[发明专利]预多孔化实体结构的优化方法、系统、存储介质、设备

说明书

本发明提供了一种预多孔化实体结构的优化方法、系统、存储介质、设备，包括步骤：将预多孔化实体结构边缘位置处的单胞的包络体超出框体的顶点或角点沿着框体的曲面曲率的法向，投影在所述框体的表面；将所述包络体超出所述框体的顶点或角点沿着所述投影的方向压缩或拉伸；随着所述顶点或角点沿着所述投影的方向压缩或拉伸，所述单胞沿着所述投影的方向进行压缩或拉伸。本发明预多孔化实体结构的四周及曲面处的多孔是自相交且封闭的，结构完整，连接处无断裂，无多余的非完整单胞结构，达到了受力更加均匀，力的传导更加合理，消除表面缺陷，结构完整，力学性能提升的效果。

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，尤指一种预多孔化实体结构的优化方法、系统、存储介质、设备。

背景技术

多孔结构有利于细胞粘附生长、细胞外基质沉积、营养和氧气进入、代谢产物排出，也有利于血管和神经长入，是比较理想的钛合金结构。具体到骨内植入物，多孔结构有助于成骨细胞长入孔隙内，且可生成骨性成分。另一方面，多孔内植入物表面粗糙度可控，有利于骨细胞的黏附和生长。最后，良好设计的多孔结构有利于减少实心固体坚实内植入物的弹性模量，避免椎体间融合的“应力遮避”作用。采用增材制造技术(AdditiveManufacturing，AM)，即3D打印技术，能很好的解决材料的多孔结构问题。

在申请号为201710445859.7的专利中，公开了一种个性化多孔隙椎间融合器及设计方法，其说明书第31段中记载到“所述的多孔结构部分是由连接长方体的体对角线的四根杆件所构成的多孔隙微结构单元通过沿上述长方体长、宽、高三个方向在三维空间经过复制或变换方法得到”。由此可知，生成多孔结构部分(该多孔结构部分相当于本方案中的预多孔化实体结构)的方式是通过平移复制得到一大片多孔化结构，再利用所需的框体，根据布尔相交运算，切割得到。

通过上述方法得到的预多孔化实体结构边缘处的单胞存在不连续、不连接的断点，以及多出的、未形成完整单胞的连接杆，导致产品表面存在缺陷，在使用过程中此处由于结构的不连续，容易在此处发生断裂。

发明内容

本发明的目的是提供一种预多孔化实体结构的优化方法、系统、存储介质、设备，多孔化实体结构的四周及曲面处的多孔是自相交且封闭的，结构完整，连接处无断裂，无多余的非完整单胞结构，达到了受力更加均匀，力的传导更加合理，消除表面缺陷，结构完整，力学性能提升的效果。

本发明提供的技术方案如下：

本发明提供一种预多孔化实体结构的优化方法，包括步骤：

将预多孔化实体结构边缘位置处的单胞外接一个包络体，将所述包络体超出框体的顶点或角点与所述框体的曲面之间建立连接线，所述顶点或角点沿着所述连接线投影在所述框体的表面。

将所述包络体超出所述框体的顶点或角点沿着所述投影的方向压缩或拉伸。

随着所述顶点或角点沿着所述投影的方向压缩或拉伸，所述单胞沿着所述投影的方向进行压缩或拉伸，形成多孔化实体结构。

进一步的，所述的将预多孔化实体结构边缘位置处的单胞的包络体超出框体的顶点或角点沿着框体的曲面曲率的法向，投影在所述框体的表面之前包括步骤：

定义及存储所述单胞的类型、所述包络体和框体。

将所述单胞进行平移复制，形成多孔化结构。

所述框体与所述多孔化结构进行布尔相交运算，形成预多孔化实体结构。

进一步的，所述的随着所述顶点或角点沿着所述投影的方向压缩或拉伸，所述单胞沿着所述投影的方向进行压缩或拉伸具体包括步骤：

将所述顶点或角点和所述单胞沿着所述投影的方向进行压缩或拉伸的距离进行归一化处理。