Аспирантка ОмГТУ планирует внести свой вклад в развитие медицины

Аспирантка машиностроительного института опорного вуза Омской области Дарья Балова уже более трех лет работает над изучением процессов обработки титановых сплавов на микроуровне. Именно этой теме посвящена ее кандидатская диссертация, которую она планирует защитить через год. На данный момент Дарья работает над разработкой фрез для использования их в медицине, а также занимается моделированием процессов вворачивания головки винта в кость при хирургических операциях.

В ОмГТУ уже изготавливают импланты для остеосинтеза – хирургического соединения костных отломков при помощи различных фиксирующих конструкций, обеспечивающих длительное устранение их подвижности. Сотрудники Клинического медико-хирургического центра обратились в наш университет с целью решить проблему, лежащую перед травматологами-ортопедами.

На сегодняшний день в медицине используются винты, которые при установке в кость человека часто ломаются или деформируются. Это, в свою очередь, увеличивает время операции, расходует больше инструментов и может нанести вред здоровью. Задачей Дарьи стало усовершенствовать конструкцию винтов, использующихся при хирургических операциях.

Дарья Балова, аспирантка ОмГТУ:  «С 1 курса аспирантуры я начала заниматься этой темой, и это практически не касалось той области, в которой я работала ранее. В ходе исследования я поняла, что важную роль играют не только геометрические параметры винтов, но и большое значение имеет то, как эти винты получены. Чаще всего они изготавливались путем обработки давлением, то есть их штамповали на станках. Данный способ закладывает достаточно серьезные деформации в материале. Поскольку мы на кафедре занимаемся металлообработкой, решили использовать метод лезвийной обработки с помощью фрез. Изучив конструкции винтов, был сконструирован новый винт, у которого профиль углубления под ключ выполнен в форме скругленного треугольника. Во время испытаний было выяснено, что такой вид винта снижает количество поломок при вворачивании его в твердую поверхность. Кроме того, одной из проблем стало поверхностное напряжение, которое остается в винте после его изготовления. Стандартные фрезы не позволяют получать требуемое качество обработанной поверхности, они не рассчитаны на то, чтобы снимать слой металла порядка 2-3 мкм. Вместе с моим научным руководителем, профессором кафедры «Металлорежущие станки и инструменты» Денисом Реченко мы решили совершенствовать имеющиеся у нас фрезы разных производителей. На данный момент мы пришли к конструкции фрезы с разными углами подъема винтовой канавки. После чего наши коллеги из Томского политехнического университета измерили остроту режущей кромки этих фрез. Результаты получились достаточно хорошие. Путем таких исследований мы добились того, что сейчас можем обрабатывать даже титан, который очень сложно поддается какой-либо механической обработке. Конечно, я хотела бы, чтобы моя разработка принесла пользу не только для меня в качестве объекта исследования моей научной работы, но и была практически использована в производстве. У нас уже получен патент на винт для остеосинтеза со специальным профилем под ключ, а также подана заявка на фрезу для обработки на микроуровне. Надеюсь, что патент будет Евразийский, что позволит использовать разработку не только на территории России, но и в странах ближнего зарубежья».

Данный метод обработки титановых сплавов можно использовать не только в медицине, но и в машиностроении, автомобилестроении и других областях. Результаты данных исследований позволят перейти на качественно новый уровень лезвийной обработки, так как разработанный инструмент способен осуществлять обработку с глубинами резания порядка 3-5 мкм. Данный процесс на сегодняшний день возможен только при применении шлифовальных операций, которые являются достаточно дорогостоящими и вносят дефекты в поверхностный слой детали, что негативно сказывается на дальнейшей эксплуатации.

Напомним, что в июле Дарья выиграла конкурс на назначение стипендии Губернатора Омской области для учащихся высших учебных заведений, которая выдается за успехи в учебной, научно-исследовательской и творческой деятельности, а также за активное участие в общественной жизни.