APPLICAZIONE DEL THREE NETWORK MODEL PER LA MODELLAZIONE NUMERICA DEL Poly(L-lactide-co-ε-caprolactone) (PLCL) = APPLICATION OF THE THREE NETWORK MODEL FOR NUMERICAL MODELLING OF Poly(L-lactide-co-ε-caprolactone) (PLCL)

La modellazione numerica sta diventando sempre pi¿ importante nel mondo della medicina a causa della complessit¿ dei dispositivi medici utilizzati e delle propriet¿ dei materiali per realizzarli. Ci si sta dirigendo verso un mondo sempre pi¿ incentrato sull¿utilizzo di simulazioni per sviluppare e validare modelli numerici usati per prevedere il comportamento dei dispositivi medici. In questo contesto, ¿ fondamentale simulare il comportamento meccanico non lineare dei biopolimeri e dei tessuti biologici. Uno dei materiali che viene sempre pi¿ spesso utilizzato in campo medico dovuto alle sue ottime propriet¿ biocompatibili e biodegradabili ¿ il Poly(L-lactide-co-ε-caprolactone) (PLCL). In questo progetto di tesi ¿ stato condotto uno studio sulle propriet¿ meccaniche del PLCL e successivamente l¿individuazione del modello costitutivo pi¿ adatto a descriverne il comportamento meccanico. Uno degli obiettivi della tesi ¿ stato quello di studiare i vari modelli presenti in letteratura allo scopo di valutarne i punti di forza e le limitazioni che possono ostacolare la modellazione numerica. Inizialmente ¿ stato osservato il comportamento del polimero in laboratorio, sottoposto ad un carico di trazione uniassiale ad una velocit¿ di 5 mm/min, osservandone la risposta viscoplastica. Di conseguenza, ¿ stato di fondamentale importanza incentrare la ricerca prevalentemente su modelli costitutivi di natura viscoplastica. Analizzando e confrontando vari modelli numerici presenti in letteratura, si ¿ osservato che quello pi¿ accurato ¿ il Three Network Model (TNM), implementato per la prima volta nel 2010. Questa legge costitutiva viscoplastica ¿ stata utilizzata prevalentemente per la modellazione di polimeri aventi caratteristiche simili al PLCL con ottimi risultati. Per ottenere i parametri caratteristici del materiale, ¿ stato necessario implementare il modello in MATLAB e avviare un processo di ottimizzazione dei parametri usando un algoritmo genetico per la minimizzazione dell¿errore rispetto ai dati sperimentali. La legge costitutiva modellizza il materiale come 3 network in parallelo utilizzando 10 parametri costitutivi del materiale. I parametri caratteristici del materiale sono stati successivamente inseriti in Ansys per condurre un'analisi agli elementi finiti su provini ad osso di cane di PLCL. Questa analisi ¿ stata cruciale per valutare la risposta del materiale alle sollecitazioni applicate e per confrontare i risultati con i dati sperimentali ottenuti in laboratorio. L¿analisi agli elementi finiti del provino ¿ stata utilizzata per validare il modello e garantire la sua idoneit¿ per la modellizzazione meccanica del PLCL. Attualmente, il TNM ¿ uno dei modelli pi¿ innovativi e accurati per descrivere il comportamento dei materiali viscoplastici. In questo studio, ¿ stato applicato con successo alla caratterizzazione meccanica del PLCL, ma pu¿ essere utilizzato anche per altri biopolimeri con caratteristiche simili. La sua capacit¿ di predire con precisione il comportamento meccanico viscoplastico consente di simulare con accuratezza biopolimeri fondamentali per lo sviluppo di nuovi dispositivi medici.