率和材料开发外,设计是工业化增材制造的关键因素。仿真驱动的设计方法已经变得不可或缺,只有综合考虑制造约束才能确保产品的成功开发。因此,软件公司Altair的主要目标 是在决策过程的早期阶段提供性能和成本节约潜力。

Altair(纳斯达克股票代码:ALTR)与APWORKS,M&H CNC Technik和RSC Engineering 共同为2018年Formnext的增材制造提供了多种解决方案,例如Sogeclair Optimdoor,一种混合晶格髋关节植入物(与EOS合作制造), Stephan Henrich的BushBot椅子,elmec3D的优化包装线组件,3D打印支撑臂(M&H)以及优化的脚踏板和电子驱动器(RSC)的外壳。

Altair通过在整个产品生命周期中应用仿真,机械学习和优化来改变设计和决策,为Simulation-Driven Innovation™提供广泛的仿真技术组合及其专利软件许可模型。Altair拥有2,000多名员工,总部位于密歇根州特洛伊,在24个国家设有71个办事处,为超过5,000个客户提供服务。

SIMSOLID使用多通道自适应分析控制解决方案的准确性,使其具有极快的速度和内存效率。 即使在笔记本电脑上,也可以快速解决大型复杂组件。

Altair和成功的健康应用

在美国,关节置换手术的数量正在经历巨大的发展:根据美国国家医院出院调查(NCHS),美国45岁或以上患者的全髋关节置换手术次数在2000年至2010年期间增加了一倍以上,45-64岁人群的髋关节置换手术总数在同一时间几乎增加了三倍:由于许多用于髋关节置换的植入物并未定制设计,因此发生了巨大的变化。此外,许多表明假肢应该持续超过20年的数据是基于长时间坐立生活的患者而言。

虽然全髋关节置换手术需求增加,但由于假体失效或磨损,10-20%的患者可能需要翻修手术,最常见的原因是植入物茎松动。这种松动可能是由骨吸收或骨量减少引起的,而翻修手术可能更复杂,特别是对于老年患者,骨吸收会增加骨折的风险。

这些风险可以避免- 或者减少-通过将优化和模拟技术应用于髋关节植入物,从而延长寿命及其性能。这样做的两种方法是在设计髋关节植入物杆时包括更多动态载荷情况,并专注于减少植入物周围骨骼中的应力屏蔽。在使用计算机模拟分析设计时,重要的是要包括产品在其生命周期中可能看到的所有各种负载情况。在设计髋关节植入物茎时考虑的当前负荷情况可能仅涉及日常活动,例如站立,坐,走和爬楼梯。然而,随着越来越多的年轻患者进行全髋关节置换手术,老年患者在以后的生活中应考虑额外的负荷情况。

考虑到这一点,Altair除了其他标准日常活动外还包括慢跑,但在设计过程中可以包括骑自行车,游泳和其他活动。增加这些负荷情况可以延长髋关节植入物茎的寿命和性能。

在材料方面,大多数髋关节植入物茎由于其生物相容性的钛制成,但钛比人体股骨的皮质骨硬约6.5倍。当在股骨中植入实心钛杆时,负荷分布将在剩余的骨中发生变化。由于钛杆比天然骨头硬得多,因此通常会减少进入骨骼的负荷。

随着最近在增材制造能力方面的进步,Altair引入了晶格优化,其产生晶格结构可以结合在不需要固体结构的区域中。可以微调晶格以实现设计约束和目标。这些技术已应用于一般髋关节植入物干的几何形状。

最后,当比较通用设计和优化设计时,植入物引起的应力屏蔽减少了57%。此外,可以打印定制设计,并在接下来的一周内在外科医生的手中。

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