[发明专利]基于医用植入体的多孔结构材料的设计及制造方法

权利要求书

1.基于医用植入体的多孔结构材料的设计方法，用于设计可用于医用植入体的不规则多孔结构，其特征在于：所述设计方法包括以下步骤；

步骤A1、在3D造型软件的坐标系内建立三维的空间网格，以三维网络的各个节点建立空间点阵；

步骤A2、以各个节点为圆心，R为半径，在空间点阵内生成多个概率球模型；通过调节半径R控制各概率球模型的大小，以控制球模型球面处随机生成点的运动范围，在空间点阵的空间内得到由概率球模型球面处的随机生成点组成的随点点阵；

步骤A3、基于随点点阵内的随机生成点，按照Voronoi-Tessellation算法，以线框方式对空间点阵的空间进行划分，并以划分空间的线框作为不规则多孔结构的骨架；

步骤A4、对所得到的不规则多孔结构的骨架进行包边、平滑处理，生成可用于医用植入体的不规则多孔结构的3D模型。

2.根据权利要求1所述的基于医用植入体的多孔结构材料的设计方法，其特征在于：在步骤A1中，在3D造型软件Rhinoceros的XYZ坐标系内建立三维的空间网格，其方法是首先在X/Y平面内构建一个矩形网格，然后通过该矩形网格在Z方向的偏移来形成空间网格。

3. 根据权利要求2所述的基于医用植入体的多孔结构材料的设计方法，其特征在于：在步骤A1中，以Grasshoper插件生成三维的空间网格，在步骤A4中，以插件T- Splines进行包边、平滑处理。

4.根据权利要求2所述的基于医用植入体的多孔结构材料的设计方法，其特征在于：在步骤A4中，生成的3D模型为STL格式；所述设计方法还包括步骤A5，在步骤A5中对不规则多孔结构的3D模型进行二次处理，所述二次处理包括对模型进行噪点消除处理、网格平滑化处理和三角面片简化处理；然后对处理后的3D模型切片以生成可以直接用于3D打印的SLM文件。

5. 根据权利要求4所述的基于医用植入体的多孔结构材料的设计方法，其特征在于：在步骤A5中，把不规则多孔结构的3D模型的源STL文件导入到Geomagic Studio软件进行二次处理；

在噪点消除处理中，将模型表面的钉装物进行删除以消除噪点；

在网格平滑化处理中，对模型的表面进行松弛处理，以最大限度的减少多边形的角度，使其网格更加平滑；

在三角面片简化处理中，对模型的三角面片数进行简化处理，通过减少三角面片数来减少模型所占内存。

6.根据权利要求4所述的基于医用植入体的多孔结构材料的设计方法，其特征在于：在步骤A2中，相邻的概率球模型的球面相交或相切；在步骤A5中，以Magics软件对处理后的3D模型进行切片。

7.基于医用植入体的多孔结构材料的制造方法，其特征在于：所述制造方法为使用选区激光熔化技术进行3D打印，在3D打印时使用权利要求4所述设计方法得到的SLM文件，包括以下步骤；

步骤B1、将Magic切片后的SLM文件导入至3D打印机中；

步骤B2、将316L不锈钢粉末填充到3D打印机的铺粉缸；

步骤B3、设定3D打印机的激光功率、扫描速度、扫描间距、扫描策略和铺粉厚度；

步骤B4、在3D打印机的成型仓内通入氮气作为保护气体，且仓内氧气含量低于0.5%；

步骤B5、3D打印机进行3D打印，通过其加热系统，将用于3D打印的基板加热到所需温度，通过铺粉系统在基板表面铺设第一层316L粉末；

步骤B6、.3D打印机发射激光并按照每层的轨迹路线进行扫描，将粉末进行熔化，熔化后的粉末形成熔池，熔池凝固后凝固在所述基板上；

步骤B7、.3D打印机工作台下降一层粉末厚度，其铺粉系统进行一层厚度的铺粉，覆盖已经烧结的上一层凝固后熔池；

步骤B8、依次重复步骤B5~B7，直到完成3D模型所表述的不规则多孔结构；

步骤B9、将成形完成后的不规则多孔结构样件，进行清理、线切割、清洗、烘干，使之可用于医用植入体。