一种可降解多孔锌镁合金支架制造的优化方法技术

本发明专利技术公开了一种可降解多孔锌镁合金支架制造的优化方法，涉及增材制造技术领域，其技术方案要点是：本发明专利技术通过结合响应面法

【技术实现步骤摘要】
一种可降解多孔锌镁合金支架制造的优化方法


[0001]本专利技术涉及增材制造
，更具体地说，它涉及一种可降解多孔锌镁合金支架制造的优化方法
。

技术介绍

[0002]Zn
‑
Mg
合金是一种可生物降解金属，其中
Zn
是一种生命元素，它的腐蚀速度比
Mg
慢得多，并且在生物降解过程中没有气体释放
。
现如今随着各种合金元素的添加，已经开发出具有不同性能的可生物降解锌合金，镁被认为是可生物降解锌合金中最有前途的合金元素之一，因为它具有有效的强化效果，改善了合金的生物相容性和成骨作用
。
然而目前
Zn
‑
Mg
合金主要是铸造
、
轧制和挤压等传统制造方法生产，无法定制化生产，而且很难成型复杂的形状，这就使得传统生产的材料不能很好的应用到医学植入体领域
。
[0003]电弧熔丝增材制造技术具有效率高
、
质量可靠等优点，已成为制备金属多孔支架的主要增材制造工艺之一
。
而在电弧增材制造过程中，工艺参数的设置对打印质量和成本等方面都有着非常重要的影响，所以选择合适的加工工艺参数的选择尤为重要
。
目前传统的电弧熔丝增材制造主要通过试错法获得最佳工艺参数，导致实验成本较高而且试验周期长，为了解决此类问题就需要对加工工艺参数进行优化处理
。
随着计算机等先进智能算法的不断发展，采用元启发式的多目标优化算法能够较好的解决目前所面临的问题
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种可降解多孔锌镁合金支架制造的优化方法，对电弧增材制造工艺参数进行优化和预测，从而提升制造可降解多孔
Zn
‑
Mg
合金支架的生产效率，以及使其弹性模量
、
材料密度
、
压缩强度等达到最优化
。
[0005]本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种可降解多孔锌镁合金支架制造的优化方法，包括2个步骤：
[0006]S1.
电弧增材制造工艺参数优化；
[0007]S2.
可降解多孔
Zn
‑
Mg
合金支架的制造
。
[0008]本专利技术进一步设置为：所述
S1
中电弧增材制造工艺参数优化通过
RSM
‑
MOPOA
‑
TOPSIS
多目标优化方法来实现，其具体操作如下：
[0009](1)
以电流大小
、
脉冲频率
、
送丝速度
、
焊接速度为影响因子，以弹性模量
、
材料密度
、
压缩强度为优化目标，建立响应面模型；
[0010](2)
通过
MOPOA
算法，针对多个目标函数进行优化，得到一个最优解集合；
[0011](3)TOPSIS
方法对
MOPOA
算法得到的最优解集合通过分配不同权重进行排序，得到一个最优解
。
[0012]本专利技术进一步设置为：所述
S2
中可降解多孔
Zn
‑
Mg
合金支架的制造具体步骤如下：
[0013](1)
材料准备：选用丝线直径为
0.8mm
的
Zn
‑
xMg(x
＝1，2，
3wt
％
)
合金丝材；
[0014](2)
打印床处理：在打印床表面喷涂粘结剂，并进行加热烘干处理，以便于材料的
附着和固化；
[0015](3)
打印参数设置：应用
S1
中优化后的工艺参数；
[0016](4)
打印过程：将预处理后的材料粉末通过电弧熔丝增材制造技术进行打印，按照预设的图案逐层熔化沉积，形成多孔结构；
[0017](5)
去除粘结剂：去除打印完成的多孔材料上残留的粘结剂；
[0018](6)
表面处理：对多孔材料进行表面处理，以提高其生物相容性和耐腐蚀性能
。
[0019]综上所述，本专利技术具有以下有益效果：
[0020]1.
现阶段对电弧熔丝增材制造
Zn
‑
Mg
系合金的工艺参数确定都是通过传统的试错法，这种方法不仅实验成本高而且效率低，
RSM
使用数学模型来预测响应变量，因此可以减少试验次数，节省时间和成本
。
[0021]2.MOPOA
算法作为一种多目标粒子群优化算法，可以有效地优化电弧熔丝增材制造参数，实现成本和性能的综合优化，并且其具有较高的搜索效率和收敛速度，可在较短时间内找到全局最优解
。
[0022]3.TOPSIS
方法
(TechniqueforOrderPreferencebySimilarityto IdealSolution)
是一种多属性决策分析方法，其简单易用可解释性强，
TOPSIS
方法通过计算
MOPOA
获得的
Pareto
·
front
中每个方案与正负理想解的距离，从而给出了每个方案的相对接近度得分，可以直观地反映各方案在不同评价指标下的表现，有助于决策者进行决策
。
以通过
TOPSIS
以获得
pareto
·
front
解集中的一个最佳解
。
[0023]4.
将
RSM
模型
、MOPOA
算法和
TOPSIS
方法相结合用于电弧熔丝增材制造参数优化具有多目标优化
、
高效性
、
可解释性强
、
适用性广泛
、
稳健性好和实用性强等优点，有望成为工业生产优化的有效手段
。
附图说明
[0024]图1是本专利技术所提供的优化方法的流程图
。
具体实施方式
[0025]以下结合附图1对本专利技术作进一步详细说明
。
[0026]实施例：一种可降解多孔锌镁合金支架制造的优化方法，首先根据现有技术中电弧增材制造
Zn
‑
Mg
合金的试验方法对电弧增材制造工艺参数优化；电弧增材制造工艺参数优化通过
RSM
‑
MOPOA
‑
TOPSIS
多目标优化方法来实现，其具体操作如下：
[0027](1)
以电流大小
、
脉冲频本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种可降解多孔锌镁合金支架制造的优化方法，其特征是：包括2个步骤：
S1.
电弧增材制造工艺参数优化；
S2.
可降解多孔
Zn
‑
Mg
合金支架的制造
。2.
根据权利要求1所述的一种可降解多孔锌镁合金支架制造的优化方法，其特征是：所述
S1
中电弧增材制造工艺参数优化通过
RSM
‑
MOPOA
‑
TOPSIS
多目标优化方法来实现，其具体操作如下：
(1)
以电流大小
、
脉冲频率
、
送丝速度
、
焊接速度为影响因子，以弹性模量
、
材料密度
、
压缩强度为优化目标，建立响应面模型；
(2)
通过
MOPOA
算法，针对多个目标函数进行优化，得到一个最优解集合；
(3)TOPSIS
方法对
MOPOA

【专利技术属性】
技术研发人员：汪增强，王克鲁，李鑫，曾权，王枫涵，刘杰，黄文杰，周潼，
申请(专利权)人：南昌航空大学，
类型：发明
国别省市：