Biomechanical and histologic evaluation of non-washed resorbable blasting media and alumina-blasted/acid-etched surfaces

Objectives: To compare the biomechanical fixation and histomorphometric parameters between two implant surfaces: non-washed resorbable blasting media (NWRBM) and alumina-blasted/acid-etched (AB/AE), in a dog model. Material and methods: The surface topography was assessed by scanning electron microscopy, optical interferometry and chemistry by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). Six beagle dogs of similar to 1.5 years of age were utilized and each animal received one implant of each surface per limb (distal radii sites). After a healing period of 3 weeks, the animals were euthanized and half of the implants were biomechanically tested (removal torque) and the other half was referred to nondecalcified histology processing. Histomorphometric analysis considered bone-to-implant contact (BIC) and bone area fraction occupancy (BAFO). Following data normality check with the Kolmogorov-Smirnov test, statistical analysis was performed by paired t-tests at 95% level of significance. Results: Surface roughness parameters Sa (average surface roughness) and Sq (mean root square of the surface) were significantly lower for the NWRBM compared with AB/ AE. The XPS spectra revealed the presence of Ca and P in the NWRBM. While no significant differences were observed for both BIC and BAFO parameters (P>0.35 and P>0.11, respectively), a significantly higher level of torque was observed for the NWRBM group (P = 0.01). Bone morphology was similar between groups, which presented newly formed woven bone in proximity with the implant surfaces. Conclusion: A significant increase in early biomechanical fixation was observed for implants presenting the NWRBM surface.

The meccano method for simultaneous volume parametrization and mesh generation of complex solids

[EN]The meccano method is a novel and promising mesh generation method for simultaneously creating adaptive tetrahedral meshes and volume parametrizations of a complex solid. We highlight the fact that the method requires minimum user intervention and has a low computational cost. The method builds a 3-D triangulation of the solid as a deformation of an appropriate tetrahedral mesh of the meccano. The new mesh generator combines an automatic parametrization of surface triangulations, a local refinement algorithm for 3-D nested triangulations and a simultaneous untangling and smoothing procedure. At present, the procedure is fully automatic for a genus-zero solid. In this case, the meccano can be a single cube. The efficiency of the proposed technique is shown with several applications...

Comparison of the meccano method with standard mesh generation techniques

[EN]The meccano method is a novel and promising mesh generation technique for simultaneously creating adaptive tetrahedral meshes and volume parameterizations of a complex solid. The method combines several former procedures: a mapping from the meccano boundary to the solid surface, a 3-D local refinement algorithm and a simultaneous mesh untangling and smoothing. In this paper we present the main advantages of our method against other standard mesh generation techniques. We show that our method constructs meshes that can be locally refined by using the Kossaczky bisection rule and maintaining a high mesh quality. Finally, we generate volume T-mesh for isogeometric analysis, based on the volume parameterization obtained by the method…

Mesh Generation for Isogeometric Analysis with T-spline

[EN]The application of the Isogeometric Analysis (IA) with T-splines [1] demands a partition of the parametric space, C, in a tiling containing T-junctions denominated T-mesh. The T-splines are used both for the geometric modelization of the physical domain, D, and the basis of the numerical approximation. They have the advantage over the NURBS of allowing local refinement. In this work we propose a procedure to construct T-spline representations of complex domains in order to be applied to the resolution of elliptic PDE with IA. In precedent works [2, 3] we accomplished this task by using a tetrahedral parametrization…

Mesh Generation and Isogeometric Analysis

[EN]We present advances of the meccano method [1,2] for tetrahedral mesh generation and volumetric parameterization of solids. The method combines several former procedures: a mapping from the meccano boundary to the solid surface, a 3-D local refinement algorithm and a simultaneous mesh untangling and smoothing. The key of the method lies in defining a one-to-one volumetric transformation between the parametric and physical domains. Results with adaptive finite elements will be shown for several engineering problems. In addition, the application of the method to T-spline modelling and isogeometric analysis [3,4] of complex geometries will be introduced…

T-spline parameterization of 2D geometries based on the meccano method with a new T-mesh optimization algorithm

[EN]We present a new method, based on the idea of the meccano method and a novel T-mesh optimization procedure, to construct a T-spline parameterization of 2D geometries for the application of isogeometric analysis. The proposed method only demands a boundary representation of the geometry as input data. The algorithm obtains, as a result, high quality parametric transformation between 2D objects and the parametric domain, the unit square. First, we define a parametric mapping between the input boundary of the object and the boundary of the parametric domain. Then, we build a T-mesh adapted to the geometric singularities of the domain in order to preserve the features of the object boundary with a desired tolerance…

Tetrahedral mesh optimization combining boundary and inner node relocation and adaptive local refinement

[EN]This work introduces a new technique for tetrahedral mesh optimization. The procedure relocates boundary and inner nodes without changing the mesh topology. In order to maintain the boundary approximation while boundary nodes are moved, a local refinement of tetrahedra with faces on the solid boundary is necessary in some cases. New nodes are projected on the boundary by using a surface parameterization. In this work, the proposed method is applied to tetrahedral meshes of genus-zero solids that are generated by the meccano method. In this case, the solid boundary is automatically decomposed into six surface patches which are parameterized into the six faces of a cube with the Floater parameterization...

Surface insertion in a tetrahedral mesh using the meccano method

[EN]This work presents an innovative method to insert an open surface in a tetrahedral mesh. The insertion of a surface in a mesh can be done with 2 different approaches: introduce the surface to the geometry before generating the mesh, or insert the surface once the mesh is generated. This work uses the second approach. Essentially, the surface is first approximated by a set of faces of the existing mesh. This set is refined to obtain a more accurate approximation. Finally, the set is processed to satisfy some topological properties and projected to the actual surface. The strategy is based on a mesh generated by the Meccano Method…

Un metodo multilivello per la semplificazione di mesh poligonali da scanner 3D

L'algoritmo di semplificazione proposto in questa tesi agisce in modo iterativo su due livelli, in una prima fase alla mesh viene applicato un operatore di smoothing e alla mesh così elaborata viene poi applicata la decimazione. L'alternanza di questi due operatori permette di avere mesh semplificate che mantengono però una qualità maggiore rispetto al risultato che si avrebbe invece applicando solo la decimazione. A partire da una mesh ad alta risoluzione, ad ogni iterazione viene quindi creata una mesh con una risoluzione inferiore fino all'ultima iterazione che produce la mesh coarse (a bassa risoluzione) desiderata. Si viene quindi a creare una struttura di semplificazione multilivello, utile in molte applicazioni di computer graphics.

Un approccio all'integrazione di mesh e nurbs

Viene sviluppata in XCSurf, un pacchetto di XCModel, una struttura dati chiamata B-Rep il cui scopo è quello di poter accogliere sia geometrie mesh che nurbs. La struttura B-Rep è stata progettata nel lavoro di tesi di F.Pelosi a seguito del riscontro di diverse analogie fra la struttura winged-edge (per mesh) e la struttura B-Rep (per nurbs). In questa tesi viene sviluppata ed integrata ulteriormente. Il punto di arrivo è la possibilità di attaccare due modelli qualsiasi (Nurbs + Nurbs, Mesh + Nurbs, Mesh + Mesh), deformando opportunamente le parti da attaccare, ma mantenendo tutte le informazioni in un'unica struttura.

Add-on in blender per la deformazione di mesh poligonali

L’idea da cui nasce questa tesi è quella di introdurre in Blender un Add-on in linguaggio Python che permetta di applicare alcune deformazioni di tipo surface-based a mesh poligonali. Questa tipologia di deformazioni rappresentano l’alternativa alle deformazioni di mesh poligonali tramite rigging ( cioè l’aggiunta di uno scheletro per controllare e per animare la mesh) e caging (cioè l’utilizzo di una struttura di controllo di tipo reticolare che propaga la sua deformazione su un oggetto in essa immerso), che di solito sono le prescelte in computer animation e in modellazione. Entrambe le deformazioni indicate sono già estremamente radicate in Blender, prova ne è il fatto che esiste più di un modificatore che le implementa, già integrato in codice nativo. Si introduce inizialmente la tecnica di deformazione di mesh poligonali tramite elasticità discreta, che è stata realizzata, quindi, presenteremo diverse metodologie di deformazione. Illustreremo poi come modellare, creare ed editare delle mesh in Blender. Non ci soffermeremo su dettagli puramente dettati dall’interfaccia utente, cercheremo invece di addentrarci nei concetti e nelle strutture teoriche, allo scopo di avere le basi logiche per definire una Add-on che risulti veramente efficace e utile all’interno del sistema di modellazione. Approfondiremo la struttura di due modificatori chiave per la deformazioni di mesh : Lattice Modifier e Mesh Deform Modifier che implementano una metodologia di tipo space-based. Infine ci concentreremo sulla parte di scripting Python in Blender. Daremo un’idea delle strutture dati, dei metodi e delle funzioni da utilizzare per interagire con l’ambiente circostante, con i singoli oggetti ed in particolare con le Mesh e daremo un esempio di script Python. Andremo infine a descrivere l’implementazione della deformazione elastica mediante add-on Python in Blender.

Una libreria OpenGL per la selezione e editing di mesh poligonali

Nel mondo Open Source, la libreria grafica OpenGL è oggi ampiamente utilizzata in svariati settori come l'animazione 2D/3D, la modellazione CAD o nello sviluppo di videogiochi. A causa dei suoi innumerevoli usi e dell'astrazione che OpenGL permette di ottenere su diversi ambienti grafici, lo sviluppatore - che la utilizza - è vincolato a cercare librerie di supporto al fine di sfruttarne al meglio le potenzialità. Questa tesi si configura su questi presupposti, presentando una libreria di selezione e editing di mesh 3D basata su OpenGL. La libreria, chiamata libEditMesh, sfrutta il meccanismo geometrico del RayPicking permettendo all'utilizzatore di identificare col mouse punti, facce e lati di solidi in scena. La tesi si articola sostanzialmente in due parti: nella prima vengono proposte alcune soluzioni ad-hoc sviluppate su applicazioni già esistenti nel panorama openSource, e non; nella seconda vengono esposti gli algoritmi e funzioni implementate in libEditMesh.

Modellazione di mesh tramite operatori booleani

Nella computer grafica, nell’ambito della modellazione geometrica, si fa uso delle operazioni booleane tra solidi per la manipolazione e la creazione di nuovi oggetti. Queste operazioni, quali unione, intersezione e differenza, vengono applicate alle superfici degli oggetti 3D esattamente come si fa su altri insiemi. In questo modo si riescono ad ottenere nuove forme complesse come combinazione delle altre, che sono in genere più semplici. Ciò che è stato realizzato in questo lavoro di tesi si colloca all’interno di un progetto preesistente, realizzato per consentire la manipolazione di modelli tridimensionali mediante l’utilizzo di operatori booleani: Mesh Glue. In questo lavoro, si è estesa la logica dell’applicazione degli operatori booleani, presente in Mesh Glue, per poter gestire anche scenari con mesh che presentano facce in tangenza. Inoltre, si è inserito Mesh Glue all’interno di un progetto più grande: Mesh Craft. Mesh Craft è un progetto che consiste in un ambiente di modellazione che utilizza come sistema di input il Leap Motion Controller, un dispositivo capace di identificare le dita di una mano e seguirne i movimenti con alta precisione.