面向3D打印复合工艺的生物CAD_CAM系统及试验研究.pdf

本文所述的研究主要涉及面向3D打印复合工艺的生物CAD/CAM系统的构建及其实验研究，具体分析如下： 一、3D打印复合工艺 3D打印复合工艺是指将3D打印技术与静电纺丝技术相结合的一种先进制造工艺。该工艺在构建具有多尺度、多梯度结构特征的生物硬组织修复用再生支架方面具有独特优势。其中，多尺度指的是可以在不同尺度级别上对材料或结构进行设计和控制，而多梯度则是指在同一材料或结构中不同部分的梯度分布。这些特性使得复合工艺特别适合于生物组织工程，如骨组织支架的制备。 二、生物CAD/CAM系统构建方法 针对3D打印复合成形工艺，研究者提出了一种新的生物CAD/CAM系统构建方法。这一系统能自动监控成形过程，保证了多工艺的柔性复合。其自动化处理流程从STL模型开始，生成加工路径信息，并最终驱动系统硬件进行加工。该系统的关键在于能够有效集成生物建模软件和生物3D打印复合成形系统，从而处理CAD过程中无法建模的尺度信息，结合来自CAD的加工信息，有效解决3D打印成形时支架内部微观尺度结构精度受限的问题。 三、系统及方法的实践应用 为了验证所提系统及方法的有效性，研究者进行了骨组织工程支架的制备试验。通过这样的实践应用，不仅验证了系统的可行性，也为相关生物材料的设计与加工提供了新的思路和方法。 四、关键词解析 1. 3D打印：是指通过逐层打印方式制造实体的技术，其加工原理为层层叠加，能够制造出传统方法难以加工的复杂结构。 2. 电纺丝（Electrospining）：是一种制备纳米纤维材料的技术，通过施加高电压使聚合物溶液或熔体形成纤维，并沉积在收集器上形成纤维网或纤维膜。 3. 智能监控（Intelligent Monitoring）：指的是对生产过程进行实时监控和智能调节，保证打印过程的精确性和产品的质量稳定性。 4. 多尺度（Multi-scale）：研究和设计中考虑从小到大不同尺度层面的特性和相互作用。 5. 梯度（Gradient）：在材料科学中，梯度可以指材料的性质在空间上连续变化的特性，如硬度、孔隙率等。 五、前言及背景 文中还提到了增材制造技术的市场潜力和重要性。增材制造技术，也就是3D打印技术，在制造复杂形状的制品方面具有独特的技术优势。本研究得到国家自然科学基金和国家自然科学青年基金的资助，强调了该研究领域受到的重视。 六、中图分类号 文章的中图分类号为TH16；Q811，这表明本文涉及机械工程学报中的机械设计、自动化技术、生物工程等领域。 总结来说，这篇文章详细介绍了面向3D打印复合工艺的生物CAD/CAM系统构建方法，并通过实验验证了其有效性。该系统通过智能化监控和多尺度、梯度结构的集成，为生物硬组织支架的制备提供了新的技术途径。随着3D打印技术在生物医学领域的不断发展，此类研究有望推动相关产品的精确制造和广泛应用。