面向生物材料3D打印的CAD/CAM系統(tǒng)研究與開發(fā)
發(fā)布時(shí)間:2021-10-19 20:08
隨著現(xiàn)代工業(yè)與制造業(yè)的快速發(fā)展,3D打印技術(shù)在快速成型領(lǐng)域也得到了快速發(fā)展,并得到了廣泛的應(yīng)用。它標(biāo)志著第三次工業(yè)革命的到來,并快速的出現(xiàn)在人們生活中。目前已成功應(yīng)用在工業(yè)設(shè)計(jì)、汽車制造、航空航天、建筑、牙科等各個(gè)領(lǐng)域,最近許多科研人員對(duì)生物材料3D打印也開始了大量的研究,生物材料3D打印目前應(yīng)用領(lǐng)域主要面向組織工程支架,多材料多結(jié)構(gòu)復(fù)雜支架的制造將為后續(xù)的細(xì)胞打印、組織器官制造提供一定的理論基礎(chǔ)。生物材料性能及其成型過程對(duì)組織工程支架乃至組織器官制造領(lǐng)域有著重要的影響。組織工程支架在組織工程學(xué)與再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域發(fā)揮著至關(guān)重要的作用,它為細(xì)胞的生長(zhǎng)提供了臨時(shí)的細(xì)胞外基質(zhì)環(huán)境。對(duì)水凝膠支架的空間三維組裝,通過此實(shí)驗(yàn)對(duì)后續(xù)細(xì)胞打印、組織器官制造提供理論基礎(chǔ)。本文采用了基于推桿擠出的低溫沉積制造方式對(duì)生物水凝膠材料進(jìn)行三維空間成型。首先根據(jù)水凝膠材料的凝膠特性對(duì)其進(jìn)行三維空間擠出低溫成型,然后通過鈣離子交聯(lián)方式對(duì)其成型支架進(jìn)行后期處理。本文對(duì)水凝膠支架的成型工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,打印過程中的平臺(tái)掃描速度、材料的擠出速度、絲間距以及打印層高度的設(shè)置將會(huì)對(duì)支架的成型效果產(chǎn)生重要的影響,通過實(shí)驗(yàn)以及對(duì)打印...
【文章來源】:沈陽(yáng)理工大學(xué)遼寧省
【文章頁(yè)數(shù)】:79 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
Abstract
第1章 緒論
1.1 課題研究的目的和意義
1.2 生物材料 3D打印方法介紹
1.3 生物材料 3D打印的發(fā)展及研究現(xiàn)狀
1.3.1 國(guó)外生物 3D打印研究現(xiàn)狀
1.3.2 國(guó)內(nèi)生物 3D打印研究現(xiàn)狀
1.4 課題來源及主要研究?jī)?nèi)容
1.4.1 課題來源
1.4.2 課題研究?jī)?nèi)容
1.5 本章小結(jié)
第2章 平臺(tái)搭建及CAD/CAM系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
2.1 生物 3D打印系統(tǒng)概述
2.2 3D打印裝置硬件系統(tǒng)搭建
2.2.1 三維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)子系統(tǒng)
2.2.2 運(yùn)動(dòng)控制子系統(tǒng)
2.2.3 3D打印裝置硬件集成
2.2.4 PMAC-Clipper運(yùn)動(dòng)控制卡的底層參數(shù)設(shè)置
2.3 上位機(jī)控制界面的設(shè)計(jì)
2.3.1 打印工藝參數(shù)設(shè)定模塊
2.3.2 程序操作模塊
2.3.3 手動(dòng)操作模塊
2.3.4 狀態(tài)顯示模塊
2.3.5 打印平臺(tái)控制界面
2.4 本章小結(jié)
第3章 基于推桿擠出的水凝膠打印試驗(yàn)
3.1 推桿擠出式噴頭
3.2 水凝膠材料性能測(cè)定
3.2.1 流變性能測(cè)試原理
3.2.2 明膠粘度特性的測(cè)定
3.2.3 海藻酸鈉對(duì)明膠粘度特性影響
3.2.4 水凝膠溶液的制備
3.3 水凝膠溶液低溫成型
3.3.1 水凝膠溶液三維成型過程中的溫度場(chǎng)控制
3.3.2 水凝膠支架單噴頭空間組裝
3.3.3 多通道結(jié)構(gòu)雙噴頭空間組裝
3.4 細(xì)胞水凝膠共混的三維空間組裝試驗(yàn)
3.5 擠出成型工藝的結(jié)果與討論
3.5.1 支架成型的相關(guān)參數(shù)分析
3.5.2 成型參數(shù)對(duì)水凝膠支架成形質(zhì)量的影響
3.5.3 解決成型過程中拐點(diǎn)堆積現(xiàn)象
3.6 本章小結(jié)
第4章 壓電式噴頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與仿真
4.1 壓電膜片式微滴噴射原理分析
4.2 壓電噴頭機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
4.2.1 壓電陶瓷片震動(dòng)幅值測(cè)試
4.2.2 微液滴形成過程分析
4.2.3 驅(qū)動(dòng)膜片幾何參數(shù)設(shè)計(jì)
4.2.4 腔體結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)
4.3 模型建立及仿真
4.3.1 仿真模型建立
4.3.2 仿真結(jié)果分析與研究
4.4 壓電微液滴噴射試驗(yàn)
4.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文和獲得的科研成果
致謝
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]基于COMSOL液壓節(jié)流閥內(nèi)部流場(chǎng)數(shù)值模擬研究[J]. 王海冰,王攀達(dá),李文華,張子耀,李貝貝,劉秀梅. 液壓與氣動(dòng). 2015(08)
[2]3D打印技術(shù)的最新進(jìn)展[J]. 楊小娟,余冬梅,張建斌. 金屬世界. 2015(03)
[3]3D打印技術(shù)在骨科醫(yī)療器械的應(yīng)用現(xiàn)狀分析[J]. 董文興,劉斌. 生物骨科材料與臨床研究. 2014(04)
[4]基于COMSOL多物理場(chǎng)耦合仿真建模方法研究[J]. 李淑君,王惠泉,趙文玉,孟文俊,文豪. 機(jī)械工程與自動(dòng)化. 2014(04)
[5]面向3D打印復(fù)合工藝的生物CAD/CAM系統(tǒng)及試驗(yàn)研究[J]. 劉媛媛,張付華,陳偉華,嚴(yán)飛飛,鄭璐璐,胡慶夕. 機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2014(15)
[6]快速成型技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及動(dòng)態(tài)探析[J]. 魏廷菊. 科技致富向?qū)? 2014(12)
[7]低溫快速成型技術(shù)與骨組織工程支架制備[J]. 何美健,黃江鴻,段莉,李慶慶,王大平. 國(guó)際骨科學(xué)雜志. 2014(01)
[8]3D打印技術(shù)的發(fā)展分析[J]. 江洪,康學(xué)萍. 新材料產(chǎn)業(yè). 2013(10)
[9]3D打印技術(shù):快速成型[J]. 沈仙法. 三江高教. 2013(02)
[10]3D打印技術(shù)制備生物醫(yī)用高分子材料的研究進(jìn)展[J]. 賀超良,湯朝暉,田華雨,陳學(xué)思. 高分子學(xué)報(bào). 2013(06)
博士論文
[1]采用相轉(zhuǎn)化法制備的可降解生物多孔3D和4D支架修復(fù)骨缺損[D]. 張寧.吉林大學(xué) 2015
[2]面向快速成型的設(shè)備控制、工藝優(yōu)化及成型仿真研究[D]. 劉杰.華南理工大學(xué) 2012
[3]基于點(diǎn)的幾何模型及其CAD/CAM應(yīng)用研究[D]. 陳建良.浙江大學(xué) 2005
[4]人工關(guān)節(jié)CAD/CAM相關(guān)理論及其關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 陳作炳.武漢理工大學(xué) 2004
碩士論文
[1]3D打印驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)及文件切片算法研究[D]. 楊猛.北京印刷學(xué)院 2014
[2]壓電式噴墨打印研究[D]. 沈旭峰.江南大學(xué) 2013
[3]異質(zhì)材料零件的CAD建模理論與技術(shù)研究[D]. 李靜波.南京師范大學(xué) 2013
[4]基于PMAC的工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)[D]. 蘭文寶.哈爾濱工程大學(xué) 2013
[5]高粘度壓電微噴裝置實(shí)驗(yàn)研究[D]. 郁朋.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2011
[6]基于PMAC的微細(xì)電火花成形加工數(shù)控系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)控制研究[D]. 劉華珍.上海交通大學(xué) 2011
[7]基于PMAC的微型銑床數(shù)控系統(tǒng)的研究[D]. 呂元哲.大連理工大學(xué) 2010
[8]基于PMAC的五軸電火花加工數(shù)控系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的研究[D]. 魯玉蘭.天津大學(xué) 2010
[9]新型生物可降解冠脈支架的研究[D]. 黃楚波.暨南大學(xué) 2009
[10]基于PMAC數(shù)普兼容式車床開放式數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)與研究[D]. 李彩芝.蘭州理工大學(xué) 2007
本文編號(hào):3445526
【文章來源】:沈陽(yáng)理工大學(xué)遼寧省
【文章頁(yè)數(shù)】:79 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
Abstract
第1章 緒論
1.1 課題研究的目的和意義
1.2 生物材料 3D打印方法介紹
1.3 生物材料 3D打印的發(fā)展及研究現(xiàn)狀
1.3.1 國(guó)外生物 3D打印研究現(xiàn)狀
1.3.2 國(guó)內(nèi)生物 3D打印研究現(xiàn)狀
1.4 課題來源及主要研究?jī)?nèi)容
1.4.1 課題來源
1.4.2 課題研究?jī)?nèi)容
1.5 本章小結(jié)
第2章 平臺(tái)搭建及CAD/CAM系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
2.1 生物 3D打印系統(tǒng)概述
2.2 3D打印裝置硬件系統(tǒng)搭建
2.2.1 三維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)子系統(tǒng)
2.2.2 運(yùn)動(dòng)控制子系統(tǒng)
2.2.3 3D打印裝置硬件集成
2.2.4 PMAC-Clipper運(yùn)動(dòng)控制卡的底層參數(shù)設(shè)置
2.3 上位機(jī)控制界面的設(shè)計(jì)
2.3.1 打印工藝參數(shù)設(shè)定模塊
2.3.2 程序操作模塊
2.3.3 手動(dòng)操作模塊
2.3.4 狀態(tài)顯示模塊
2.3.5 打印平臺(tái)控制界面
2.4 本章小結(jié)
第3章 基于推桿擠出的水凝膠打印試驗(yàn)
3.1 推桿擠出式噴頭
3.2 水凝膠材料性能測(cè)定
3.2.1 流變性能測(cè)試原理
3.2.2 明膠粘度特性的測(cè)定
3.2.3 海藻酸鈉對(duì)明膠粘度特性影響
3.2.4 水凝膠溶液的制備
3.3 水凝膠溶液低溫成型
3.3.1 水凝膠溶液三維成型過程中的溫度場(chǎng)控制
3.3.2 水凝膠支架單噴頭空間組裝
3.3.3 多通道結(jié)構(gòu)雙噴頭空間組裝
3.4 細(xì)胞水凝膠共混的三維空間組裝試驗(yàn)
3.5 擠出成型工藝的結(jié)果與討論
3.5.1 支架成型的相關(guān)參數(shù)分析
3.5.2 成型參數(shù)對(duì)水凝膠支架成形質(zhì)量的影響
3.5.3 解決成型過程中拐點(diǎn)堆積現(xiàn)象
3.6 本章小結(jié)
第4章 壓電式噴頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與仿真
4.1 壓電膜片式微滴噴射原理分析
4.2 壓電噴頭機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
4.2.1 壓電陶瓷片震動(dòng)幅值測(cè)試
4.2.2 微液滴形成過程分析
4.2.3 驅(qū)動(dòng)膜片幾何參數(shù)設(shè)計(jì)
4.2.4 腔體結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)
4.3 模型建立及仿真
4.3.1 仿真模型建立
4.3.2 仿真結(jié)果分析與研究
4.4 壓電微液滴噴射試驗(yàn)
4.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文和獲得的科研成果
致謝
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]基于COMSOL液壓節(jié)流閥內(nèi)部流場(chǎng)數(shù)值模擬研究[J]. 王海冰,王攀達(dá),李文華,張子耀,李貝貝,劉秀梅. 液壓與氣動(dòng). 2015(08)
[2]3D打印技術(shù)的最新進(jìn)展[J]. 楊小娟,余冬梅,張建斌. 金屬世界. 2015(03)
[3]3D打印技術(shù)在骨科醫(yī)療器械的應(yīng)用現(xiàn)狀分析[J]. 董文興,劉斌. 生物骨科材料與臨床研究. 2014(04)
[4]基于COMSOL多物理場(chǎng)耦合仿真建模方法研究[J]. 李淑君,王惠泉,趙文玉,孟文俊,文豪. 機(jī)械工程與自動(dòng)化. 2014(04)
[5]面向3D打印復(fù)合工藝的生物CAD/CAM系統(tǒng)及試驗(yàn)研究[J]. 劉媛媛,張付華,陳偉華,嚴(yán)飛飛,鄭璐璐,胡慶夕. 機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2014(15)
[6]快速成型技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及動(dòng)態(tài)探析[J]. 魏廷菊. 科技致富向?qū)? 2014(12)
[7]低溫快速成型技術(shù)與骨組織工程支架制備[J]. 何美健,黃江鴻,段莉,李慶慶,王大平. 國(guó)際骨科學(xué)雜志. 2014(01)
[8]3D打印技術(shù)的發(fā)展分析[J]. 江洪,康學(xué)萍. 新材料產(chǎn)業(yè). 2013(10)
[9]3D打印技術(shù):快速成型[J]. 沈仙法. 三江高教. 2013(02)
[10]3D打印技術(shù)制備生物醫(yī)用高分子材料的研究進(jìn)展[J]. 賀超良,湯朝暉,田華雨,陳學(xué)思. 高分子學(xué)報(bào). 2013(06)
博士論文
[1]采用相轉(zhuǎn)化法制備的可降解生物多孔3D和4D支架修復(fù)骨缺損[D]. 張寧.吉林大學(xué) 2015
[2]面向快速成型的設(shè)備控制、工藝優(yōu)化及成型仿真研究[D]. 劉杰.華南理工大學(xué) 2012
[3]基于點(diǎn)的幾何模型及其CAD/CAM應(yīng)用研究[D]. 陳建良.浙江大學(xué) 2005
[4]人工關(guān)節(jié)CAD/CAM相關(guān)理論及其關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 陳作炳.武漢理工大學(xué) 2004
碩士論文
[1]3D打印驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)及文件切片算法研究[D]. 楊猛.北京印刷學(xué)院 2014
[2]壓電式噴墨打印研究[D]. 沈旭峰.江南大學(xué) 2013
[3]異質(zhì)材料零件的CAD建模理論與技術(shù)研究[D]. 李靜波.南京師范大學(xué) 2013
[4]基于PMAC的工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)[D]. 蘭文寶.哈爾濱工程大學(xué) 2013
[5]高粘度壓電微噴裝置實(shí)驗(yàn)研究[D]. 郁朋.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2011
[6]基于PMAC的微細(xì)電火花成形加工數(shù)控系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)控制研究[D]. 劉華珍.上海交通大學(xué) 2011
[7]基于PMAC的微型銑床數(shù)控系統(tǒng)的研究[D]. 呂元哲.大連理工大學(xué) 2010
[8]基于PMAC的五軸電火花加工數(shù)控系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的研究[D]. 魯玉蘭.天津大學(xué) 2010
[9]新型生物可降解冠脈支架的研究[D]. 黃楚波.暨南大學(xué) 2009
[10]基于PMAC數(shù)普兼容式車床開放式數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)與研究[D]. 李彩芝.蘭州理工大學(xué) 2007
本文編號(hào):3445526
本文鏈接:http://sikaile.net/yixuelunwen/swyx/3445526.html
最近更新
教材專著