基于机械臂的异形构件3D打印装置及其日常应用探讨

3D打印作为近些年出现的新兴材料制作技术,具有生产速度快、材料环保、建设成本低、节省劳动力、造型个性化等优势,是突破传统建造技艺的一项伟大发明,3D打印技术不断在各个行业发挥优势。基于机械臂的异形构件3D打印装置能够利用上述优点在各领域中发挥重要作用,以满足日常生活的需求。

3D打印个性化正畸装置对单根牙垂直移动的三维有限元分析

背景:基于牙齿垂直移动原理,通过数字化设计结合3D打印制作个性化正畸装置,可使个性化正畸装置与单个切牙形成支抗系统。借助微种植体绝对支抗作用可对单根牙在三维方向上进行精准控制。目的:基于生物力学原理设计了牙位11、12、21、22压低移动与伸长移动的个性化正畸装置,通过三维有限元法分析个性化正畸装置的安全性与其对牙齿的移动作用。方法:应用Mimics、Geomagic Wrap、SolidWorks和Ansys Workbench软件分别建立了上颌前牙区(牙位11、12、21、22)牙槽骨-牙周膜-上颌切牙-个性化悬臂微种植体-连接板-个性化托槽的三维有限元模型,每个牙位分别设置个性化压低移动与伸长移动正畸装置,加载300 g拉力或推力,分析个性化正畸装置各部件应力水平,计算牙齿位移与牙周膜应力分布情况。结果与结论:①个性化压低移动正畸装置受到的最大等效应力为162.90 MPa,个性化伸长移动正畸装置受到的最大等效应力239.57 MPa,二者的最大等效应力均位于个性化托槽加力附件的垂直部分,个性化正畸装置各部件所受等效应力均在屈服强度内,均具有良好的安全性;②在个性化正畸装置作用下,牙齿初始位移呈现整体压低或伸长移动的趋势,垂直方向上的位移远远超过在水平方向和矢状方向上的位移;牙周膜根尖或颈部位置出现等效应力峰值,在根尖区牙周膜出现等效应力集中区域;③结果显示,个性化正畸装置可以使牙位11、12、21、22近似达到压低移动或伸长移动的目的,初步证实了个性化垂直移动正畸装置的有效性。

基于FDM技术的彩色3D打印机设计

目前3D打印多采用彩色丝材拼接打印方式,仅实现双色、三色分层打印,该文提出基于减法混色法的彩色3D打印方法,以青、品红和黄三种颜色丝材作为原料,按照固定颜色配比,将熔融单色丝材混合形成彩色丝材,设计了挤出装置、传动装置、打印平台等机械结构,通过三进一出挤出方式实现单喷嘴彩色丝材的挤出打印成型。该文提出的彩色打印方法和研制的3D打印机解决了彩色分层拼接打印的问题,实现了基于FDM技术的彩色3D打印。