Caracterización de la permeabilidad de andamios porosos de ácido poli-láctico fabricados con impresoras 3D comerciales // Characterization of the permeability of porous polylactic acid scaffolds fabricated with commercial 3D printers

Abstract

En este trabajo se caracterizó la propiedad de permeabilidad de andamios porosos, fabricados de ácido poli-láctico mediante impresión 3D usando el método de deposición fundida, a partir de la modelación matemático-estadística de la relación entre porosidad y permeabilidad. Los andamios se diseñaron con morfología interna de superficies minimales triplemente periódicas de los tipos Diamante, Giroide y Primitiva de Schwarz con tres niveles de porosidad: 50, 60 y 70 %. La fabricación se llevó a cabo en la impresora comercial Wanhao 6D. La medición de la permeabilidad se realizó en una instalación experimental que cumple con la ley de Darcy. Los resultados para cada estructura se ajustan a un polinomio cuadrático con un coeficiente de correlación superior al 98 % para todos los casos. Las pruebas de normalidad y homocedasticidad indican la pertinencia de los modelos.

Palabras claves: andamios porosos; superficie mínima triplemente periódica; permeabilidad; porosidad; impresión 3D.

Abstract

In this work, the permeability property of porous scaffolds, made of polylactic acid by 3D printing using the fused deposition method (FDM), is characterized from the mathematical-statistical modeling of the relationship between porosity and permeability. The scaffolds were designed with internal morphology of triply periodic minimal surfaces of the Schwarz Diamond, Gyroid and Primitive types with three levels of porosity: 50, 60 and 70 %. Manufacturing was carried out on the commercial Wanhao 6D printer. The permeability measurement was performed in an experimental setup that complies with Darcy's law. The results for each structure fit a quadratic polynomial with a correlation coefficient greater than 98% for all cases. The normality and homoscedasticity tests indicate the relevance of the models.

Key words: porous scaffolds; triply periodic minimal surface; permeability; porosity; 3D printing