3D打印外固定支具参数化反求建模方法

基于Grasshopper插件研究3D打印外固定支具的参数化反求建模方法,以实现外固定支具三维模型的快速精准构建,提高定制效率并减小支具偏差,从而促进3D打印外固定支具的快速个性化定制.使用三维扫描仪获取患者手臂骨折部的外轮廓数据,采用Geomagic Studio软件对点云数据进行处理,得到基础数字模型,通过Grasshopper组件连线编写反求设计建模程序,并选取手臂骨折数字模型对建模程序进行建模速度与偏差测试.反求建模程序比传统建模方式耗费时间更少,精度更高,符合个性化定制的要求.使用Grasshopper插件编写算法程序降低了设计人员建立外固定支具三维模型的难度,并简化了设计流程,提高了设计效率,实现了快速三维模型构建和个性化定制.     

3D打印牙模与传统石膏牙模的比较研究

随着数字化技术在口腔医学上的广泛应用,义齿的数字化制备将成为未来的发展趋势,而在义齿的数字化制备过程中,3D打印牙模必然会替代传统石膏牙模。采用3D打印和印模浇灌石膏两种方法制备标准的圆柱体试样和长方体试样,测量标准试样的力学性能以及表面粗糙度,间接比较3D打印牙模与传统石膏牙模的力学性能以及表面粗糙度,并对3D打印牙模与传统石膏牙模的尺寸精度进行了比较研究。与传统石膏牙模相比,3D打印牙模的硬度较低,但其抗压强度、抗弯强度及表面粗糙度更好。3D打印牙模的尺寸精度与传统石膏牙模的尺寸精度相差不大,但前者的一致性更好。通过与传统石膏牙模的力学性能以及表面粗糙度和尺寸精度的比较研究可知,3D打印牙模的综合性能优于传统石膏牙模,完全可以替代传统石膏牙模用于数字化义齿的制备。     

基于人体表面三维数据的医用支具逆向设计方法

为促进医用支具的个性化快速定制,对人体造型特征进行了分析。结合逆向工程、模具设计、3D打印等技术,论述了基于人体表面三维数据的医用支具逆向设计方法。以颈部支具设计为例,验证了该设计方法的合理性和可行性。     

基于增材制造技术的踝关节撕裂骨折损伤定制化支具设计

对比分析传统支具与3D打印支具在临床应用效果以及各项性能,探讨3D打印支具在踝关节撕裂骨折损伤治疗应用中的优势.调查30名踝关节撕裂骨折损伤男性患者(20～40岁),这些患者分别采用石膏、夹板和3D打印支具进行康复治疗(每组10人),康复后对临床治疗效果评分.对比目前市面上用于支具制造的传统材料与3D打印材料的机械性能,分析不同3D打印工艺的综合优势.多射流熔融(MJF)工艺打印的尼龙11(PA11)材料综合力学性能最好,MJF工艺制作的支具比其他3D打印工艺综合优势更高.患者在康复期间佩戴支具时,皮肤透气性强,无异常并发症,康复效果良好.临床应用数据表明,增材制造的支具在舒适度、贴合度、透气性、灵活性、力学性能和生物相容性方面都优传统支具.本研究踝关节撕裂骨折损伤定制化支具是增材制造支具现代运动创伤外科临床的重要成果,对3D打印定制化医疗、康复器械的发展具有重要意义.     

基于正逆向建模的小腿外固定支具的设计方法

生活中每个骨折患者的小腿形状特征各不相同,骨折类型也不同。现有的骨折支具存在笨重、不透气且与患者小腿部位不能完全贴合的缺点,严重影响患者的康复效果。通过人体三维扫描仪获取患者受伤部位的点云数据,并对点云数据进行数据处理,运用逆向建模方法获得患者受伤部位的三维特征,设计符合患者受伤部位的外固定支具。结合患者及医生的相关要求,采用正向建模方法设计出符合人体小腿的康复支具,帮助患者康复。将正逆向混合建模方法运用于生物医学工程领域,为研发人员设计定制化产品提供借鉴。     

基于逆向工程技术的人体牙模三维模型重构

由于人体牙模是由非常复杂的自由曲面构成,设计比较困难。传统牙模模型的测量数据都是通过游标卡尺在石膏模型直接测量,会产生很大的误差,并且石膏模型应用于临床医学也会存在很多缺陷。为了探究光敏树脂型材料牙模在临床应学的可行性,采用逆向工程和快速成型技术的三维模型重构方法,首先使用三坐标非接触式扫描仪对石膏模型进行扫描得到大量点云数据,然后利用Geomagic Studio软件完成对点云数据的处理和CAD三维模型的重建,生成三维实体,采用SPS450型号的3D打印机打印出树脂实体模型。最后使用三坐标接触式测量仪对石膏模型和已生成的树脂模型进行一些重要数据的测量,对实验得到的数据进行对比分析,结果显示测量数据误差均在1mm内,在允许的误差范围之内,符合医用要求。     

骨科植入物的混合建模设计研究

研究了一种将正向三维建模与逆向工程建模相结合的混合建模方法,用来进行金属植入物三维CAD建模。以解剖型接骨板为例,利用参数化设计法进行接骨板规则部分的三维建模,利用逆向工程技术对接骨板具有解剖学特征的部分进行逆向工程建模,再利用三坐标测量仪构建对齐参考线,并在UG中进行正、逆两部分三维CAD模型的拼接。利用建立的骨科内植物三维模型开展了虚拟手术、生物力学分析,以及利用3D打印制作模型用于术前模拟等应用,取得了良好的效果。     

阵列式喷墨石膏打印装置设计及结构仿真分析

阵列式石膏喷墨打印机是基于三维印刷技术而开发的一种石膏件快速成形装置.面向工业石膏3D打印工艺,设计了一种低成本、高效率阵列式喷墨石膏打印装置,并利用ANSYS有限元分析软件,针对其主体机架分别进行静力学分析和模态分析,获得变形及应力分布,以及各阶频率和振型.分析结果表明,在使用工况下,主体机架不会发生较大变形及共振现...     

连续碳纤维增强复合材料3D打印喷头设计与实验分析

以“独立挤出”型连续碳纤维增强PLA复合材料(continuous carbon fiber reinforced PLA composite, CCFRC/PLA)3D打印制件为研究对象,设计了柔性的连续碳纤维增强PLA复合材料丝(continuous carbon fiber reinforced composite filament/PLA, CCFRCF/PLA)送丝机构,研究了打印喷嘴直径与CCFRCF/PLA直径、表面包裹树脂膨胀特性及打印层高的关系,探讨了喷嘴端面直径对打印表面热辐射的影响规律,推导了喷嘴直径的计算公式,求解了最佳喷嘴直径和最佳端面直径。基于设计的打印喷头,采用仿真分析与实验验证的方法,探索了打印层高与制件力学性能之间的关系,结果表明CCFRC/PLA的抗拉强度与纤维层数呈正相关,并验证了层合板预测模型的有效性,获得了打印层高0.1 mm时CCFRC/PLA抗拉强度的修正系数为0.039,打印层高0.2 mm时,修正系数为0.124,为连续碳纤维增强复合材料3D打印技术的发展提供了理论基础和参考价值。     

基于3D打印的手压充电筒设计与开发

随着先进制造业不断发展,3D打印技术作为一种新兴的制造方式,可推动工业产品设计与应用。基于3D打印的手压充电筒的设计与开发,通过手绘设计出产品的外观及结构设计,基于3D打印技术、模型三维数据扫描、三维造型软件曲面重构与质量分析相结合,快速成型出产品,再将样品进行试装配,便于设计师达到客户需求,从而大大减少产品设计到成型的周期,节省产品研发成本的目的。     

MEM产品开发及工艺研究

介绍了如何应用MEM快速成型技术(属于RP技术的一种)进行产品开发,根据实际情况设计了实验方案,对支撑条件进行了详细的分析,通过实际加工,利用现有的MEM-300-1快速成型机设备,针对常用零件的通用特征,得到了在加工工艺过程中不加支撑或尽量减少支撑的条件:开放式悬臂长度L≤6mm、倾斜形特征倾斜角度θ≥30°、圆孔半径R≤4 mm、平顶长度M≤8 mm.     

主轴系统结构设计参数对其动力特性影响研究

文章以某车床主轴为研究对象，应用有限元和实验建立轴和支撑系统的动力学模型。采用计算机仿真技术，研究轴承等效径向（轴向）风度与阻尼参数、轴承预紧力、跨距，附加集中质量和阻尼等设计参数对主轴系统动力特性的影响规律，为主轴系统的动态优化设计进行了有意的探索。     

基于Pro/E的截割头截齿安装方法的研究

介绍了悬臂式掘进机截割头上的截齿空间位置状态及确定其空间位置所需要确定的参数,并提出了这些参数之间的关系,通过在Prol/E中建立了一些参考平面,提出了在Pro/e中确定截齿空间位置的一种方法.     

基于局域环境的产品全生命周期评估体系研究

以产品整个生命周期中所处各局域环境为背景,从其对人类自身、生物资源、非生物资源３个方面所产生的影响出发,结合我国实际情况,建立了一套完整的ＬＣＡ评估决策体系。在此体系中以产品所处的局域环境为基础,对产品整个生命周期进行阶段性划分,从而使得整套体系具有良好的可操作性,并使所得到的各项指标具有更强的实际意义。评估体系可被应用于各类产品的环境影响评估。     

双稳态电磁换向阀换向结构参数对磁场力的影响分析

双稳态电磁换向阀可在确保换向性能的基础上减少能耗并降低温升.建立换向机构磁路模型,推导出电磁线圈断电和通电时动铁芯位移与轴向磁场力之间具体函数关系,利用MATLAB分析了关键结构参数对稳态保持力和瞬态换向力的影响,分析了两种控制线圈通电方案的差异,得到更为经济的换向方案,通过Ansoft Maxwell仿真验证了理论结果.     

基于齿轮箱结构的试验模态测试研究

现代机器多要求高速、高效、低耗能、轻型、低噪声和性能可靠。解决这些问题,离不开动态测试与分析,因而模态测试技术得到迅速发展和广泛应用。目前的发展趋势是把有限元方法和试验模态分析技术结合起来。     

基于Web的客户化定制系统研究

研究大规模定制环境下以客户需求为主线的定制过程 ,对基于Web的客户化定制系统进行功能需求分析 ,建立功能模型 ,对实现客户化定制的单元技术进行阐述 ,并在此基础上开发了一种客户化定制支持系统     

基于ANSYS-PDS制动盘几何尺寸对频率影响的灵敏性分析

将制动盘主要几何尺寸与频率之间的关系作为研究对象,探索制动盘主要尺寸影响频率的灵敏度值。在ANSYS-PDS模块中,将制动盘的几何尺寸作为可靠性分析的随机输入参数,频率作为随机输出参数,用蒙特卡罗法进行概率分析,得出各几何参数对频率影响的灵敏度图,在灵敏度图中可以直观看出各设计参数对频率的影响程度。该分析结果为制动盘结构设计及优化提供了一定的参考。     

基于概率统计的磨削力研究

采用数理统计的方法对磨削弧区的粒子进行概率统计分析，在对单颗磨粒受力状态进行分析的基础上，建立了磨削力理论计算模型。通过试验研究对理论分析进行了验证，结果表明，试验结果与理论预测结果较为吻合，该计算模型能够准确预测磨削力。     

基于单片机的发动机过限保护器的研制

介绍了基于单片机控制的、针对发动机冷却水温过高、机油压力过低的过限保护器的研制过程,阐述了保护器的硬件组成部分以及软件实现的方法。通过实验,证明了该保护器的稳定性,并成功的将该保护器应用于实际生产中。