本文關(guān)鍵詞：激光選區(qū)燒結(jié)設(shè)備改進(jìn)及人工脛骨墊片設(shè)計(jì)與制造研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：本文首先闡述國(guó)內(nèi)外激光選區(qū)燒結(jié)(SLS)設(shè)備的研究狀況以及SLS在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用情況，接著對(duì)SLS成型進(jìn)行基礎(chǔ)研究；對(duì)激光選區(qū)燒結(jié)設(shè)備的預(yù)熱系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，提高預(yù)熱裝置的均勻性及效率；研究UHMWPE工藝及性能；最后用正向設(shè)計(jì)及逆向設(shè)計(jì)建立脛骨墊片的三維模型，并用改進(jìn)的SLS設(shè)備成型設(shè)計(jì)的人工脛骨墊片假體。 論文的主要研究?jī)?nèi)容如下。 （1）對(duì)SLS成型進(jìn)行基礎(chǔ)研究。研究了激光內(nèi)部功率百分比與實(shí)際功率值的關(guān)系，以及手持紅外測(cè)溫儀與溫控器值的對(duì)比，校正光路系統(tǒng)，對(duì)鋪粉裝置進(jìn)行改進(jìn)，研究薄壁零件的設(shè)計(jì)極限及成型極限，對(duì)PP基本工藝參數(shù)進(jìn)行研究，為UHMWPE的工藝研究打下基礎(chǔ)。 （2）對(duì)SLS加熱系統(tǒng)的改進(jìn)。對(duì)加熱系統(tǒng)進(jìn)行整體介紹，包括檢測(cè)系統(tǒng)以及預(yù)熱系統(tǒng)，從預(yù)熱元件的選擇、布置以及控制三方面進(jìn)行改進(jìn)，建立預(yù)熱裝置的數(shù)學(xué)模型，最后對(duì)改進(jìn)的預(yù)熱裝置溫度場(chǎng)均勻性及效率進(jìn)行驗(yàn)證。 （3）UHMWPE工藝及性能研究。致密度的研究，主要從不同掃描間距下激光功率對(duì)致密度的影響以及不同掃描速度下掃描間距對(duì)致密度的影響；研究翹曲量，，主要從不同掃描速度下掃描間距對(duì)翹曲量的影響，不同加工次序下擺放位置對(duì)翹曲量的影響，不同形狀對(duì)翹曲量的影響以及支撐優(yōu)化改善翹曲變形；研究尺寸精度，理論分析前處理誤差對(duì)SLS成型件精度的影響，研究不同P/V值下掃描間距對(duì)X、Y、Z軸方向上的尺寸偏差的影響；研究力學(xué)性能，主要從不同掃描間距下激光功率對(duì)拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率及屈服強(qiáng)度的影響，通過烘焙熱處理的方式提高力學(xué)性能。 （4）基于激光選區(qū)燒結(jié)的脛骨墊片設(shè)計(jì)與制造。首先對(duì)標(biāo)準(zhǔn)脛骨墊片假體進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，得到各數(shù)據(jù)直接之間互為線性關(guān)系；對(duì)脛骨墊片內(nèi)外等大、內(nèi)大外小共20例Proe設(shè)計(jì)，并運(yùn)用曲面實(shí)體化的方法改善曲面的縫合處，對(duì)脛骨墊片進(jìn)行逆向設(shè)計(jì)，介紹Geomagic逆向設(shè)計(jì)的過程。簡(jiǎn)單介紹模型的Magic處理，掃描路徑的生成，采用優(yōu)化的工藝參數(shù)在成型機(jī)SLS成型PP、UHMWPE脛骨墊片，與脛骨托匹配性良好，通過零件性能測(cè)試并與模塑成型UHMWPE性能作對(duì)比。
【關(guān)鍵詞】：激光選區(qū)燒結(jié) 設(shè)備改進(jìn) 人工脛骨墊片 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：R318.1
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 第一章 緒論12-21
• 1.1 本課題的背景及意義12-13
• 1.2 激光選區(qū)燒結(jié) SLS 技術(shù)介紹13-15
• 1.2.1 SLS 技術(shù)的原理13-14
• 1.2.2 SLS 技術(shù)與 SLM 技術(shù)的異同14-15
• 1.3 SLS 技術(shù)國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展15-18
• 1.3.1 SLS 設(shè)備的研究進(jìn)展15-17
• 1.3.2 SLS 在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的研究進(jìn)展17
• 1.3.3 個(gè)性化人工膝關(guān)節(jié)的研究現(xiàn)狀17-18
• 1.4 課題概述18-21
• 1.4.1 本文研究目標(biāo)18
• 1.4.2 本文研究?jī)?nèi)容18-21
• 第二章 實(shí)驗(yàn)條件21-43
• 2.1 設(shè)備21-22
• 2.1.1 SLS 成型設(shè)備21-22
• 2.1.2 測(cè)試設(shè)備22
• 2.2 材料22-24
• 2.3 軟件24-26
• 2.4 基本參數(shù)的研究探索26-28
• 2.4.1 激光設(shè)定功率百分比與實(shí)際功率值26-27
• 2.4.2 手持紅外測(cè)溫儀與溫控器值的對(duì)比27-28
• 2.5 光路系統(tǒng)的校正28-29
• 2.6 激光選區(qū)燒結(jié)鋪粉系統(tǒng)的改進(jìn)29-34
• 2.6.1 主要鋪粉裝置的對(duì)比分析29-31
• 2.6.2 鋪粉系統(tǒng)的改進(jìn)31-32
• 2.6.3 鋪粉效果的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證32-33
• 2.6.4 影響鋪粉的其他因素33-34
• 2.7 薄壁零件的 SLS 成型極限研究及誤差分析34-37
• 2.7.1 方形薄壁的最小設(shè)計(jì)尺寸34-36
• 2.7.2 方形薄壁成型最小壁厚及分析36-37
• 2.8 PP 基本工藝參數(shù)研究37-41
• 2.8.1 PP 板結(jié)點(diǎn)的確定38
• 2.8.2 P、V 范圍的確定38
• 2.8.3 PP 光斑補(bǔ)償值的確定38
• 2.8.4 SLS 成型 PP 典型結(jié)構(gòu)零件實(shí)例38-41
• 2.9 本章總結(jié)41-43
• 第三章 激光選區(qū)燒結(jié)預(yù)熱系統(tǒng)的改進(jìn)43-56
• 3.1 引言43
• 3.2 加熱系統(tǒng)的整體介紹43-45
• 3.3 預(yù)熱系統(tǒng)的改進(jìn)45-51
• 3.3.1 預(yù)熱元件的選擇45
• 3.3.2 預(yù)熱裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)45-48
• 3.3.3 預(yù)熱裝置的控制48-51
• 3.4 預(yù)熱裝置預(yù)熱效率的驗(yàn)證51
• 3.5 預(yù)熱裝置溫度場(chǎng)均勻性的驗(yàn)證51-55
• 3.5.1 數(shù)學(xué)模型的建立51-53
• 3.5.2 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證53-55
• 3.6 本章總結(jié)55-56
• 第四章 UHMWPE 工藝及性能研究56-78
• 4.1 UHMWPE 工藝參數(shù)的初步確定56-57
• 4.2 工藝參數(shù)對(duì)致密度的影響57-59
• 4.2.1 不同掃描間距下激光功率對(duì)致密度的影響57-58
• 4.2.2 不同掃描速度下掃描間距對(duì)致密度的影響58-59
• 4.3 工藝參數(shù)對(duì)翹曲變形的影響59-65
• 4.3.1 不同掃描速度下掃描間距對(duì)翹曲量的影響60-61
• 4.3.2 不同加工次序下擺放位置對(duì)翹曲量的影響61-62
• 4.3.3 不同形狀對(duì)翹曲量的影響62-63
• 4.3.4 支撐優(yōu)化改善翹曲變形63-65
• 4.4 SLS 成型 UHMWPE 尺寸精度研究65-70
• 4.4.1 前處理誤差對(duì) SLS 成型件精度的影響65-66
• 4.4.2 加工工藝誤差對(duì)精度的影響66-69
• 4.4.3 光斑補(bǔ)償對(duì) UHMWPE 精度的影響69-70
• 4.5 UHMWPE 力學(xué)性能研究70-75
• 4.5.1 不同掃描間距下激光功率對(duì)拉伸強(qiáng)度的影響71
• 4.5.2 不同掃描間距下激光功率對(duì)斷裂伸長(zhǎng)率的影響71-72
• 4.5.3 不同掃描間距下激光功率對(duì)屈服強(qiáng)度的影響72
• 4.5.4 熱處理72-75
• 4.5.5 超高分子量聚乙烯 SLS 試件與模塑件性能對(duì)比75
• 4.6 SLS 成型典型零件探索研究75-76
• 4.7 本章小結(jié)76-78
• 第五章 人工脛骨墊片假體的優(yōu)化設(shè)計(jì)與制造78-102
• 5.1 引言78
• 5.2 標(biāo)準(zhǔn)假體尺寸的確定與數(shù)據(jù)分析78-81
• 5.2.1 標(biāo)準(zhǔn)假體尺寸的確定78-80
• 5.2.2 標(biāo)準(zhǔn)假體尺寸的數(shù)據(jù)分析80-81
• 5.3 脛骨墊片三維模型的設(shè)計(jì)81-91
• 5.3.1 基于 PRO/E 的脛骨墊片三維模型的正向設(shè)計(jì)81-85
• 5.3.2 脛骨墊片的逆向設(shè)計(jì)85-91
• 5.4 模型的 MAGICS 處理91-94
• 5.5 掃描路徑的生成94-95
• 5.6 SLS 成型與機(jī)加工脛骨墊片95-99
• 5.6.1 SLS 成型 PP 脛骨墊片95-97
• 5.6.2 SLS 成型 UHMWPE 脛骨墊片97-98
• 5.6.3 機(jī)加工脛骨墊片98-99
• 5.7 匹配性驗(yàn)證99-100
• 5.8 力學(xué)性能驗(yàn)證100-101
• 5.9 本章總結(jié)101-102
• 結(jié)論102-104
• 參考文獻(xiàn)104-109
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果109-110
• 致謝110-111
• 附件111

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 何繼敏,薛平,何亞東;超高分子量聚乙烯性能及應(yīng)用[J];工程塑料應(yīng)用;1996年05期

2 白銀龍;屈樹新;;UHMWPE在人工髖關(guān)節(jié)中的磨損機(jī)制及改性研究[J];工程塑料應(yīng)用;2009年11期

3 張艷;周宏;楊年慈;高波;阮建明;;超高分子量聚乙烯纖維在防彈、防刺材料方面的應(yīng)用[J];紡織科學(xué)研究;2009年04期

4 潘琰峰,沈以赴,顧冬冬,胥橙庭;選擇性激光燒結(jié)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀[J];工具技術(shù);2004年06期

5 李倩兮;吳宏武;;超高分子量聚乙烯成型工藝及其加工設(shè)備研究進(jìn)展[J];機(jī)械工程材料;2007年06期

6 李艷芹;朱博超;黃安平;張華強(qiáng);賈軍紀(jì);高杜娟;高琳;韋少義;;超高分子量聚乙烯研究進(jìn)展及應(yīng)用領(lǐng)域[J];廣州化工;2011年02期

7 向東;;超高分子量聚乙烯的應(yīng)用及改性研究進(jìn)展[J];化工科技市場(chǎng);2006年05期

8 袁俊霞;超高分子量聚乙烯的性能、改性及應(yīng)用[J];化工新型材料;2003年03期

9 朱劍英;;增材制造法——MIM技術(shù)[J];航空精密制造技術(shù);1993年03期

10 張劍峰,張建華,趙劍峰,沈以赴,花國(guó)然,黃因慧;激光快速成形制造技術(shù)的應(yīng)用研究進(jìn)展[J];航空制造技術(shù);2002年07期

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前4條

1 王迪;選區(qū)激光熔化成型不銹鋼零件特性與工藝研究[D];華南理工大學(xué);2011年

2 蘇旭彬;基于選區(qū)激光熔化的功能件數(shù)字化設(shè)計(jì)與直接制造研究[D];華南理工大學(xué);2011年

3 楊勁松;塑料功能件與復(fù)雜鑄件用選擇性激光燒結(jié)材料的研究[D];華中科技大學(xué);2008年

4 朱忠林;膝關(guān)節(jié)三維運(yùn)動(dòng)測(cè)量方法與應(yīng)用研究[D];清華大學(xué);2012年

  本文關(guān)鍵詞：激光選區(qū)燒結(jié)設(shè)備改進(jìn)及人工脛骨墊片設(shè)計(jì)與制造研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：452814