激光选区融化成形多孔硬骨支架的建模、仿真及实验研究

Xu Shubo,Meng Zixiang,Liu Peng,Ren Guocheng,Jing Cainian

RARE METAL MATERIALS AND ENGINEERING（2020）

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摘要

金属3D打印技术成为当前最具有发展潜力和发展前景的工业制造技术之一,通过激光选区融化(SLM)技术,选取合理的烧结参数,将金属粉末烧结成型.建立了不同孔径的多孔支架复杂三维模型,并通过有限元分析进行应力、应变的模拟分析,获得了优化后的多孔支架三维模型,为后续的实验研究分析建立理论基础,然后通过SLM烧结技术制备316L不锈钢多孔支架,通过后期热处理实验、压缩试验、金相实验,对多孔试样进行力学性能分析、硬度测试以及表面微观组织分析.通过模拟分析获得优化后的多孔支架孔径尺寸,获得了更适于人体骨骼缺损部位承重的多孔支架,可对后续研究进行指导.实验研究发现300 μm孔径支架强度和弹性模量都高于天然骨,而成形多孔结构的金属件保证了骨骼修复体的生物力学性能,具有良好的力学性能.

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关键词

3D printing,selective laser melting,finite element simulation,porous scaffolds,mechanical property

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