منابع مرجع:

ASTM F3047M: راهنمای استاندارد برای آزمون سایش مفصل ران نوع سخت-بر-سخت در شرایط بارگذاری سنگین
(Standard Guide for High Demand Hip Simulator Wear Testing of Hard-on-Hard Articulations)

ISO 14242-1: پروتزهای مفصل ران  بارگذاری و جابجایی در ماشین‌های آزمون سایش
(Implants for Surgery – Wear of Total Hip Joint Prostheses – Part 1: Loading and Displacement Parameters for Wear Testing Machines)

استاندارد ASTM F3047M راهنمایی جامع برای انجام آزمون سایش در پروتزهای مفصل ران از نوع سخت-بر-سخت (Hard-on-Hard) تحت شرایط بارگذاری سنگین و غیرمعمول (High-Demand Conditions) ارائه می‌دهد.

این استاندارد به عنوان مکملی برای ISO 14242-1 توسعه یافته است تا رفتار سایش مفصل ران را در شرایط بحرانی‌تر و نزدیک‌تر به محیط واقعی بدن انسان ارزیابی نماید.

هدف آزمون:

هدف از اجرای آزمون سایش با شرایط سنگین، بررسی دوام و پایداری تماس مفصلی در شرایطی است که از نظر مکانیکی فراتر از الگوی راه‌رفتن معمول (Normal Walking Gait) هستند.
این آزمون به‌ویژه برای سیستم‌های فلز-بر-فلز (MoM) و سرامیک-بر-سرامیک (CoC) کاربرد دارد.

ویژگی‌ها و شرایط آزمون:

مطابق با ASTM F3047M، آزمون سایش باید شامل پارامترهای زیر باشد:

زاویه زیاد کاپ مفصل (High Cup Inclination): بررسی اثر افزایش زاویه قرارگیری کاپ روی توزیع تماس و شدت سایش.

بارگذاری لبه‌ای (Edge Loading): شبیه‌سازی شرایطی که تماس بین سر و کاپ به ناحیه لبه منتقل می‌شود.

سایش ناشی از ذرات خارجی (Third-Body Wear): بررسی تأثیر وجود ذرات ساینده در مایع شبیه‌ساز مفصل.

میکروجدایش (Microseparation): شبیه‌سازی لغزش‌های جزئی بین سر و کاپ هنگام چرخه‌های بارگذاری متوالی.

در تصویر مربوط به این آزمون، موقعیت قرارگیری کاپ با زاویه شیب زیاد (High Inclination Angle) نمایش داده شده است.

روش انجام آزمون:

آزمون سایش در شرایط سنگین با استفاده از شبیه‌ساز مفصل ران (Hip Joint Simulator) انجام می‌شود.
نمونه‌ها با زاویه و بارگذاری مشخص نصب شده و تحت حرکات سه‌محوره (خمشی، چرخشی و فشاری) مشابه حرکت مفصل ران انسان قرار می‌گیرند.
در طول آزمون، نرخ سایش با اندازه‌گیری وزن از دست‌رفته در فواصل زمانی مشخص (مثلاً هر 0.5 میلیون چرخه) ارزیابی می‌شود.

کاربرد و اهمیت:

اجرای آزمون ASTM F3047M برای موارد زیر اهمیت دارد:

ارزیابی عملکرد ایمپلنت‌ها در شرایط حرکتی پرتنش مانند ورزش یا فعالیت‌های فیزیکی شدید،

شناسایی نواحی مستعد سایش لبه‌ای و خستگی سطحی،

و بهینه‌سازی طراحی هندسی سر و کاپ مفصل برای افزایش طول عمر مفصل مصنوعی.

در آزمایشگاه پارس، آزمون‌های سایش تحت شرایط High-Demand با استفاده از شبیه‌سازهای چندمحوره پیشرفته انجام می‌شود.
این تجهیزات امکان کنترل دقیق زاویه نصب، دامنه حرکت، فشار تماس، و محیط روان‌کننده را فراهم کرده و نتایج شامل نرخ سایش، الگوی تماس و تغییرات سطحی به‌صورت دقیق گزارش می‌شود.