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人工骨移植正在成为自然和非自然状况下骨缺失修复的—种重要方式。理想的人工骨植入物需要有准确的缺损部位外形,气孔贯通的内部结构,以及与天然骨相似的力学性能和生物相容性。3D打印技术作为一种新兴的制造技术,具有传统人工骨制造方法所不具有的优势,例如可加工外部轮廓复杂、内部结构贯通的实体。本文通过3D打印技术制造力学性能与生物学性能均满足应用要求的人工骨为主要目标,研究新型复合材料以及制造过程中相关工艺参数对成型的影响,获得人工骨植入物制造的新方案。论文主要工作如下:(1)提出了新型人工骨植入物复合材料配制方案:通过二氧化锆(ZrO2)对羟基磷灰石(HA)进行增韧并采用聚乙烯醇(PVA)溶液进行黏结,实验初步验证了 Zr02对复合材料力学性能的改善效果。由流体力学理论计算确定新型复合材料属于幂律流体且在流动过程中表现为层流,粘度计测试表明复合材料粘度与剪切速率的关系呈现负相关。(2)通过流体力学相关知识建立了挤出流量、挤出速度、线宽、气孔率的理论模型,采用FLUENT软件对复合浆料流动过程进行了仿真分析,仿真结果验证了通过3D打印技术制备人工骨植入物的可行性以及理论模型的指导性。(3)为获得最佳工艺参数对各组配制方案均进行多组对照实验:不同喷头内径下,气压改变对挤出流量以及挤出速度的影响;不同气压值下,喷头移速改变对挤出材料线条宽度的影响;不同线条间隔对气孔率大小的影响;不同温度对人工骨试样成型尺寸的影响。通过上述实验确定了各组配置方案下最佳气压值范围1-3bar,最佳线条间距0.8-1.5mm,最佳喷头移速范围8-10mm/s,最佳加热温度40摄氏度。(4)测试不同配比下人工骨试样力学性能的数据,数据显示随着ZrO2含量增加,人工骨试样抗压强度从5MP提高至17MPa,对应的弹性模量值从52MPa提高至174MPa。通过实验发现蜂巢型内部结构对力学性能的提高有显著作用,可将人工骨植入物抗压强度最大提高至25MPa,弹性模量提高至259MPa。体外降解实验中各组样本在14天后获得了2%-4%重量的增加,显现出较好的磷灰石层沉积能力。细胞活性实验中第2、3组方案样本细胞活性等级获得0级评价,第4组获得1级评价,均为细胞活性合格等级。显微镜观察下细胞表现出良好的生长状况。