选区激光熔化(SLM)快速成型技术由于能直接成型金属零件,成为国内外快速成型技术领域的一个重要研究方向。从目前选区激光熔化快速成型技术的研究现状和存在问题来看,成型设备和工艺的研发以及应用领域的推广是研究的热点。 本文围绕选区激光熔化快速成型技术在医学领域的应用展开研究,包括了成型设备的改进设计、医学应用流程和植入体设计研究、工艺过程温度场模拟和应力场模拟。论文的主要内容如下： 首先,综述了快速成型技术的医学应用现状,详细讨论了选区激光熔化技术的工艺原理和研究现状,为本课题研究的开展奠定了理论基础。 其次,结合医学应用特点,对选区激光熔化成型设备进行改进,得到新型号设备的设计方案。该设备不仅配备了最新的光纤激光器,而且在精密运动控制、气体保护方面都有很大的提高。 针对选区激光熔化快速成型技术的特点,设计了一条与逆向工程相结合的医学应用方案,即个性化定制医学植入体。以钛合金骨骼植入体和舌侧正畸托槽为例,探讨了针对SLM技术定制植入体的相关问题。 然后,建立了SLM成型过程的有限元分析模型,该模型综合考虑了激光束能量分布特点和材料的物性参数随温度变化规律。采用Ansys软件模拟了成型过程的温度场分布,讨论了激光功率、扫描速度、扫描间距等工艺参数对成型的影响规律,并与实验结果进行了比较验证。 文章最后研究了成型过程的热应力场数值模拟,采用先进行温度场、后进行热应力场分析的间接耦合方式得到了热应力场分布。结果表明应力集中分布在激光束作用区域,且该区域项部主要受到压应力作用,为进一步认识成型过程的应力应变规律和选择工艺参数提供了参考。