基于3d打印的复合结构人工骨制备工艺研究

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1、硕士研究生学位论文新疆大学论文题目(中文)：基于3D打印的复合结构人工骨制备工艺研究论文题目(外文)：Researchontheartificialbonewithcompositestructurebasedon3Dprintingmanufacturingtechnology研究生姓名：赵梦雅学科、专业：机械制造及其自动化研究方向：CAD/CAM及先进制造技术导师姓名职称：乌日开西·艾依提教授论文答辩日期2015年5月日学位授予日期年月日新疆大学硕士研究生学位论文摘要骨骼是人体的支撑结构，在保持人体健康方面具有非常重要的影响。对于轻微的、小范围的局部骨损伤，骨组织能够

2、以自我修复能力恢复健康。但更多情况下，骨骼的病变以及创伤，是无法自我修复的。因此，需要移植人工骨支架促进损伤骨组织修复愈合。自然骨具有多孔的特性，且孔隙三维贯通。为保证人工骨支架的生物活性，将人工骨支架的结构设计为内部孔隙均匀分布、微管三维正交搭接的仿生结构。针对成型工艺中遇到的问题，本文详细分析研究每个步骤。分析在人体自然骨受力情况下，单元人工骨支架不同微观结构的影响，整体外形对人工骨支架的影响。本文主要研究成型工艺，因此使用规则的人工骨支架微观结构和宏观结构。研究不同参数的模拟分析，最终确定人工骨支架试样的流道截面为圆形，宏观结构为立方体。研究制备工艺，设计制作了更方

3、便使用的压注成型器，解决了手工填充方式所带来如用料量不精确，材料填充不均匀、有气泡，以及不均匀凝固，不能准确控制加载量，易造成负型微管断裂，不易脱模等问题。分析研究不同材料的负型对人工骨支架的影响，选择合适的人工骨支架负型材料，解决了针对实验过程中出现的人工骨支架检测出污染物、去模后碎裂的现象；根据具体情况，选择填充材料；根据去除负型的温度场模拟分析，设定加热温度曲线。初步研究单一材料的人工骨支架力学性能较差的问题，设计并制备了生物陶瓷与钛合金的复合结构人工骨支架。支架由多孔生物活性材料人工骨支架与钛合金网架两部分组成，避免大面积使用钛合金造成生物相容性差以及单一生物活性

4、材料力学性能差的问题。关键词：3D打印；人工骨支架；组织工程I新疆大学硕士研究生学位论文AbstractSkeletonisthesupportstructureofhumanbody.Ithasaveryimportantinfluenceonkeepinghealthy.Forasmallrangeandslightboneinjury,bonetissuehasself-healingcapability.Butinmostcases,boneisunabletorepairitselffromlesionsandtrauma.Sotransplantationof

5、artificialbonescaffoldtopromotehealingofdamagedbonetissueisnecessary.Onecharacteristicofthenaturalboneisporous,andthethree-dimensionalporeslinktoeachother.Toensurethebiologicalactivityofartificialbonescaffold,theinternalstructureofartificialbonescaffoldshouldbedesignedasbionicstructurewit

6、hevenlydistributedporeandthree-dimensionalorthogonaloverlappingmicrotubules.Aimedattheproblemsinthemoldingprocess,eachstepwasanalyzedindetailinthisthesis.Theinfluenceofdifferentmicrostructureandtheoverallappearanceoftheartificialbonescaffoldundertheconditionofthebody'snaturalbonestresswas

7、analyzed.Themainpurposeofthisthesisistoresearchmoldingprocess,soartificialbonescaffoldswithregularmicrostructureandmacrostructureweredesigned.Basedonthesimulationanalysisofdifferentparameters,finallythecubicalingeneraloutlineandcylindricalinternalflowchannelweredete