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Die additive Fertigung (AM) ist eine schnell aufkommende Technologie, die das Potenzial hat, personalisierte Gerüste für Anwendungen im Gewebeengineering mit beispielloser Kontrolle über strukturelles und funktionales Design zu produzieren. Besonders bei der Regeneration von Knochendefekten hat die komplexe Kopplung biologischer Mechanismen an die Eigenschaften der Gerüste zu einem überwiegend trial-and-error Ansatz geführt. Um dies zu mildern, kann die Form- oder Topologieoptimierung ein nützliches Werkzeug sein, um eine Gerüstarchitektur zu entwerfen, die den gewünschten Designzielen entspricht, auch wenn dies hohe Rechenkosten verursacht. Hier betrachten wir eine effiziente makroskopische Optimierungsroutine basierend auf einem einfachen eindimensionalen, zeitabhängigen Modell für die Knochenregeneration in Gegenwart eines bioresorbierbaren Polymergerüsts. Das Ergebnis des Optimierungsverfahrens ist eine Porositätsverteilung des Gerüsts, die die Steifheit des Gerüst- und regenerierten Knochensystems über die gesamte Regenerationszeit maximiert, sodass die Neigung zu mechanischem Versagen minimiert wird.
Poh et al. (Mon,) haben diese Frage untersucht.