激光选区熔化技术(Selective Laser Melting,SLM)作为增材制造技术最有潜力的技术之一,在航空航天、生物医学领域等得到了重要的应用。SLM技术凭借着成型个性化复杂结构方面的特点,尤其在生物制造中骨植入体植入和关节置换方面有很大的应用前景。本文将从个性化人工植入体和关节置换需求上切入,通过逆向工程和正向工程相结合的方式进行模型设计,采用SLM制造出与人体胫骨弹性模量相匹配的多孔结构的植入体。打印材料选用医用不锈钢316L,对成型的工艺、力学性能及支撑结构进行了基础的研究和分析。主要研究工作如下:(1)分析了胫骨植入体在生物医学领域的设计需求,采用CT扫描获取三维数据,并用逆向工程的方式重构了胫骨的CAD模型,最后在该胫骨模型的基础上,用设计的正八面体多孔结构与之求交,最后得到多孔结构的胫骨模型,通过理论计算和有限元仿真,分析了该八面体多孔胫骨结构的力学性能,为SLM成型制造胫骨植入体作好铺垫。(2)分析了影响SLM成型质量的重要因素并解释了成型机理。为研究不锈钢316L材料最佳成型工艺参数,采用正交实验的方法,逐步的通过单道、单层和块体实验多组参数的优化,得出在激光功率130W、扫描速度650mm/s、扫描间距0.06mm、铺粉层厚0.03mm时,可以成型较好的打印效果,并通过阿基米德排水法测出其致密度达到98.9%。(3)对不锈钢316L材料SLM加工样本进行各项性能测试与分析:测试了不锈钢316L成型件尺寸精度、孔隙率及力学性能。实验表明成型件尺寸精度小于0.02mm,孔隙率制造误差小于0.04mm。SLM成型不锈钢316L平均硬度在305HV左右。标准拉伸件抗拉强度为608.21MPa,屈服强度为478.10MPa,弹性模量为193.6GPa,断后伸长率为37.67%,多孔拉伸件的弹性模量为3.63GPa,抗拉强度为18MPa,无明显屈服阶段。设计了不同参数八面体多孔结构,并通过压缩实验数据对比分析,得出胞元边长1.2mm,臂径0.35mm的八面体多孔结构与天然胫骨力学性能相吻合,为人工胫骨植入体制造奠定基础。(4)通过对悬垂结构理论模型的分析,研究了不同的支撑类型和摆放方式对人体膝关节成型质量的影响,得出块状镂空支撑并且摆放方式为30°的优化支撑结构参数,采用优化的工艺参数和支撑结构参数,对胫骨植入体和多孔胫骨植入体进行成型制造,验证了 SLM成型的可行性,对个性化植入体在医学上的临床应用具有重要研究意义。