一种基于应力值调整杆径的设计方法技术

本发明专利技术公开了一种基于应力值调整杆径的设计方法，包括如下步骤：S1，基于有限元方法，计算所述3D打印植入体静态压缩应力值分布；S2，提取所述3D打印植入体的应力集中区域坐标数据；S3，基于隐式方程算法，根据所述3D打印植入体的应力集中区域的应力值调整所述应力集中区域的杆径，调整后的3D打印植入体无应力集中区域。本申请可实现精准消除应力集中，无需重复设计，提高医疗器械设计的效率和精准度。提高医疗器械设计的效率和精准度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于应力值调整杆径的设计方法


[0001]本专利技术属于骨科植入医疗器械领域，涉及一种基于应力值调整杆径的设计方法。

技术介绍

[0002]现有的3D打印骨科医疗器械制备流程，一般分为以下三步：第一、设计医疗器械的打印模型文件；第二、应用3D打印技术生产制备医疗器械；第三、对打印出来的医疗器械进行后处理，制备成型。
[0003]现有的3D打印骨科医疗器械制备流程，处理设置有多孔结构的骨科医疗器械，常常在多孔结构区域出现应力集中的现象，导致制备的医疗器械力学性能差，需要不断返回设计步骤重新制备。出现应力集中现象的具体原因是由于多孔结构的由多个连杆结构构成，连杆独特的结构，会导致部分区域应力分布不均匀，甚至出现结构缺陷从而导致应力集中。
[0004]现在需要一种在3D打印骨科医疗器械设计阶段干预多孔结构杆径设置的方法，可以根据力学模拟中的应力值做出反馈，及时调整多孔结构杆径大小，消除应力集中现象。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供了一种基于应力值调整杆径的设计方法，用于设计一种多孔结构的3D打印植入体，包括如下步骤：
[0006]S1，基于有限元方法，计算所述3D打印植入体静态压缩应力值分布；
[0007][0008]S2，提取所述3D打印植入体的应力集中区域坐标数据；
[0009]S3，基于隐式方程算法，根据所述3D打印植入体的应力集中区域的应力值调整所述应力集中区域的杆径，调整后的3D打印植入体无应力集中区域。
[0010]可选地，所述3D打印植入体结构由所述多孔结构和实体结构组成，所述多孔结构由连杆构成。
[0011]可选地，在步骤S3中，所述隐式方程算法定位所述应力集中区域，调整所述连杆不同位置的杆径，降低所述应力集中区域的应力值。
[0012]可选地，在步骤S1中，所述有限元方法应用的软件为力学仿真软件。
[0013]根据本专利技术的技术方案，上述专利技术具有如下优点或有益效果：
[0014]根据力学模拟的应力值，调整应力集中区域的多孔结构连杆杆径大小，消除应力集中现象，可实现精准消除应力集中，无需重复设计，提高医疗器械设计的效率和精准度。
[0015]上述的非惯用的可选方式所具有的进一步效果将在下文中结合具体实施方式加以说明。
附图说明
[0016]附图用于更好地理解本专利技术，不构成对本专利技术的不当限定。其中：
[0017]图1是本专利技术的实施例中一种基于应力值调整杆径的设计方法的流程图；
[0018]图2是本专利技术的实施例中多孔结构调整杆径前后的正面示意图；
[0019]图3是本专利技术的实施例中多孔结构的结构示意图。
[0020]附图标记说明：
[0021]1‑
多孔结构，2
‑
连杆，3
‑
应力集中区域。
具体实施方式
[0022]为更好地说明本专利技术，便于理解本专利技术的技术方案，下面对本专利技术进一步详细说明。但下述的实施例仅是本专利技术的简易例子，并不代表或限制本专利技术的权利保护范围，本专利技术保护范围以权利要求书为准。
[0023]为简单起见，以下描述中省略了本领域技术人员公知的某些技术特征。
[0024]根据本申请的一个实施例，如图1所示，一种3D打印医疗器械全流程制备方法包括如下步骤：
[0025]S1，基于有限元方法，计算所述3D打印植入体静态压缩应力值分布；
[0026][0027]S2，提取所述3D打印植入体的应力集中区域坐标数据；
[0028]S3，基于隐式方程算法，根据所述3D打印植入体的应力集中区域的应力值调整所述应力集中区域的杆径，调整后的3D打印植入体无应力集中区域。
[0029]如图2和图3所示，所述3D打印植入体结构由所述多孔结构1和实体结构组成，所述多孔结构1由连杆2构成。
[0030]所述连杆2的前后端相互连接，形成多孔结构1。具体的，所述连杆2包括但不限于均匀直杆、弯曲连杆。所述多孔结构1包括随机多孔结构、规律多孔结构。
[0031]在所述步骤S3中，所述隐式方程算法定位所述应力集中区域，调整所述连杆不同位置的杆径，降低所述应力集中区域的应力值。
[0032]所述应力集中区域包括但不限于多孔结构1内的连杆2连接处，连杆2弯折处，连杆2杆径不均匀处。
[0033]所述隐式方程算法根据应力集中区域应力值大小，具体的，根据三维力学仿真结果中不同方向的应力值大小，分别设置不同方向的不同位置的杆径调整值，一般的，调整杆径为增加杆径。
[0034]具体的，根据所述隐式方程的杆径调整值，自动调整所述杆径后，降低所述应力集中区域的应力值，实现所述3D打印植入体应力分布均匀。
[0035]在所述步骤S1中，所述有限元方法应用的软件为力学仿真软件。
[0036]在所述步骤S3中，所述3D打印植入体材料为金属，具体为3D打印金属，包括但不限于钛合金、钽合金、钴铬合金、镁合金。
[0037]上述具体实施方式，并不构成对本专利技术保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，取决于设计要求和其他因素，可以发生各种各样的修改、组合、子组合和替代。任何在本专利技术的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本专利技术保护范围之内。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于应力值调整杆径的设计方法，用于设计一种多孔结构的3D打印植入体，其特征在于，所述方法包括如下步骤：S1，基于有限元方法，计算所述3D打印植入体静态压缩应力值分布；S2，提取所述3D打印植入体的应力集中区域坐标数据；S3，基于隐式方程算法，根据所述3D打印植入体的应力集中区域的应力值调整所述应力集中区域的杆径，调整后的3D打印植入体无应力集中区域。2.根据权利要求1所述的一种基于应力值调整杆径的设计...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐凯，陈开伟，王潇月，张靖，孙陆，文晓宇，
申请(专利权)人：智塑健康科技嘉兴有限公司，
类型：发明
国别省市：