隨著3D打印技術(shù)和數(shù)字醫(yī)學(xué)技術(shù)的發(fā)展,醫(yī)用3D打印已成為新型交叉研究領(lǐng)域的一個研究熱點(diǎn)。目前,市面上熔融沉積成型(Fused Deposition Molding,FDM)工藝3D打印機(jī)成型精度不高、成型速度較慢、流涎/滴料嚴(yán)重、界面操作復(fù)雜,不宜直接在醫(yī)療領(lǐng)域應(yīng)用。為此,本文自主研發(fā)一種基于FDM工藝的骨科專用3D打印機(jī),實(shí)現(xiàn)高精度人骨模型、手術(shù)導(dǎo)板的個性化制作,以輔助醫(yī)生完成骨科外科手術(shù),從而為骨科臨床手術(shù)精準(zhǔn)化提供重要的技術(shù)支撐。第一,深入剖析了FDM工藝骨科3D打印機(jī)關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn),結(jié)合骨科模型及其3D打印路徑特點(diǎn),確定了FDM工藝骨科3D打印機(jī)功能及其性能指標(biāo),并在此基礎(chǔ)上制定了ZYX串聯(lián)機(jī)構(gòu)為主體結(jié)構(gòu)、PC機(jī)+運(yùn)動控制卡為核心的總體設(shè)計(jì)方案。第二,分別對機(jī)械、控制系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)。所設(shè)計(jì)的傳動機(jī)構(gòu)、送料機(jī)構(gòu)等,能夠有效緩解打印機(jī)振動、提高噴頭的涂料均勻性;設(shè)計(jì)擺動機(jī)構(gòu),為解決非工作噴頭流涎影響模型質(zhì)量的問題奠定基礎(chǔ)。另外,選擇C#語言為軟件開發(fā)工具,對打印軌跡四軸運(yùn)動、溫度控制、斷堵料檢測以及人機(jī)交互等功能模塊進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)。第三,提出以輪廓誤差作為誤差評價標(biāo)準(zhǔn),并對輪廓誤...

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 課題來源
    1.2 研究意義
    1.3 3D打印技術(shù)及其在骨科領(lǐng)域應(yīng)用現(xiàn)狀
        1.3.1 電子束熔融
        1.3.2 選擇性激光燒結(jié)與激光選區(qū)熔化
        1.3.3 立體光固化
        1.3.4 熔融沉積成型
    1.4 FDM工藝3D打印機(jī)存在的主要問題
        1.4.1 成型精度較低
        1.4.2 成型效率低
        1.4.3 流涎/滴料現(xiàn)象
        1.4.4 人機(jī)交互性差
    1.5 主要研究內(nèi)容與文章結(jié)構(gòu)安排
第二章 FDM工藝骨科3D打印機(jī)系統(tǒng)方案
    2.1 骨科模型打印工藝分析
        2.1.1 骨科模型特點(diǎn)
        2.1.2 骨科模型打印難點(diǎn)
    2.2 總體方案
        2.2.1 主要設(shè)計(jì)指標(biāo)
        2.2.2 總體結(jié)構(gòu)
    2.3 機(jī)械系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)
        2.3.1 空間運(yùn)動機(jī)構(gòu)
        2.3.2 擠料機(jī)構(gòu)
        2.3.3 擺動機(jī)構(gòu)
    2.4 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
        2.4.1 主控器
        2.4.2 運(yùn)動控制模塊
        2.4.3 溫度控制模塊
        2.4.4 斷堵料檢測模塊
    2.5 本章小結(jié)
第三章 FDM工藝骨科3D打印機(jī)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
    3.1 主要功能和技術(shù)特點(diǎn)
    3.2 控制系統(tǒng)軟件方案
    3.3 邏輯控制層軟件設(shè)計(jì)
        3.3.1 打印控制模塊
        3.3.2 溫度控制模塊
        3.3.3 狀態(tài)監(jiān)測與出錯處理模塊
    3.4 人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)
        3.4.1 軟件設(shè)計(jì)思想及原則
        3.4.2 功能分析及邏輯結(jié)構(gòu)
        3.4.3 界面布局
    3.5 控制系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)
        3.5.1 邏輯層與控制層實(shí)現(xiàn)
        3.5.2 接口實(shí)現(xiàn)
        3.5.3 交互界面實(shí)現(xiàn)
        3.5.4 消息處理機(jī)制實(shí)現(xiàn)
    3.6 本章小結(jié)
第四章 關(guān)鍵結(jié)構(gòu)誤差分析
    4.1 XY傳動機(jī)構(gòu)誤差評價標(biāo)準(zhǔn)
    4.2 輪廓誤差估計(jì)方法修正
    4.3 XY傳動機(jī)構(gòu)動態(tài)誤差分析
        4.3.1 XY傳動機(jī)構(gòu)動力學(xué)模型
        4.3.2 誤差傳遞函數(shù)
        4.3.3 XY傳動機(jī)構(gòu)仿真模型
        4.3.4 算例分析
    4.4 基于Ansys雙噴頭結(jié)構(gòu)誤差分析
        4.4.1 雙噴頭結(jié)構(gòu)熱力耦合分析
        4.4.2 仿真模型及算例分析
    4.5 本章小結(jié)
第五章 成型質(zhì)量控制策略
    5.1 XY傳動機(jī)構(gòu)誤差及其補(bǔ)償策略
        5.1.1 誤差影響因素分析
        5.1.2 誤差補(bǔ)償控制策略
        5.1.3 誤差補(bǔ)償控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
        5.1.4 誤差補(bǔ)償控制策略仿真分析
    5.2 雙噴頭結(jié)構(gòu)參數(shù)確定
    5.3 流涎/滴料控制策略
    5.4 樣機(jī)實(shí)驗(yàn)
        5.4.1 XY傳動機(jī)構(gòu)誤差補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)
        5.4.2 流涎實(shí)驗(yàn)
    5.5 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 主要工作與創(chuàng)新點(diǎn)
    6.2 后續(xù)研究工作
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間的學(xué)術(shù)成果



本文編號：3742022