基于3D打印模具设计制备镍钛合金及钴铬钼合金医学植入材料的工艺和材料学研究
发布时间：2021-08-06 05:05
背景：近年来3D打印技术飞速发展并日趋成熟,并且初步运用于临床,NiTi合金和Co-Cr-Mo合金是两种十分安全的医学植入材料,已经应用于临床数十年。但目前直接使用3D打印制造植入件器材,成本高、效率低并且实际效果一般,只适用于科研。目的：将3D打印与自蔓延技术及3D打印与精密铸造相融合,开发一套低成本、高效率的植入零件数字化制造工艺。包括人体图像采集、三维图像处理、模具设计、聚乙烯模具3D打印成形,以及植入件的自蔓延反应烧结和精密铸造成形方法,并研究用此种方法制备的医学植入合金的材料性能,为用3D打印技术制备医用植入零件探索新的途径。方法：1、用湘雅医院Aquilion One TSX-301A型号CT机扫描人体CT图像文件,通过1mimics10.0软件合成设计截取部分骨关节的电脑3D文件,并设计相应的模具3D打印文件,并摸索设计流程、打印流程等相关的适宜工艺参数。2、根据此文件制作出高精度的聚乙烯模具,用其翻模后,用不同压力,将按一定比例混匀的Ni粉和Ti粉末压制成坯。然后,用NiTi自蔓延反应工艺烧结成多孔材料。系统地研究了其弹性模量、强度、空隙大小和孔隙率等各指标与压坯压力、...
【文章来源】：中南大学湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
三维模具打印完成
粉末枯结三维打印机的基本工作原理[56]
图2-11三维粉末打印榻：观示意图[56]如图2-11所示，首先是（步骤1)选用逆时针旋转的辑涂将粉末展开并略微压缩成薄且均匀的粉末层。然后（步骤2)采用打印头将粘合剂局部喷洒滴在粉末床上，这种弹道冲击会产生小缩孔。周围的粉末颗粒被粘合剂液滴润湿（步骤3)。粘合剂滴继续润湿粉末床中的临近粉末粒子并在粉末床中扩散（步骤4)。最后（步骤5)，粘合剂和粉末颗粒的反应导致局部固话，从而形成一"小片固体。这些步骤不断重复（步骤6与步骤1类似）直到打印出固体最后一层。最后两步中从粉末床中产生绿色标本（包括去除多余的粉，即脱粉）。接下来会介绍并探讨这些单一步骤的关键特性和要求。粉末材料的流动性是构建薄粉末层（步骤1和6 )和脱粉（步骤8)的基本要求。流动性采用下面的流动性因子系数进行量化，其定义为固结应力cTl个压缩强度的OC的比值，可以采用Ring ShearTester法测量[59]。流动性主要受颗粒大小和形状的影响，并且可以采用标准化16
【参考文献】：
期刊论文
[1]3D打印技术及应用趋势[J]. 李小丽,马剑雄,李萍,陈琪,周伟民. 自动化仪表. 2014(01)
[2]口腔修复体内冠蜡型三维打印成型的初步研究[J]. 吴丹,孙健. 口腔医学研究. 2013(10)
[3]科技部公布国家高技术研究发展计划 3D打印首次入选[J]. 中国包装. 2013(08)
[4]钴铬钼合金对L929细胞生物学行为的影响[J]. 周群,苗磊,冯靖雯,余和东,郭蕾,林晓萍. 上海口腔医学. 2013(04)
[5]3D打印骨骼进入临床观察阶段[J]. 山东中医药大学学报. 2013(04)
[6]氢化钛粉制备钛及钛合金材料研究进展[J]. 刘捷,尚青亮,张炜,方树铭,周林. 材料导报. 2013(13)
[7]聚硅酸乙酯涂料应用研究[J]. 何成,陈建. 内江科技. 2013(06)
[8]三维打印技木与制造业的革命[J]. 王成焘,李祥,袁建兵. 科学. 2013(03)
[9]多孔钽作为骨植入材料的研究进展[J]. 路荣建,刘洪臣. 中华老年口腔医学杂志. 2013(03)
[10]浸渍法制备多孔镍钛生物材料及性能[J]. 李婧,杨海林,阮建明,节云峰. 稀有金属材料与工程. 2013(05)
博士论文
[1]多孔钛合金支撑棒对早期距骨骨坏死骨修复的影响[D]. 袁超凡.第四军医大学 2013
[2]聚氨酯人耳廓形态支架快速成型及利用软骨细胞/支架复合体构建耳廓形态软骨[D]. 秦海燕.第四军医大学 2008
[3]快速成型在组织工程骨骼修复的应用研究[D]. 万卫兵.上海交通大学 2007
硕士论文
[1]以胶原水凝胶为支架体外构建肝细胞三维共培养系统[D]. 王敏.第四军医大学 2013
[2]仿长骨结构梯度多孔NiTi形状记忆合金的制备和性能研究[D]. 周丹.华南理工大学 2012
[3]聚乙烯醇基生物可降解复合材料的制备及性能研究[D]. 武战翠.西北师范大学 2012
[4]多孔钛合金孔径大小对新骨形成的影响[D]. 刘邦定.第四军医大学 2012
[5]基于燃烧合成制备多孔材料研究[D]. 宋清辉.太原科技大学 2010
[6]燃烧合成多孔NiTi形状记忆合金的结构形成机理研究[D]. 张林.兰州理工大学 2007
[7]热爆法制备NiTi形状记忆合金及重熔NiTi合金SME分析[D]. 鞠忠强.兰州理工大学 2005
[8]医用钴基合金组织结构和磨损性能的研究[D]. 周炳.浙江大学 2005
本文编号：3325126
【文章来源】：中南大学湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
三维模具打印完成
粉末枯结三维打印机的基本工作原理[56]
图2-11三维粉末打印榻：观示意图[56]如图2-11所示，首先是（步骤1)选用逆时针旋转的辑涂将粉末展开并略微压缩成薄且均匀的粉末层。然后（步骤2)采用打印头将粘合剂局部喷洒滴在粉末床上，这种弹道冲击会产生小缩孔。周围的粉末颗粒被粘合剂液滴润湿（步骤3)。粘合剂滴继续润湿粉末床中的临近粉末粒子并在粉末床中扩散（步骤4)。最后（步骤5)，粘合剂和粉末颗粒的反应导致局部固话，从而形成一"小片固体。这些步骤不断重复（步骤6与步骤1类似）直到打印出固体最后一层。最后两步中从粉末床中产生绿色标本（包括去除多余的粉，即脱粉）。接下来会介绍并探讨这些单一步骤的关键特性和要求。粉末材料的流动性是构建薄粉末层（步骤1和6 )和脱粉（步骤8)的基本要求。流动性采用下面的流动性因子系数进行量化，其定义为固结应力cTl个压缩强度的OC的比值，可以采用Ring ShearTester法测量[59]。流动性主要受颗粒大小和形状的影响，并且可以采用标准化16
【参考文献】：
期刊论文
[1]3D打印技术及应用趋势[J]. 李小丽,马剑雄,李萍,陈琪,周伟民. 自动化仪表. 2014(01)
[2]口腔修复体内冠蜡型三维打印成型的初步研究[J]. 吴丹,孙健. 口腔医学研究. 2013(10)
[3]科技部公布国家高技术研究发展计划 3D打印首次入选[J]. 中国包装. 2013(08)
[4]钴铬钼合金对L929细胞生物学行为的影响[J]. 周群,苗磊,冯靖雯,余和东,郭蕾,林晓萍. 上海口腔医学. 2013(04)
[5]3D打印骨骼进入临床观察阶段[J]. 山东中医药大学学报. 2013(04)
[6]氢化钛粉制备钛及钛合金材料研究进展[J]. 刘捷,尚青亮,张炜,方树铭,周林. 材料导报. 2013(13)
[7]聚硅酸乙酯涂料应用研究[J]. 何成,陈建. 内江科技. 2013(06)
[8]三维打印技木与制造业的革命[J]. 王成焘,李祥,袁建兵. 科学. 2013(03)
[9]多孔钽作为骨植入材料的研究进展[J]. 路荣建,刘洪臣. 中华老年口腔医学杂志. 2013(03)
[10]浸渍法制备多孔镍钛生物材料及性能[J]. 李婧,杨海林,阮建明,节云峰. 稀有金属材料与工程. 2013(05)
博士论文
[1]多孔钛合金支撑棒对早期距骨骨坏死骨修复的影响[D]. 袁超凡.第四军医大学 2013
[2]聚氨酯人耳廓形态支架快速成型及利用软骨细胞/支架复合体构建耳廓形态软骨[D]. 秦海燕.第四军医大学 2008
[3]快速成型在组织工程骨骼修复的应用研究[D]. 万卫兵.上海交通大学 2007
硕士论文
[1]以胶原水凝胶为支架体外构建肝细胞三维共培养系统[D]. 王敏.第四军医大学 2013
[2]仿长骨结构梯度多孔NiTi形状记忆合金的制备和性能研究[D]. 周丹.华南理工大学 2012
[3]聚乙烯醇基生物可降解复合材料的制备及性能研究[D]. 武战翠.西北师范大学 2012
[4]多孔钛合金孔径大小对新骨形成的影响[D]. 刘邦定.第四军医大学 2012
[5]基于燃烧合成制备多孔材料研究[D]. 宋清辉.太原科技大学 2010
[6]燃烧合成多孔NiTi形状记忆合金的结构形成机理研究[D]. 张林.兰州理工大学 2007
[7]热爆法制备NiTi形状记忆合金及重熔NiTi合金SME分析[D]. 鞠忠强.兰州理工大学 2005
[8]医用钴基合金组织结构和磨损性能的研究[D]. 周炳.浙江大学 2005
本文编号：3325126
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