为生物仿真骨制造的分层梯度罗姆比克十二方体复合结构,通过选择性激光化制造
Yun Zhai1, Tianyuan Zhong1, Shuangquan Guo2
1School of Mechanical Engineering, Dalian Jiaotong University, Dalian 116028, China.
Micromachines
|June 27, 2025
概括
通过选择性激光化 (SLM) 制造的渐变多孔骨板提供了更好的机械性能和骨组织兼容性. 这些梯度结构增强了力传输控制,并模仿了天然的骨结构.
科学领域:
- 生物材料工程 生物材料工程
- 整形外科植入物 整形外科植入物
- 添加剂制造 添加剂制造 添加剂制造
背景情况:
- 毛孔骨植入物对于骨组织再生至关重要.
- 渐变结构显示了增强骨组织整合的前景.
- 梯度和均的多孔结构之间存在有限的比较研究.
研究的目的:
- 使用选择性激光化 (SLM) 制造和分析一个渐变复合材料Ti6Al4V部骨板.
- 为了研究梯度与均多孔结构的机械性质.
- 为了比较梯度结构的力传递特性与自然骨.
主要方法:
- 使用SLM与形十二面体单元细胞制造梯度Ti6Al4V骨板.
- 使用阿什比·吉布森公式调整毛孔度 (22.02-94.37%) .
- 通过压缩试验和剪切负荷模拟进行机械性能分析.
主要成果:
- 弹性模块控制在0.09-5.43GPa之间;最大承压强度为216.1MPa.
- 梯度结构在剪切负荷下表现出受控的应力分布,具有外部弹性和内部刚性.
- 与非梯度模型相比,梯度结构在力传输上表现出更好的控制.
结论:
- 由SLM制造的渐变多孔骨板提供可调节的机械性能,模仿自然骨.
- 梯度结构比均结构提供了增强的机械性能和更好的力传输控制.
- 这些发现支持进一步研究骨科应用中各种杆状单元细胞的梯度设计.


