Coordonator Proiect:
Finantator:
Rezultate 2022:
Activitatea 1.1 - Identificarea pulberilor din titan si grafen.
Livrabile realizate: Informatii despre pulberile din Ti-Gr care sunt potrivite pentru prepararea compozitului Ti-Gr; 4 pulberi de Ti potrivite pentru procesul SLM.
Activitatea 1.2 - Stabilirea si prepararea pulberilor mixte din Ti-Gr.
Livrabile realizate: 4 compoziti chimice preparate din Ti-Gr; Rata de curgere a noilor compozite preparate din pulberi;
Activitatea 1.3 - Studiu preliminar privind investigarea parametrilor de proces SLM pentru pulberile mixte Ti-Gr.
Livrabile realizate: 40 de seturi cu parametri SLM adaptati compozitului Ti-Gr; Peste 80 de epruvete fabricate prin SLM utilizând diferiti parametri SLM.
Activitatea 1.4 - Caracterizare micro-structurala a epruvetelor fabricate prin procesul SLM.
Livrabile realizate: Imagini SEM cu morfologia epruvetelor fabricate, analize compozitionale EDAX si difractograme XRD.
Imagine SEM cu pulberea de Ti
Epruvete fabricate prin SLM din Ti-Gr
Analiza privind microstructura epruvetelor Ti-Gr
Spectru EDAX privind compozitia chimica a epruvetelor Ti-Gr
Diseminarea rezultatelor în anul 2022:
- C. Cosma, M. Mera, I. Turcin, N. Balc, Manufacturing technologies for gear prototypes, Journal Emerging Trends in Industrial Engineering, 2022.
- C. Cosma, C. Teusan, P. Gogola, et al., Investigation of the Interface between Laser-Melted CoCr and a Stainless Steel Substrate. Metals Journal, 2022.
- Lucrare de licenta realizata de Tica David, coordonator S.l.dr.ing. C. Cosma, titlu „Research regarding the development of a SLM manufactured reconstruction plate", Universitatea Tehnica Cluj-Napoca, 2022.
- Lucrare de licenta realizata de Ilie Raul, coordonator S.l.dr.ing. C. Cosma, titlu „Research about the development of an aerospace component by topological optimization concept", Universitatea Tehnica Cluj-Napoca, 2022.
Rezultate 2023:
Activitatea 2.1 - Cercetari experimentale privind optimizarea procesului SLM pentru a controla proprietatile fizico-mecanice.
Livrabile realizate: Configurarea a 13 seturi de parametri SLM, Tabelul ANOVA cu matricea de experimente si fabricarea a 13 epruvete din Ti-Gr pentru elaborarea modelului matematic.
Activitatea 2.2 - Dezvoltarea unui model matematic.
Livrabile realizate: Analize dispersionale ANOVA pentru alegerea modelului matematic.
Activitatea 2.3 - Stabilirea modelului optim de regresie.
Livrabile realizate: 2 modele matematice pentru estimarea limitei de curgere si a modului de elasticitate în functie de parametri SLM; 7 seturi de parametri SLM optimizati pentru materialul Ti-Gr utilizând modelele matematice dezvoltate. Fabricarea a 25 de epruvete standard cu parametri optimizati.
Activitatea 2.4 - Determinarea proprieta.ilor fizico-mecanice.
Livrabile realizate: Valorile pentru rezistenta la rupere test încovoiere, modulul de elasticitate, alungirea la rupere, coeficientul lui Poisson, procentul de porozitate si rugozitatea suprafetelor ( Ra, Rq si Rz).
Activitatea 2.5 - Proiectarea unor implanturi maxilo-faciale personalizate.
Livrabile realizate: 3 modele vituale de implanturi maxilofaciale proiectate personalizat.
Activitatea 2.6 - Simulari FEA ale implantului din Ti-Gr.
Livrabile realizate: Rezultate FEA privind biomecanica implanturilor din Ti-Gr: Distributia tensiuni von Mises si deformatia totala.
Epruvete fabricate prin SLM din Ti-Gr cu parametri SLM optimizati
Testare mecanicã la încovoiere
Impactul parametrilor SLM asupra rugozitatii (Profile înregistrate)
Imagini CT folosite pentru dezvoltarea 3D a oaselor craniene; Mandibula virtualã unde este localizatã o tumoare oasoasã si simularea interventie chirurgicale unde o parte din mandibulã este extrasã
Placa standard pentru reconstructie mandibulara, tip Stryker 55-28922; Implanturi mandibulare personalizate cu fixare pe 7 suruburi (cod IM7)
Implant mandibulare personalizate cu fixare pe 6 suruburi (cod IM6)
Implant facial zona supraorbitalã si zigomaticã
Distributia tensiunii von Mises la forta aplicata de 100 N, implant mandibular IM6
Distributia tensiunii von Mises la for.a aplicata de 100 N, implant mandibular IM7
Implant facial: Distributia tensiunii von Mises la forta aplicata de 0,5 kN si 5 kN
Implant facial reproiectat (greutate redusa cu 10%): Distributia tensiunii von Mises la forta aplicata de 0,5 kN (max. 550 MPa) si 1,5 kN (max. 945 MPa)
Diseminarea rezultatelor în anul 2023:
- C. Cosma, D. Apostu, C. Vilau, et al., Finite Element Analysis of Different Osseocartilaginous Reconstruction Techniques in Animal Model Knees. Materials Journal, 2023 (indexat ISI Q2).
- D. Tica, C. Cosma, O. Bodur, et al., Effects of Drag Finishing on a SLM-Manufactured Titanium Reconstruction Plate. Towards Industry 5.0 Springer, 2023 (indexat BDI).
- C. Cosma, R. Ilie, M. Dudescu, et al., Influence of SLM parameters on CoCr alloy. Acta Tehnica Napocensis, 2023 (indexat ISI).
- A. Popan, C. Cosma, A. Trif, et al., Abrasive water jet piercing simulation of carbon fibre reinforced polymer. Acta Tehnica Napocensis, 2023 (indexat ISI).
- C. Nosner, C. Cosma, N. Bâlc, et al., Design of customized implant SLM manufactured, Int. Conf. Modern Technologies Manufacturing (MTeM), 2023 (in curs de indexare ISI).
- Lucrare de licenta realizata de Sabadis Alex-Daniel, coordonator S.l.dr.ing. C. Cosma, titlu „Cercetari experimentale privind îmbunatatirea calitatii implanturilor personalizate fabricate prin SLM", Universitatea Tehnica Cluj-Napoca, 2023.
- Lucrare de licenta realizata de Gîrda Catalin Segiu, coordonator S.l.dr.ing. C. Cosma, titlu „Cercetari experimentale privind îmbunatatirea proprietatilor mecanice ale reperelor aerospatiale fabricate din aliaj de titan utilizând tehnologia SLM", Universitatea Tehnica Cluj-Napoca, 2023.
Rezultate 2024:
Activitatea 3.1 - Testarea fizica a implanturilor personalizate fabricate prin SLM din Ti-Gr.
Livrabile realizate: 5 implanturi fabricate prin SLM din Ti-Gr, valorile pentru forta maxima aplicata si deplasarea înregistrata a fiecarui implant.
Implanturi fabricate prin prezenta metodã din Ti-%Gr: Implanturi mandibulare personalizate cu fixare pe 6/7 suruburi si implant facial zona supraorbitalã si zigomaticã
Post-procesarea implanturilor din Ti-Gr
Post-procesarea implanturilor din Ti-Gr
Simulare pre-operatorie implant-os gazda; Implant mandibular din Ti-Gr si os gazda fabricat cu imprimanta FDM din PLA
Testarea fizica a implanturilor din Ti-Gr cu echipamentul universal Instron 8801
Curbe specifice forta-deplasare inregistrate in timpul testarii implanturilor
Activitatea 3.2 - Workshop.
Livrabile realizate: Un seminar stiintific cu scopul de a informa potentiali beneficiari strategi despre rezultatele obtinute (28 participanti).
Diseminarea rezultatelor în anul 2024:
- Cerere brevet de inventie cu titlul „Metoda de realizare a implanturilor personalizate din compozitul titan-grafena având caracteristici mecanice controlabile prin topire selectiva cu laser", inventatori Cosmin Cosma, Nicolae Bâlc si Petru Berce, depusa la OSIM.
- Participarea la trei evenimente focusate pe noi tehnologii de fabricatie
Evenimentul "Noi abordari în chirurgia ortopedica si OMF: de la printare 3D la navigatie, robotica si implanturi personalizate"
Scop: Promovarea rezultatelor în rândurile medicilor si cercetatorilor interesati de acest domeniu, s-a realizat prin prezentarea cu titlul „Tehnologii aditive de fabrica.ie ale implanturilor medicale" în cadrul evenimentului organizat de Universitatea de Medicina si Farmacie din Cluj-Napoca.
Evenimentul „PRO INVENT"
Cercetatorul PD a participat la un eveniment focusat pe noi tehnologii de fabrica.ie „PRO INVENT". Acest salon international al cercetarii .tiintifice, inovarii si inventicii s-a desfa.urat în cladirea UTCN din Bulevardul Muncii 103 - 105, Cluj-Napoca. Aici au prezentat ultimele realizari diverse Institute de Cercetare-Dezvoltare.
Evenimentul „Discover the future"
Cercetatorul PD a participat evenimentul „Discover the future" desfasurat în cadrul UTCN în perioada 27 februarie - 8 martie 2024. Aici au fost prezente diverse companii focusate pe noi tehnologii de fabricatie care si-au expus cele mai recente realizari. Cele mai importante companii prezente au fost: Bosch, Emerson, Continental, ARRK R&D, Tenaris Silcotub, Michelin, Accenture Industry X, DeLonghi si Siemens.