微观结构性能优化与轻量化的多孔骨植入物及方法和应用技术

技术编号:41296516 阅读:28 留言:0更新日期:2024-05-13 14:45
本发明专利技术公开了一种微观结构性能优化与轻量化的多孔骨植入物及方法和应用,属于骨植入物技术领域。本发明专利技术公开的方法首先对多孔植入物的单胞结构应力云图进行分析,得到单胞结构的受载薄弱部位;对单胞结构的受载薄弱部位进行变圆角优化,得到一次优化后的多孔结构应力云图;对一次优化后的多孔结构应力云图进行分析,得到多孔结构的受载薄弱部位,对多孔结构的受载薄弱部位进行晶胞与晶胞结合界面圆角过渡优化,得到二次优化后的多孔结构;对二次优化后的多孔结构应力云图进行分析,得到受载薄弱部位,对受载薄弱部位进行软硬相晶胞掺杂优化,得到微观结构性能优化与轻量化的多孔骨植入物;能够将孔隙率由80%提高至85%,可实现结构减重24.7%。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于骨植入物,具体涉及一种微观结构性能优化与轻量化的多孔骨植入物及方法和应用


技术介绍

1、3d打印技术的发展为骨缺损个性化治疗提供了技术手段,合适的多孔骨植入物与人体骨骼孔隙结构类似,同时兼具高孔隙率、弹性模量适宜、高摩擦系数、优异的骨长入和骨传导能力等优点,因此多孔骨植入物的研究具有重要科学意义与临床应用前景。

2、然而,由于钛合金与钽金属等常用金属植入物材料的高密度与高成本,这已然成为限制其在临床骨科金属植入物发展的重要原因。一方面,钛合金与钽金属材料本身的密度高于其它传统植入物材料,这将导致同等孔隙率条件下的多孔植入物重量偏大;另一方面,钛合金及钽金属材料本身的价格偏高于其他传统植入物材料。


技术实现思路

1、为了克服上述现有技术的缺点,本专利技术的目的在于提供一种微观结构性能优化与轻量化的多孔骨植入物及方法和应用,用于解决钛合金与钽金属材料多孔植入物高密度与高成本的问题,实现多孔金属植入物的微观结构性能优化与轻量化设计。

2、为了达到上述目的,本专利技术采用以下技本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种微观结构性能优化与轻量化的多孔骨植入物的设计方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的一种微观结构性能优化与轻量化的多孔骨植入物的设计方法,其特征在于,S1中,得到单胞结构的受载薄弱部位分为中面区域和顶面区域;依次对中面区域进行变圆角优化,即对两支柱交汇处进行优化;依次对顶面区域进行变圆角优化,即对四支柱交汇处优化。

3.根据权利要求2所述的一种微观结构性能优化与轻量化的多孔骨植入物的设计方法,其特征在于,对中面区域进行变圆角优化时,中面圆角半径为0.5mm;对顶面区域进行变圆角优化时,顶面圆角半径为0.3mm。

4.根据权利要...

【技术特征摘要】

1.一种微观结构性能优化与轻量化的多孔骨植入物的设计方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的一种微观结构性能优化与轻量化的多孔骨植入物的设计方法,其特征在于,s1中,得到单胞结构的受载薄弱部位分为中面区域和顶面区域;依次对中面区域进行变圆角优化,即对两支柱交汇处进行优化;依次对顶面区域进行变圆角优化,即对四支柱交汇处优化。

3.根据权利要求2所述的一种微观结构性能优化与轻量化的多孔骨植入物的设计方法,其特征在于,对中面区域进行变圆角优化时,中面圆角半径为0.5mm;对顶面区域进行变圆角优化时,顶面圆角半径为0.3mm。

4.根据权利要求1所述的一种微观结构性能优化与轻量化的多孔骨植入物的设计方法,其特征在于,s2中,进行晶胞与晶胞结合界面圆角过渡优化时,多孔结构晶胞界面圆角优化半径取0.2mm。

5.根据权利要求1所述的一种微观结构性能优化与轻量化的多孔骨植入物的设计方法,其特征在于,s3中,所述软硬相晶胞掺杂优化是软相结构的基础上增添了四条加强筋的软硬相掺杂方式;软硬相掺杂方式分为内核和外壳两部分,其中软硬相单胞均匀掺杂作为内核...

【专利技术属性】
技术研发人员:高琳王义凯李涤尘孙畅宁成玮同治强吕乃昕杜潼伟
申请(专利权)人:西安交通大学
类型:发明
国别省市:

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