【摘 要】
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生物增材制造技术极大地方便了仿生及再生医学的研究发展,医疗模型多元化的前提可通过快速成型技术并依托于三维模型迅速的制造完成,其打印样品的精度、强度和形状都更贴近实
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生物增材制造技术极大地方便了仿生及再生医学的研究发展,医疗模型多元化的前提可通过快速成型技术并依托于三维模型迅速的制造完成,其打印样品的精度、强度和形状都更贴近实际所需要的医疗模型。组织工程支架作为生物增材制造的一种,其所需模型更加复杂,强度、精度等要求更加严格,所以选择性激光烧结技术成为切实可行的加工手段之一。选择性激光烧结技术材料选择多样化,并且打印时无需添加多于支撑为制作医疗模型减少了加工时间并提高了精度。由于选择性激光烧结技术的特殊性,则使得加工人工骨支架有了更新的要求。基于组织工程支架的性能及加工要求,本文将选择骨诱导活性和骨传导力较强的经基磷灰石作为基体材料,选择熔点可低温成型的聚己内酯作为主要粘结剂。制备了用于单层烧结实验不同组分配比的羟基磷灰石/聚己内酯复合粉末材料,通过单层烧结实验获得羟基磷灰石/聚己内酯复合材料的配比可行性方案,由于红外光谱中打印前后的羟基磷灰石/聚己内酯复合材料中并无新的波峰产生可得知并没有产生新的基团,打印过程为纯物理变化。分析了在打印过程中激光与粉床之间的热传导方式,并简单研究了选择性激光烧结的成型机理,并建立了传热模型、参数计算模型。以软件comsol为平台,建立羟基磷灰石/聚己内酯复合粉末材料有限元热源模型和几何模型,考量材料实际的物性参数和仿真过程的边界条件,对羟基磷灰石/聚己内酯复合粉末材料烧结过程进行多场耦合仿真分析并获得温度场数据,讨论加工参数和粘结剂配比对仿真结果的影响,为羟基磷灰石/聚己内酯复合粉末材料制备和烧结工艺参数优化提供理论支撑。采用正交试验法,利用羟基磷灰石/聚己内酯复合材料进行烧结成型,并以拉伸强度、弯曲强度、密度和尺寸精度为考量指标,对烧结件影响较大的四因素(激光功率、扫描速度、扫描间距和分层厚度)对考量指标的影向趋势进行分析,获得SLS最佳工艺参数,并利用该参数进行不同纤维素含量多孔骨支架的可行性分析及设计制造。通过测量孔隙率与压缩强度选取最佳的纤维素含量。
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