[發明專利]用SLS選擇性激光燒結制取四類骨質模型的方法

無效

• 申請號: 201110391333.8
• 申請日: 2011-11-30
• 公開（公告）號: CN102407331A
• 公開（公告）日: 2012-04-11
• 發明（設計）人: 董星濤;泮海松;游嘉
• 申請（專利權）人: 杭州六維齒科醫療技術有限公司
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務所有限公司 33100
• 代理人: 趙芳;徐關壽

技術領域

本發明涉及一種用SLS選擇性激光燒結制取四類骨質的力學模型的方法。

背景技術

在現有骨的分類當中，按骨密度可以分為四類。D1類骨基本上都是由同類的密質骨組成，密度：>850HU，根據其密度、硬度可以用橡木來代替；D2類骨是中心為密集排列的骨小梁2外周包含著一層厚的密質骨，密度：700~850HU，可以用白松木代替；D3類骨是中心為密集排列的骨小梁2外周包含著一層薄的密質骨，密度：500~700HU，可以用輕木代替；D4類類骨的特點是中心為疏松排列的骨小梁2外周包含著一層薄的密質骨1，密度：<500HU，可以用聚苯乙烯泡沫代替。但是很難尋找到適合做骨模型的橡木、白松木和輕木這些木料，而且不同產地的木質差異也比較大，造成用木料制成的四類骨質模型準確度低。

另外，骨的力學性能與骨密度有很密切的關系，隨著骨密度的減小，骨的力學性能也在不斷降低，其性能的下降有的是非線性的。木料都是天然生成，無法人為控制木料的力學性能，所以采用木料來模擬四類骨質的力學模型精確性差。

發明內容

為克服現有的采用木料來模擬四類骨質無法精確地模擬骨質的力學模型的缺點，本發明提供了一種能夠精確地模擬四類骨質的力學模型的用SLS選擇性激光燒結制取四類骨質的力學模型的方法。

用SLS選擇性激光燒結制取四類骨質的力學模型的方法，包括以下步驟：

1）、使用三維制圖軟件繪制待制備骨質的三維輪廓模型，將該三維輪廓模型輸入激光燒結成型機中，成型機自動識別該三維輪廓模型對應的激光掃描層次和每個層次的激光掃描路徑；

2）、初始化成型機參數，確定待制備骨質屬于第幾類骨質，根據骨質類型設定激光燒結成型機的激光功率，激光功率決定燒結成型的骨質模型的力學性能，骨質模型的力學性能包括骨的密度、彈性模量和機械性能；激光功率越大，產生的熱量越高，燒結形成的模型密度越大；

3）、每個激光掃描層次中，激光束沿著該層次的激光掃描路徑掃描鋪層在工作臺上的材料粉末，材料粉末均勻地鋪層在工作臺上；經激光掃描過的材料粉末被激光熔融并連接在一起，未被激光掃描過的材料粉末仍然呈松散狀；

4）當前激光掃描層次完成時，判斷當前激光掃描層次是否最后一個層次，若是，則完成燒結；若否，則進行下一層次的燒結，重復步驟3）。

進一步，步驟2）中，若待制備骨質屬于D1類骨，則采用D1激光功率燒結；

若待制備骨質屬于D2類骨，則與骨質輪廓外緣的距離小于或等于密質骨厚度的區域采用D2外層激光功率燒結，與骨質輪廓外緣的距離大于密質骨厚度的區域采用D2內層激光功率燒結；

若待制備骨質屬于D3類骨，則與骨質輪廓外緣的距離小于或等于密質骨厚度的區域采用D3外層激光功率燒結，與骨質輪廓外緣的距離大于密質骨厚度的區域采用D3內層激光功率燒結；

若待制備骨質屬于D4類骨，則采用D4激光功率燒結；

D1激光功率≧D2外層激光功率燒結﹥D3外層激光功率燒結；且D2內層激光功率燒結﹥D3內層激光功率燒結﹥D4激光功率燒結。

進一步，制備D1類骨時，激光功率為12w；制備D2類骨時，內部燒結的激光功率為11w，外部燒結激光功率為12w；制備D3類骨時，內部燒結激光功率為10w，外部燒結的激光功率為11w；制備D4類骨時，激光功率為9w。?

進一步，成型機參數包括光斑直徑、掃描層后、掃描速度和掃描間距，初始化參數為：光斑直徑0.45mm，掃描層后0.1mm，掃描速度9.53m/s，掃描間距0.1mm。

進一步，鋪層在工作臺上的材料粉末為尼龍粉末，材料粉末鋪層于工作臺的厚度為0.1mm。

本發明的技術構思是：通過激光燒結成型制作四類骨質的力學模型，模擬骨質的密度、彈性模量和機械性能。

從各類文獻中，我們得出四類骨質的密度不同，其彈性模量等力學性能也不同。當為D1類骨時，骨的彈性模量為>1258MPa；為D2類骨時，骨的彈性模量為1050~1258MPa；為D3類骨時，骨的彈性模量為770~1050MPa；為D4類骨時，骨的彈性模量為<770MPa。

為制造出與這四類骨質力學性能相符合的模型，采用SLS（選擇性激光燒結技術），通過調節SLS的加工參數如激光功率、掃描速度等來控制模型內部的微觀結構。