随着现代科学技术的发展,为解决由于创伤或骨肿瘤等骨科疾病引发的骨缺损情况逐年增多等问题,植入自体骨或金属假体是目前在临床医学上较为常见和成熟的骨修复方式。目前在临床医学上较为常见和成熟的骨修复方式是植入自体骨或金属假体。植入自体骨具有良好的生物相容性、生物降解性、骨传导性等问题,但自体骨取自自身其他部位,增大患者的创伤面积并增加了患者痛苦;金属假体的生物相容性相对较差,并且存在松动或断裂等后续问题。因此寻找合适的人工骨替代材料并将其制造成个性化植入骨是当前骨缺损修复的研究重点和难点。由于临床应用较为成熟的PMMA材料的生物降解能力、药物传递等性能较差,且不利于与健康骨进行整合。本论文选用了与骨骼无机成分相似的硅酸钙基等复合生物陶瓷材料具有良好的生物相容性,通过3D打印技术制造人工骨植入人体后具有良好的骨传导性,且易降解速度较快不会引发体内炎症。含有硅酸根离子后的生物陶瓷复合材料能够在生理条件下通过硅酸根离子促进羟基磷灰石成核,加速生成沉淀的磷灰石层,同时释放大量的钙离子促进骨骼形成。该材料细胞毒性较低,和周围组织细胞具有良好的相容性,且生物降解性能优异,但材料力学性能较差易断裂。因此针对硅酸钙类复合骨水泥材料进行改进,并通过3D打印设计制造个性化植入骨具有良好的应用前景和研究价值。本研究选用硅酸三钙为生物陶瓷基体材料,丙二醇为分散剂,研究硅胶微粒含量和磷酸二氢钙含量对硅酸钙基生物陶瓷的力学性能、凝固时间、延展性和粘度等影响机理,制备均一、稳定且适用于3D打印生物陶瓷复合浆料。通过对生物陶瓷复合浆料的流变特性实验分析可知,生物陶瓷复合浆料为非牛顿流体,具有剪切稀化的特性。硅胶微粒吸收浆料中的丙二醇,导致液相体积分数降低,粘度升高,凝固时间和流动性能均降低,但材料破坏时应变增大,韧性提升,体外降解速率得以改善。测量所研制的硅酸钙基骨水泥复合浆料的密度、粘度,并通过ANSYS FLUENT流体力学仿真软件对气动喷射骨水泥复合浆料进行流体动力学仿真测试。研究了喷嘴类型、喷嘴直径、喷射压力三种实验参数对骨水泥复合浆料喷射过程的影响,并获得不同实验参数情况下的喷嘴内部流场的压力分布、浆料流速变化情况。为了制备生物陶瓷支架,需要研究3D打印参数对浆料喷射的影响,本研究使用气动式3D打印系统对所配制的生物陶瓷复合浆料进行喷射,研究不同压力下,生物陶瓷复合浆料的流动情况,结合三维运动平台,对浆料进行喷射并逐层累加三维成型,研究打印参数对打印线宽的影响机理。最终实现使用生物陶瓷复合浆料气动喷射3D打印。