基于CT的骨骼三维打印技术的发展现状与趋势

基于CT的骨骼二维打印技术足近几年提出的新兴技术,是目前制造生物活性人工骨骼的有效方法.通过对二维打印技术发展现状和CT扫描数据导入三维打印机的特点、难点的研究,分析三维打印技术制作生物活性骨骼存在的问题,提出了三维打印技术应用于人体骨骼制作的发展趋势.     

基于医学CT图像的实体模型制作

利用医学CT机和激光快速成形机这两个集合了机械工程、CAD、数控技术、激光技术及材料科学技术的先进仪器设备,采用三维造型技术快速获得骨骼的实体模型。先采用医学CT机采集人体骨骼的图像,转换成位图并对其进行矢量化处理,生成DXF格式的图像;然后导入CAD/CAM软件中进行三维造型,生成三维实体模型并生成STL文件;最后导入激光快速成型机制做出树脂材料的骨骼实体模型,从而实现基于医学CT图像快速制造出实体模型,有助于医疗和医学研究。     

应用激光选区烧结技术制作人体膝关节模型

阐述利用Mimics软件重建三维膝关节骨骼模型的方法和步骤。应用激光选区烧结技术成型骨骼实体模型,实现基于CT断层图像的三维重建与实体模型匹配化制造。     

利用快速成型技术制造人工骨骼

介绍了快速成型(Rapid Prototyping RP)技术与生物制造工程结合的可能性，简述了制造骨骼医学模型的过程和制造活性人工骨骼的材料．分析和讨论了四种制造人工骨骼的快速成型工艺。     

基于逆向工程的车灯罩壳模具的快速设计与制造

逆向工程技术已成为模具CAD/CAM的制造技术之一,以车灯罩壳模为例,首先利用三维激光测量仪对零件进行测量,获取三维点云数据,然后利用UG软件将得到的轮廓数据三维重构,得到实物原型的三维数字模型,最后进行模具CAD/CAM。采用逆向工程技术可以快速实现模具的设计与制造,同时大大缩短了整个产品的开发周期。     

三维数字化设计制造技术内涵及关键问题

三维数字化设计制造能力已经成为我国企业竞争的核心,是目前实现企业研制能力变革的支点和突破口。针对目前我国有些企业把三维工艺仿真片面理解为三维工艺,对三维数字化设计制造技术的内涵把握不准确等问题,分析了目前我国企业三维设计制造的迫切需求,详细阐述了三维数字化设计制造技术的内涵,对三维数字化设计制造中的关键技术问题进行了论述,并结合典型案例进行了应用分析。给出了我国军工企业全三维设计、三维到工艺、三维到设备的三步走战略,以及实施三维数字化设计制造技术的两点建议。     

面向设计制造的船用柴油机零件全三维数字化定义研究

基于全三维的数字化定义是产品设计制造一体化的发展趋势,针对船用柴油机零件结构复杂等特点,实施全三维数字化定义方法.采用基于特征的三维标注技术和数据管理技术,同时将设计信息、加工制造信息和工艺信息依据制造工序进行合理组织与管理,置于三维软件平台中.在制造时,直接在三维模型上识别加工制造信息和工艺信息,摆脱二维图纸束缚.实验表明,采取该方法可以实现基于全三维模型的统一数据源,满足设计制造对全三维数字化模型的要求.     

利用CAD/CAE技术进行骨骼的计算机模拟仿真

应用CAD的自由形状实体建模技术,在计算机上构造人体骨骼的三维实体仿真模型,以此为基础建立骨骼的力学分析有限元模型,并进行线性和非线性有限元分析,初步计算出骨骼的应力、应变分布情况,为进行医疗康复器械的最优设计提供了科学的依据。     

基于RE的复杂曲面零件模具的快速设计与制造

随着现代计算机技术和测试技术的发展,利用逆向工程技术对产品进行建模、仿真、优化及新产品开发成为现代设计的一大热点,并已成为CAD/CAM领域特别是模具设计和制造的重要技术之一。以油壶切边模为例,采用逆向工程技术通过实物原型获取了油壶的三维轮廓数据,然后利用Pro/E等软件将得到的轮廓数据三维重构,得到了实物原型的三维数字模型,实现了油壶切边模具的设计与制造。采用逆向工程技术可以快速实现模具的设计与制造,大大缩短产品设计周期,提高产品竞争力。     

经济地生产人造骨骼植入物

<正> 在生产制造人造骨骼植入物时,通常情况下采用的快速原型制造技术是利用选择性激光直接制造的。本文将以钛合金股骨和其他医用人造骨骼植入物的生产加工为例来说明这类产品生产制造的经济性潜力。在世界范围内,利用金属材料制造的人工骨骼的需求越来越大。在西方国家,对人造关节的需求增长主要是随着人口寿命的延长、人口老龄化而引起的。但治疗水平的提高、医用骨科植入物供应条件的改善,也是引起这种需求增长的重要因素。从医疗的角度来看,主要是那些承受负载的骨骼对钛合金材料人工骨的需求量最大。尽管(从技术角度来看),今天所用人工骨     

Rapid Prototyping and Reverse Engineering Application for Orthopedic Surgery Planning

This paper describes rapid prototyping (RP) and reverse engineering (RE) application for orthopedic surgery planning to improve the efficiency and accuracy of the orthopedic surgery. Using the symmetrical characteristics of the human body, CAD data of undamaged bone of the injured area are generated from a mirror transformation of undamaged bone data for the uninjured area. The physical model before the injury is manufactured from Polyjet RP process. The surgical plan, including the selection of the proper implant, pre-forming of the implant and decision of fixation positions, etc., is determined by a physical simulation using the physical model. In order to examine the applicability and efficiency of the surgical planning technology, two case studies, such as a distal tibia comminuted fracture and an iliac wing fracture of pelvis, are carried out. From the results of the examination, it has been shown that the RP and RE can be applied to orthopedic surgical planning and can be an efficient surgical tool.     

基于实物原形的逆向工程技术应用研究

介绍了逆向工程的基本概念及其体系结构。论述了Pro／E软件系统在逆向工程设计中的应用，重点讨论了模型的建立，分析了基于逆向工程的零件制造技术，并举例说明了逆向工程的应用?     

PHYSICS-BASED ILLUMINATION MODEL FOR METAL SURFACE RECONSTRUCTION IN RE

Representation of roughness is introduced and the rationality of applying the physics-based model in RE is analyzed at first. Then the scattering theory of electromagnetic wave is simplified and deduced to a physics-based model according to the characteristics of the surface to be reconstructed in RE. At last, the intensity diagrams of reflected field distribution are provided to prove the feasibility of the presented model and some spheres are rendered with this model.     

复合型人工半膝关节制造方法研究

结合反求技术、快速成形和快速模具技术,提出了一种新型钛合金/多孔陶瓷复合半膝关节系统的定制化制造方法。基于医学影像技术和反求技术进行半膝关节假体的个性化设计,通过快速成形技术制造人工关节的树脂原型,运用离心铸造和粉末烧结技术成形钛合金关节假体和多孔生物陶瓷活性人工骨。结果显示,半膝关节的重构误差小于0·25mm,能满足医学对假体精度的要求(0·5mm)。将钛合金/多孔陶瓷复合人工关节假体植入动物(狗)体内,与周围组织匹配良好,既具有足够的机械强度,又保证了假体的生物活性。因此,该复合型人工关节假体可用于修复体内大段骨缺损,通过机械重建和生物重建相结合,达到受损关节的功能重建,具有广泛的医学应用前景。     

骨科修补辅助医用机器人系统技术研究

在概述了骨科修补辅助医用机器人系统总体方案的基础上，对系统中骨骼医学图像处理技术进行了重点描述。通过采用图像格式转换、数学形态变换结合Canny边缘算子算法实现了骨骼的轮廓提取。采用综合使用反求软件和传统CAD／CAM软件方法进行反求工程开发，实现了个体骨骼的三维重建实体建模。机器人控制系统采用基于IPO＋DSP运动控制器的开放式分布控制结构，完成对骨骼假体的加工与制作。系统中采用的图像与接触测量相融合的测量技术，对制造业中精密测量具有很强的借鉴意义。在假体加工系统中为了获得满意的加工表面，必然要规划出合理的加工刀具运动路径以及合理的加工工艺，该技术的研究同样有益于制造业。     

Reverse engineering from uni-directional CMM scan data

The design and manufacture of sculptured surfaces using the reverse engineering (RE) approach is popular in industry. RE requires the definition of surfaces, a process that is usually performed using a coordinate measuring machine (CMM). However, the present methods for surface model reproduction require a high density of data points, resulting in increased manufacturing times.This paper proposes a method to reduce the manufacturing times. In this method constrained least-square fitting techniques are employed. The splines are then blended to a surface model by a spline segment matching and subdividing algorithm. A model refinement method is proposed, that uses only a fraction of the data points. Experimental results and future developments are also included.     

反求工程交互建模应用技术研究

对自由曲面重构中存在的问题进行了分析，提出以自动计算特征线为参考，进行交互建模的思路。对交互建模中反求目标的确定、点云分块边界的处理、模型框架的要求以及曲面拟合边界的选择进行了阐述，对交互建模的两种特殊情况，给出了曲面重构方案。实践表明该建模方法可以得到工程中满意的曲面模型。     

基于工业设计和先进制造技术的产品快速开发

提出一种将工业设计与逆向工程（RE）、CAX技术、快速成型和快速模具结合起来的集成开发模式。在该模式下,利用RE技术直接将工业设计获得的实物模型转换为数据模型。数据模型在CAD系统中进行处理,构造曲面模型或STL模型表面、再经过STL模型表面的偏置处理,利用RP和RT技术直接、快速的制作出样件或小批量成品,利用CAM系统还可以输出机械加工需要的数据代码。本文洋细介绍了该模式的组成部分、工作流程以及接口等关键技术,并以一个实例来说明该模式的正确性和高效性。     

基于反求工程的CAD建模技术研究

反求工程(RE)作为快速开发新产品的创新手段之一,日益受到重视.反求工程CAD建模即指根据实物样件获取产品的数字化模型,是进行产品创新的核心.针对反求工程CAD建模技术的主要实现过程进行了系统研究,并对其在产品创新领域中的主要应用给予了介绍.     

稀土镧对电火花沉积碳化钛陶瓷涂层耐磨性能影响

为研究稀土元素对电沉积TiC陶瓷涂层摩擦学性能的影响,采用自配TiC、Ni、Mo、WC混合粉末压制烧结电极,在45#钢基体上进行放电陶瓷沉积实验,并在HQ-1型摩擦磨损实验机上对不同稀土含量的陶瓷涂层进行了摩擦磨损实验。结果表明:电极中加入适量氧化镧对涂层摩擦学性能有改善作用,稀土氧化镧含量的最佳值为0.5%,此时磨损质量损失较未加稀土时减少了71.4%。当稀土加入量过多时,涂层耐磨性能反而降低,甚至低于不加稀土时的耐磨性能。通过对涂层表面扫描电镜分析(ASEM)和X射线衍射(XRD)分析可知,加适量稀土元素,可改善涂层表层组织结构,减少了表面气孔和开裂的现象发生。