基于3D打印的假肢接受腔成型工艺的研究

来源 :河北工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lbwang2009
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假肢包括假肢接受腔、支撑件、关节、假脚等部分。假肢接受腔是连接患者残肢和假体的关键部分,起到固定、承重、受力等作用。假肢接受腔的个性定制工艺成型是假肢定制的最关键因素。如何高效、准确的完成接受腔成型将直接影响患者的使用度与舒适感。因此,快速制作接受腔的成型工艺是一直以来的研究重点。目前,国内假肢接受腔的成型工艺制作依旧以手工为主。旧工艺存在的主要问题有,假肢接受腔制作成型工艺复杂,个性化定制中交付时间长,模型精度不高,且修型依旧依赖传统假肢技师经验和计算能力,以及CAD/CAM方法设备昂贵。在此基础上,本论文提出了基于3D打印的假肢接受腔成型工艺的研究方法,包括假肢接受腔修型理论分析及成型工艺制作。在通过有限元仿真分析大腿假肢接受腔系统的受力情况下,采用修正矩阵对双层接受腔模型进行修型优化,并使用本论文前期自主开发设计的用于假肢接受腔的FDM(Fused Deposition Modeling,熔融沉积)型3D打印机对假肢接受腔双层中空支撑结构进行快速制作。接受腔基于3D打印的快速成型工艺,主要研究内容与工作成果如下:(1)针对目前市面上3D打印机类型众多,但没有专门用于医疗辅助行业接受腔制作的打印机以及大腿接受腔所需打印空间较大的问题,本论文设计并组装了一台用于打印假肢接受腔的FDM式3D打印机。(2)针对目前3D普适材料受力强度不理想等问题,本文将接受腔设计为双层中空结构,并对假肢接受腔模型进行有限元受力分析,通过分析结果采用修正矩阵进行修型优化。(3)选用PLA(polylactic acid,聚乳酸)作为接受腔支撑材料。利用自主设计开发的3D打印机对接受腔进行快速成型制备,并进行曲线切割、环氧树脂灌胶、抛光等后期处理,最终得到复合接受腔。结果表明,3D打印工艺成型时间短、易于修型、成本低,提高了接受腔的制备效率。综上,本文对假肢接受腔3D打印成型工艺制作中的打印机设计、受力分析和成型方法等问题进行了详细的研究。提出了假肢接受腔新的成型工艺方法,弥补了传统工艺成型的一些不足,具有一定的实际应用价值和研究意义。
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