| 河海大学物联网工程学院常州市图形图像与骨科植入物数字化技术重点实验室 | |||||||
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| 名称 | 骨科植入物数字化分析与3D打印 | 邮箱 | 教育程度 | 课题组 | |||
| 代码 | 网址 | 点击访问 | 区域 | 江苏 | |||
| 学科/类别 | 工科 | 院系 | 物联网工程学院 | 学校/单位 | 河海大学 | ||
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常州市图形图像与骨科植入物数字化技术重点实验室于2015年9月通过由常州市科学技术局组织的专家会议论证，2015年10月由常州市科学技术局和常州市财政局正式立项建设，项目编号：CM20153004。2015年10月正式签订项目合同书，由依托单位河海大学常州校区负责建设，具体挂靠物联网工程学院开展日常工作和各项建设任务。 3D打印技术研究室 该研究室是在原有的机械加工实验室改建而成的3D打印技术研究室，主要进行为骨科植入物进行实物验证以及相关3D打印技术等方面的研究工作，主要设备有三轴数控加工中心1台、3D打印机3台。为开展3D打印技术开发，承接和实施重大科研项目提供了良好的科研基础条件。 骨科植入物数字化分析与3D打印 目前，FDM(熔融沉积成型)三维打印系统在医疗领域的应用日益广泛，为了满足医学领域中人工骨骼制造的多样性、准确性、快速性等多方面的需求，提出了一套骨骼成型优化的方案。针对模型在进行分段等层厚分层算法处理后表面光滑度较低的问题，（1）进行了应用于不同层厚分界处的光顺处理算法研究；（2）为了保证骨骼模型局部特征区域的成型质量，进行基于周长与法矢量的自适应层扫描速度算法研究，具体如下。 （1）不同层厚分界处的光顺处理算法研究 等层厚切片即整个模型按照同一层厚进行切片，采用等层切片时，对于特征区域外表面曲率大的模型，容易出现较明显的台阶效应。目前，主流的分层方法还是自适应分层，对于形状复杂、功能性要求不同的模型，自适应切片确定的层厚值也未必满足模型各部位的功能需要。 陈正鸣教授团队提出一种分段等层厚分层算法。根据模型的曲面特征判断出不同部位不同的精度要求，在模型的成型方向上自行将模型进行区域划分，输入高度边界值，每一区域根据各自的精度要求进行等层厚分层，这种方法既保留了模型的曲面特征，同时也降低了成型时间。 （2）基于周长与法矢量的自适应层扫描速度算法研究 为了提高模型的成型效率，有学者提出过基于周长变化率的自适应层扫描速度，其只考虑到每层轮廓周长的变化而没有考虑到模型的几何特征，对于轮廓周长大且曲率变化大的区域，若采用较大的打印速度进行打印时，跟无法保证模型的表面质量。 陈正鸣教授团队提出了基于法矢量与轮廓周长的自适应扫描速度，在保证成型质量的前提下也减少了骨骼打印时间。首先根据切片截面轮廓周长的变化控制层扫描速度，轮廓周长小层扫描速度相对较小。就每一层的打印情况而言，最优成型方向为与法向量垂直的切线方向。 选择了胫骨模型作为实验对象，结果表明提出的算法使得骨骼模型的成型质量得到了改善，对模型的成型效率也产生了较大提升，从而验证了算法的有效性。 相关研究成果有：1）童晶，许盺等，基于熔融沉积成型技术的骨骼成型优化方法，计算机应用研究，2016.6。 2）刘宏伟;张云坤;徐南伟;顾勇;童晶;王彩梅;翁益平;杨闻强.一种EBM金属3D打印个性化人体股骨假体袖套的方法 。发面专利（授权号CN201510232768.6），授权时间2017.3.15。
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