拓优化设计和处理3D打印的生物固定骨板应用于下
Xiaoyu Zhou1, Guoqing Zhang2, Aibing Huang3
1Department of Mechanical Design and Manufacturing, School of Mechanical and Electrical Engineering, Zhoukou Normal University, Zhoukou, Henan, 466000, China. vzhouxy@sohu.com.
BMC oral health
|November 4, 2025
概括
研究人员使用拓优化和格子结构开发了一个个性化的3D打印下骨板. 这种新的方法显著降低了板材重量,同时提高了机械性能,改善了应力分布和减轻了应力屏蔽效应,从而改善了患者的治疗结果.
科学领域:
- 生物材料工程 生物材料工程
- 添加剂制造 添加剂制造 添加剂制造
- 整形外科手术 整形外科手术
背景情况:
- 当前下骨板经常面临完美适合,机械兼容性和生物相容性方面的挑战.
- 刚性植入物可以产生压力屏蔽效应,阻碍骨的自然愈合.
- 在重建外科手术中,个性化植入物对于最佳的患者特定治疗至关重要.
研究的目的:
- 设计和制造一个个性化的生物固定下骨板,具有更好的匹配,机械性能和生物相容性.
- 为了优化骨板设计,使用拓优化和格子结构来提高性能.
- 为了评估3D打印个性化骨板的机械性能和适合性.
主要方法:
- 结合逆向和前向工程方法用于下骨板建模.
- 在八个工作条件下进行压力分析,并在最极端条件下应用拓优化.
- 用六面格子填充了优化的结构,并使用选择性激光化 (SLM) 设备制造了骨板.
主要成果:
- 拓优化和格子填充使板材重量减少了49% (从5.47g降至2.82g).
- 最大应力增加了64% (214.1 MPa到350.9 MPa),最大位移增加了45.78% (0.6669毫米到0.9722毫米).
- 3D打印的板块呈现出光滑的表面,清晰的孔隙结构,出色的粘合,与下模型紧密相匹配.
结论:
- 优化和格子填充的3D打印个性化下骨板有效地减轻了压力屏蔽效应.
- 制造的板材符合适配,安装和结构完整性的要求.
- SLM技术为制造患者特定的生物固定骨板提供了坚实的基础.
