隨著醫(yī)療技術(shù)和3D打印技術(shù)的不斷成熟,尤其是醫(yī)學(xué)與工程學(xué)的不斷交叉與創(chuàng)新,對人體足部的保護已從以往簡單而單一的平面型鞋墊逐漸向著具有特殊功能的足底矯形器發(fā)展。本文借助3D打印技術(shù)在個性化和異形結(jié)構(gòu)制造方面的強大優(yōu)勢,設(shè)計并制造具有蜂窩結(jié)構(gòu)和全貼合式足弓支撐結(jié)構(gòu)的足底矯形器,在結(jié)構(gòu)設(shè)計層面上發(fā)揮足底矯形器對人體足部的減震減壓作用。基于步態(tài)分析儀輸出的人體足底壓力圖像,對圖像進行特征提取獲得大壓力區(qū)域的邊緣輪廓,提出基于曲率特征的曲線平滑處理算法,并實現(xiàn)足底壓力區(qū)域輪廓的個性化建模;結(jié)合目前成熟的蜂窩結(jié)構(gòu)理論和有限元分析技術(shù),總結(jié)出基于結(jié)構(gòu)勢能最小的有限元分析方法,確定剛度最大化的設(shè)計目標,通過三維建模和數(shù)值模擬分析技術(shù),對蜂窩式足底墊片進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計;因為足弓支撐和全貼合式結(jié)構(gòu)有利于減小足底峰值壓力,所以將全貼合式足弓支撐結(jié)構(gòu)引入對足底矯形器的設(shè)計中�；诜涓C結(jié)構(gòu)和足弓支撐結(jié)構(gòu)的全貼合設(shè)計,具有緩沖減震和提供支撐的作用。緩沖減震的功能可以通過基于TPU材料的3D打印蜂窩足底墊片達到,提供支撐的功能可以通過具有足弓支撐結(jié)構(gòu)的全貼合式足底墊片實現(xiàn)。本文建立具有圖像特征提取、三維建模、數(shù)值模... 

【文章來源】：北京工業(yè)大學(xué)北京市 211工程院校

【文章頁數(shù)】：66 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

人體足部模型

圖 1-2 FDM 的工作原理Figure 1-2 The working principle of FDM）選擇性激光燒結(jié)（Selective Laser Sintering，SLS）技術(shù)，其末材料在激光高溫輻射下易燒結(jié)。具體工作過程如下：首先，材料的鋪墊，通過設(shè)備內(nèi)部的恒溫設(shè)施將粉末加熱至恰好低于一溫度；計算機通過定位裝置實現(xiàn)光源的精確定位（SLS 利用）；然后紅外激光束輻射在粉層上，使粉末溫度升至熔化點之并與下面已成形的部分實現(xiàn)黏結(jié)；接下來，打印平臺下降一個系統(tǒng)為打印平臺鋪上新的粉末材料，激光束再次進行輻射并燒，實現(xiàn)整個三維實體的打印成型，如圖 1-3 所示。本文使用 S打印全貼合式足弓支撐的足底墊片，采用的材料為尼龍（Ny，因為尼龍材料具有無毒害、質(zhì)量輕便、機械強度優(yōu)異、耐磨，故適合足底墊片的制造。

圖 1-2 FDM 的工作原理Figure 1-2 The working principle of FDM（2）選擇性激光燒結(jié)（Selective Laser Sintering，SLS）技術(shù)，其基本理為粉末材料在激光高溫輻射下易燒結(jié)。具體工作過程如下：首先，借助滾成粉末材料的鋪墊，通過設(shè)備內(nèi)部的恒溫設(shè)施將粉末加熱至恰好低于該粉末點的某一溫度；計算機通過定位裝置實現(xiàn)光源的精確定位（SLS 利用紅外激結(jié)粉末）；然后紅外激光束輻射在粉層上，使粉末溫度升至熔化點之上實現(xiàn)，同時并與下面已成形的部分實現(xiàn)黏結(jié)；接下來，打印平臺下降一個層厚的，鋪粉系統(tǒng)為打印平臺鋪上新的粉末材料，激光束再次進行輻射并燒結(jié)粉層疊加，實現(xiàn)整個三維實體的打印成型，如圖 1-3 所示。本文使用 SLS 型印技術(shù)打印全貼合式足弓支撐的足底墊片，采用的材料為尼龍（Nylon，聚）材料，因為尼龍材料具有無毒害、質(zhì)量輕便、機械強度優(yōu)異、耐磨性和耐性較好，故適合足底墊片的制造。

【參考文獻】：
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碩士論文
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本文編號：3523657