基于TRIZ理论的3D打印抗震模型设计与制作

目前,市面抗震模型存在整体性不足、节点设计不科学等问题,文章基于TRIZ理论提出具有创新性、系统性、普适性的技术发明方法论,结合大众的主观经验与技术手段解决问题,利用矛盾分析法、物—场模拟法系统地剖析现有模型的构造柱及圈梁等关键节点,进行创新改动。结果表明,3D打印抗震模型具有更好的整体性,且可以更真实地模拟地震情景。

基于正逆向设计结合的3D打印实践教学

以装配体零件为载体,以正逆向设计结合为思想,以项目式教学为依托的3D打印实践教学项目,引导学生自主创新,注重产品质量。实践过程中部分零件采用正向设计并打印制作成型,其余零件则采用逆向设计并打印制作成型,组装获得完整装配体。教学实施效果表明,实践环节中的产品废品率显著下降,同时学生的课堂参与度显著提升。基于正逆向设计结合的教学方法突破传统的3D打印实践教学思路,锻炼了学生项目管理、自主创新、主动思考解决问题等综合能力,贯彻落实了学生质量观意识的培养。

3D打印技术在创伤性骨折中的应用

背景:3D打印技术可根据患者实际病情和治疗需求设计构建模型、手术导板和个性化植入体或固定物,在创伤性骨折修复中展示了巨大的应用前景。目的:综述3D打印技术在创伤性骨折中的应用。方法:检索Web of science、PubMed和中国知网数据库2020-2024年发表的创伤骨科领域3D打印技术应用的相关文献,英文检索词为“traumatic fracture,3D printing technology,digital model,surgical guide”,中文检索词为“创伤性骨折,3D打印技术,数字模型,手术导板”,经筛选和分析,最终纳入60篇文献进行分析。结果与结论:①创伤性骨折是各种致伤因素导致的骨骼连续性中断和完整性破坏的骨折现象,以可靠方案提高复位愈合效果,已成为骨外科相关研究领域亟需解决的热点问题;②3D打印技术是以数字模型数据为基础的,运用粉末状金属或聚合物等可黏合成型材料以立体光刻、沉积建模和光聚合物喷射等形式制造满足需求三维实体的技术,在数字骨科生物医学领域应用广泛;③3D打印技术在疾病诊断、术前规划、重建骨折三维模型、定制骨科植入体、定制固定支具及假肢、手术导板制作和骨缺损修复等方面发挥了显著的优势,可根据患者实际病情和治疗需求设计构建模型、手术导板和个性化植入体或固定物,为创伤性骨折的治疗提供了新的思路。

肾及肾上腺肿瘤高仿真3D打印模型在泌尿外科住院医师规范化培训教学中的应用效果

目的探讨肾及肾上腺肿瘤高仿真3D打印模型在泌尿外科住院医师规范化培训教学中的应用效果。方法将40名参加泌尿外科住院医师规范化培训的医师随机分为试验组和对照组,每组20名。收集肾及肾上腺肿瘤的CT影像资料,打印成高仿真3D模型。给予对照组传统教学,给予试验组传统教学联合高仿真3D打印模型教学。教学结束后,比较两组医师的理论知识考核成绩和对教学方法的评价。结果试验组医师的理论知识考核成绩,以及学习兴趣、解剖认识、知识记忆、医患沟通、临床思维、教学满意度条目得分高于对照组(P<0.05)。结论高仿真3D打印模型可以直观展示肾及肾上腺肿瘤的立体解剖结构,有助于加深医师对相关知识的理解、记忆,提高教学质量,是一种有效的教学方法。

3D打印模型结合翻转课堂在脊柱外科微创培训中的应用

目的探讨翻转课堂联合3D打印模型教学在脊柱外科微创培训中的应用效果。方法选择2020年5月—2022年5月在浙江大学医学院附属第二医院脊柱外科微创中心进修的42名学员为研究对象,随机分为研究组和对照组,研究组21名进修学员采用翻转课堂联合3D打印模型教学,对照组21名进修学员采用单纯翻转课堂方法进行授课讲解。2组学员分别进行了出科考试测验和满意度问卷调查。结果2组进修学员培训前检测成绩、微创理论知识成绩,差异无统计学意义(P>0.05)。研究组学员在培训结束后其出科脊柱微创临床知识成绩及微创基本技能操作、微创手术技巧提高和总体满意度均高于对照组,差异均有统计学意义(P<0.05)。结论应用3D打印模型教学结合翻转课堂可明显提高脊柱外科进修学员的学习质量和总体满意度,提升脊柱微创培训的效果。为脊柱外科微创培训的一种新型教学模式。

3D打印模型联合PBL教学法在脊柱肿瘤教学中的应用研究

目的 探讨3D打印模型联合以问题为基础的教学法(problem-based learning,PBL)在研究生脊柱肿瘤临床教学中的应用效果。方法 纳入2022年3月至2023年3月,在首都医科大学附属北京天坛医院骨科参加规范化培训的研究生32名作为研究对象,分为试验组(n=16)和对照组(n=16)。试验组采用PBL与3D打印模型相结合的脊柱肿瘤教学模式,对照组同样采用PBL教学模式,但仅使用常规解剖模型进行讲解。分别对2组学生进行脊柱肿瘤专业理论考核及临床技能考核,通过问卷获得学生的教学满意度调查。结果 试验组学生的考核成绩中位数为92.0(90.0,93.0)分,高于对照组学生的87.5(85.3,90.8)分,差异有统计学意义(P <0.05)。试验组学生的教学满意度高于对照组学生,差异有统计学意义(P <0.05)。结论 基于3D打印模型和问题导向型学习PBL的研究生脊柱肿瘤教学改革研究,能够更好调动研究生学习主动性,提升学生骨科专业理论知识成绩、产生更好的教学效果和反馈。

基于3D打印模型的案例教学方法在气管插管教学中的应用

目的探讨基于3D打印模型的案例教学方法(case-based learning,CBL)在气管插管教学中的应用效果。方法采用整群抽样方法,选取2019年1月—2022年1月在浙江省丽水市人民医院进行临床实习的温州医科大学2015级、2016级、2017级五年制临床医学专业80名学生为研究对象。采用随机数字表法,将80名学生分为试验组和对照组,每组40名学生。试验组学生采用基于3D打印模型的案例教学方法,对照组学生采用传统教学方法。教学结束后,通过理论知识、操作技能考核成绩和问卷调查结果,比较两组学生各自教学方法的实施效果。两组学生按照不同级次分批进行教学和考核。结果理论知识考核结果显示,试验组学生成绩[(45.23±2.66)分]优于对照组学生[(40.94±3.41)分],其差异具有统计学意义(P<0.05);操作技能考核结果显示,试验组学生成绩[(48.26±2.33)分]优于对照组学生[(42.89±3.25)分],其差异具有统计学意义(P<0.05)。问卷调查结果显示,在学习兴趣、学习效率、主动的互动、知识掌握程度、总体教学满意度5个方面,试验组学生的评分均高于对照组学生,其差异均具有统计学意义(均P<0.05)。结论基于3D打印模型的案例教学方法,与传统教学方法相比,可以为学生带来全新的立体视觉感受和模拟体验,有助于提高学生的学习兴趣和效率,有助于学生将理论知识和操作技能掌握得更加牢固,教学满意度更高,值得进一步深入研究与推广应用。

3D金属打印机设计评价研究

为了使产品能够更好的满足企业的生产需求,进一步降低设计、制造过程中的成本风险,结合企业实际需求,针对3D金属打印机设计三个方案,并对设计方案进行评价排序。首先采用SET分析法通过问卷与访谈的形式获取用户需求,发现产品的市场机会缺口,然后使用AHP法确定指标元素,由专家打分建立判断矩阵,确定权重进而建立3D金属打印机设计的评价模型,最后使用组合赋权和TOPSIS法对3D金属打印机设计方案进行评价,并对三个方案进行排序,选择评分最高的作为最终的设计方案。结果表明,该方法能够更加快速、有效的确定最优设计方案,同时也为其他产品的创新设计提供了思路。

3D打印实物模型在颈椎疾患住院医师规范化培训教学中的应用和探讨

目的探讨3 D打印实物模型在提高颈椎疾患住院医师规范化培训(简称住培)教学效果中的作用。方法选取参加骨科住培的颈椎疾患学习的住院医师80名为研究对象,随机分为两组,观察组(40人)以幻灯讲解加3 D打印实物模型教学,对照组(40人)采用幻灯讲解教学。课后即时和课后1月分别对住院医师的知识掌握情况和诊疗技术进行现场测试,利用问卷的形式对住院医师的满意度和参与兴趣(10分法)进行调查。结果课后即时观察组的知识掌握情况和对照组相当(P>0.05),但是观察组的诊疗技术测试成绩显著高于对照组(P<0.05),观察组的满意度和参与兴趣评分均显著高于对照组,两者对比差异有统计学意义(均P<0.05);课后1月时,观察组的知识掌握情况和诊疗技术测试成绩均显著高于对照组(均P<0.05)。结论3 D打印实物模型应用于颈椎疾患住培的带教中,可显著提高教学效果,提升住院医师的满意度和参与兴趣,值得在住培教学中推广。

3D打印技术在舰船管系三维建模设计中的应用

为提升复杂结构舰船管系的设计灵活性,研究3D打印技术在舰船管系三维建模设计中的应用。利用CAD软件建立舰船管系的二维模型,依据舰船管系三角面片的交线段,确定舰船管系的点、线、面关系,将其转换为舰船管系三维模型。将舰船管系三维模型,导入切片软件中,利用切片引擎运行3D打印切片引擎增强处理算法,切片处理舰船管系三维模型,输出舰船管系三维模型的Gcode代码文件。将Gcode代码导入3D打印机,采用Z字填充法填充舰船管系3D打印材料,实现舰船管系模型的3D打印。实验结果表明,该方法可以精准打印舰船管系三维模型,打印结果的尺寸偏差小,提升了舰船管系设计的灵活性。

3D打印机换料装置设计

3D打印技术是利用三维设计的数据,通过3D打印设备,将一层层的材料堆积成实体原型。3D打印设备在打印过程中,需要不断地更换材料从而达到实现连续打印,虽然在现有技术中,3D打印机的换料装置,能够快捷地拆装换料槽,以便换料槽的清洗,但是这些方式每次换料时,都需要打开最外侧的料箱,才能通过换料斗向换料槽内部投入材料,进行换料时操作麻烦,不方便使用。文章以3D打印机的使用材料为切入点,以设备创新为依托,以增材制造技术为手段,开展换料结构的研究,为设备的结构优化设计与快速响应成型提供可靠的技术路径,对提高打印效率、减少换料时带来的环境污染等具有科学指导意义。

基于钛合金(TC4)材料的义齿逆向设计及3D打印技术分析

3D打印技术为义齿的设计和制造带来了新的思路和方法。逆向设计是3D打印技术的核心之一,可以根据患者的口腔模型反推设计方案,以确保义齿在功能、美学和稳定性等方面符合患者的需求。此外,3D打印技术还可以实现个性化制作,满足患者个体化需求。因此,对基于钛合金(TC4)材料的义齿逆向设计及3D打印技术进行了分析和研究。

数智融合环境下AIGC技术赋能3D打印共享平台设计研究

研究以3D打印共享平台设计为例,探讨了数智环境下AIGC技术如何赋能设计应用。首先,分析了数智融合环境和AIGC技术的概念、特点和原则。其次,以3D打印共享平台设计为例,运用问卷调查、任务测试和KANO模型等方法收集用户需求,绘制用户画像,并通过用户体验地图和服务蓝图不断优化平台设计。最后,借助AIGC技术辅助设计了共享平台界面设计、Logo及IP形象等成果。因此,研究在整个设计过程中充分利用了AIGC技术,为3D打印共享平台设计赋能,并论证了数智融合环境下AIGC技术在设计领域应用的可行性,具有重要的现实意义。

陶泥3D打印技术在陶瓷产品设计中的运用分析

陶泥3D打印技术是一种创新的陶瓷制品制作方法,它基于挤出成型原理,通过打印机精确控制陶泥材料的挤出和堆积,实现三维物体的构建。该技术提高了制作效率和精度,赋予设计师更大的自由度,同时减少了材料浪费。然而,它在三维建模、材料与工艺控制方面存在挑战,如模型稳定性、支撑结构设计、材料含水率控制等。在设计过程中,需要注意壁厚、支撑结构和底部处理等问题,以确保打印质量和产品的艺术性。

基于FDM工艺的多功能3D打印机结构设计

该文针对传统3D打印机对于零部件的打印精度、加工效率以及许多异形曲面结构打印难以达到加工需求,且设备在运作时还会发热振动,产生噪音等问题进行优化,采用Creo软件设计一种基于熔融沉积制造(FDM)工艺且具备打印、打磨、清扫功能的3D打印机,并对多个零部件3D模型进行仿真和力学分析,分析喷头的温度场分布及五孔连接盖板、脚垫支架的受力分布。结果表明,该设计可实现减少耗材,降低发热振动,有效提高打印精度,缩短打印时间,结构稳定合理,具有较好的推广应用价值。

基于3D打印技术的微波开关设计与实践

文章介绍了一种基于3D打印技术的R型波导开关的设计方法,并对影响微波开关性能指标的射频参数、切换时间进行了验证。验证结果表明,微波开关的射频指标无恶化,切换时间缩短,微波开关可靠性得到提升。通过3D打印技术的应用,减轻开关重量17%以上,生产周期缩短60%以上。文章论述了微波开关射频指标、切换时间的设计过程和验证结果,解决了X频段R型波导开关切换时间长和重量大的不足,为波导微波开关制造提供了一种新的途径。

基于椅旁设计和3D打印的数字化栅栏式微种植钉导板的应用研究

目的:评价通过椅旁设计和3D打印制作的数字化栅栏式微种植钉导板在微种植钉植入术中的应用效果。方法:选取需行微种植钉植入的患者15例,术前拍摄口腔颌面部锥形束CT(cone beam computed tomography,CBCT),使用数字化口内扫描仪获得口扫图像,应用3Shape Dental System软件将两者图像拟合后设计导环。导环文件和口扫图像导入Plasty CAD软件,完成栅栏式导板设计。使用椅旁3D打印设备打印导板,光固化后打磨抛光和试戴。在导板引导下植入微种植钉30颗。拍摄术后CBCT,与术前CBCT图像拟合,测量微种植钉实际植入与设计植入的偏差,包括角度偏差和位置偏差,进行精确度分析。测量实际植入的微种植钉与天然牙根的最小间距,评价植入安全性。观察微种植钉植入术后3个月内的固位情况,评价其稳定性。结果:数字化栅栏式导板引导下微种植钉实际植入与设计植入的角度偏差值为(1.25±3.41)°,微种植钉颈部、根部位置与设计植入的偏差值分别为(0.17±0.46)mm、(0.13±0.41)mm,两者比较差异无统计学意义(P>0.05)。30颗微种植钉与牙根均无接触,安全性Ⅰ级占86.67%,Ⅱ级占13.33%,无Ⅲ级病例。术后3个月内微种植钉均无松动记录,稳固率为100%。结论:数字化栅栏式微种植钉导板能有效提升植入的精确度、安全性和稳定性,椅旁设计和3D打印的制作方式便捷可靠,缩短了治疗周期,具有重要的应用价值。

基于3D打印技术的盾构隧道模型设计与制作

以超大直径盾构隧道为原型,基于3D打印技术设计并制作用于振动台试验的盾构隧道关键节点模型。探讨3D打印技术应用于盾构隧道模型设计的技术难点,如结构相似比设计与3D打印材料性质的匹配性、大型结构模型的最优化分块分段打印技术、结构模型的3D打印实现与拼装等。提出大体积结构模型拆分打印的基本原则,制作出符合试验要求的联络通道和工作井等关键节点模型,检验3D打印技术在隧道结构模型设计和制作中的可行性,并总结3D打印技术的优势和制约其推广应用的原因。

微尺度3D打印柔性传感器创新实验设计与实践

介绍了一种利用微尺度3D打印柔性应变传感器的实验设计及实践,旨在培养学生的创新意识和实践能力,提高教学质量和水平。该实验借助微尺度3D打印技术,实现了传感器微型化和高精度制备,有效地提升了传感器的灵敏度和稳定性。在实践过程中,学生需要独立进行实验设计、制备和测试,注重实验数据的统计和分析,培养了学生的创新思维和实践操作能力。

典型液压机的3D打印模型结构设计研究

由于液压机零件多、尺度大,新产品研发、销售展示和教学实验中,采用3D打印技术可以缩短产品研发周期,降低制造成本。以三梁四柱液压机为例,从3D打印模型的机械强度、刚度、稳定性、材料节约性、整体美观性、实用性等要求出发,对模型结构优化、模型结构拆分打印、以及支撑结构优化等问题进行研究,提出适用于液压机3D打印模型的结构设计要求。