面向基于Voronoi结构的随机多孔骨植入材料的小孔结构参数化建模方法研究

目的探讨基于3D Voronoi结构的随机多孔骨植入材料建模参数与实际小孔结构参数之间的数学关系,并研究一种针对此类小孔结构的参数化建模方法,使其获得更准确的小孔结构。方法本文利用Rhinoceros三维建模软件配合Grasshopper插件进行了基于3D Voronoi结构的随机多孔骨植入材料的参数化建模研究,提出"等效体积球"方法拟合孔径,并通过析因实验获得了建模参数与实际小孔结构参数之间的数学关系,设计了一种控制模型平均孔径和孔隙率的参数化建模方法;为验证方法的有效性,使用上述建模软件设计了建模程序,并用选区激光熔化(SLM)工艺和316 L不锈钢粉末对其创建的多孔模型进行了制备,并测量了样件的实际孔径和孔隙率。结果本文设计的建模程序成功创建了一系列平均孔径为500~1 000 m,孔隙率为60%~80%的随机多孔模型;其中,小梁直径≥182 m的模型实现了SLM成形,成形样件呈现出较为明显的Voronoi随机孔隙结构,且其实际平均孔径与设计值的相对误差仅为8%,而实际孔隙率与设计值的绝对误差仅为±1.2%,与设计参数吻合度较高。结论本文设计的参数化建模方法有效地控制了随机多孔模型的小孔结构参数,为制备具有准确孔隙参数的随机多孔植入物提供了一种可行的方法。

基于ANSYS Icepak的FDM 3D高温打印机喷头散热优化研究

FDM打印中,不合理的温度场分布会导致喷头堵塞和物料供给不通畅,最终影响打印质量。针对此问题,提出了一种喷头散热优化方案,在原有喷头结构上采用风扇对喷头关键区域进行集中散热。分别对优化前后的喷头进行热力学仿真实验和打印实验,对比结果表明:优化后的喷头温度场分布有明显改善,喉管关键区域温度有明显下降,在显微镜下观察打印件结构,打印质量有显著提高。