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用于生物医学的新型多孔Ti6Al4V植入物的仿生设计和3D打印

Bionic mechanical design and 3D printing of novel porous Ti6Al4V implants for biomedical applications

摘要目的:多孔结构植入体在骨科修复领域具有极大的应用前景.本研究提出了一种在结构与力学性能方面更贴近人体骨组织的多孔Ti6Al4V植入体.创新点:针对骨组织的结构特点,提出了"分层设计"理念,以期更好地模拟皮质骨和松质骨的结构.除了结构相似以外,这种植入体在力学性能和结构稳定性方面同样具有优势.方法:将传统多孔植入体三维晶胞设计方法转化为二维设计理念,设计出一种分层杆连接多孔结构,并利用选择性激光熔融(SLM)技术打印出样品;然后通过光学显微镜评测打印效果,利用单轴压缩试验研究分析样品的力学性能;最后利用有限元方法分析多孔结构的结构稳定性.结论:本研究所设计的新型分层杆连接结构可以通过SLM实现高质量的打印,且尺寸合理,力学性能与骨组织相接近,结构稳定性优于传统多孔结构.这种新型多孔结构植入体在骨缺损修复领域具有较好的潜在应用前景.

作者单位 Key Laboratory of E&M (Zhejiang University of Technology), Ministry of Education & Zhejiang Province, Hangzhou 310023, China ^[1] Department of Oral and Maxillofacial Surgery, School of Dental Medicine, Case Western Reserve University, Cleveland, OH 44106, USA ^[2] Head and Neck Surgery, Zhejiang Cancer Hospital, Hangzhou 310022, China ^[3] Oral and Maxillofacial Surgery, Stomatology Hospital Affiliated to Zhejiang University School of Medicine, Hangzhou 310006, China ^[4] Department of Stomatology, People's Hospital of Quzhou, Quzhou 324000, China ^[5]

关键词分层片状杆连接多孔结构(LSRCMS)多孔Ti6Al4V植入体骨缺损修复选择性激光熔融(SLM)机械性能有限元分析 Layered slice and rod-connected mesh structure (LSRCMS)Porous Ti6Al4V implant Bone defect repair Selective laser melting (SLM)Mechanical properties Finite element analysis

医学主题词性(Sex)激光(Lasers)医学(Medicine)有限元分析(Finite Element Analysis)力学(Mechanics)

分类号 TH781

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发布时间 2019-07-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

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