| 河海大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)工程學(xué)院常州市圖形圖像與骨科植入物數(shù)字化技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 | |||||||
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| 名稱 | 骨科植入物數(shù)字化分析與3D打印 | 郵箱 | 教育程度 | 課題組 | |||
| 代碼 | 網(wǎng)址 | 點(diǎn)擊訪問 | 區(qū)域 | 江蘇 | |||
| 學(xué)科/類別 | 工科 | 院系 | 物聯(lián)網(wǎng)工程學(xué)院 | 學(xué)校/單位 | 河海大學(xué) | ||
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常州市圖形圖像與骨科植入物數(shù)字化技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室于2015年9月通過由常州市科學(xué)技術(shù)局組織的專家會(huì)議論證，2015年10月由常州市科學(xué)技術(shù)局和常州市財(cái)政局正式立項(xiàng)建設(shè)，項(xiàng)目編號(hào)：CM20153004。2015年10月正式簽訂項(xiàng)目合同書，由依托單位河海大學(xué)常州校區(qū)負(fù)責(zé)建設(shè)，具體掛靠物聯(lián)網(wǎng)工程學(xué)院開展日常工作和各項(xiàng)建設(shè)任務(wù)。 3D打印技術(shù)研究室 該研究室是在原有的機(jī)械加工實(shí)驗(yàn)室改建而成的3D打印技術(shù)研究室，主要進(jìn)行為骨科植入物進(jìn)行實(shí)物驗(yàn)證以及相關(guān)3D打印技術(shù)等方面的研究工作，主要設(shè)備有三軸數(shù)控加工中心1臺(tái)、3D打印機(jī)3臺(tái)。為開展3D打印技術(shù)開發(fā)，承接和實(shí)施重大科研項(xiàng)目提供了良好的科研基礎(chǔ)條件。 骨科植入物數(shù)字化分析與3D打印 目前，F(xiàn)DM(熔融沉積成型)三維打印系統(tǒng)在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛，為了滿足醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中人工骨骼制造的多樣性、準(zhǔn)確性、快速性等多方面的需求，提出了一套骨骼成型優(yōu)化的方案。針對(duì)模型在進(jìn)行分段等層厚分層算法處理后表面光滑度較低的問題，（1）進(jìn)行了應(yīng)用于不同層厚分界處的光順處理算法研究；（2）為了保證骨骼模型局部特征區(qū)域的成型質(zhì)量，進(jìn)行基于周長與法矢量的自適應(yīng)層掃描速度算法研究，具體如下。 （1）不同層厚分界處的光順處理算法研究 等層厚切片即整個(gè)模型按照同一層厚進(jìn)行切片，采用等層切片時(shí)，對(duì)于特征區(qū)域外表面曲率大的模型，容易出現(xiàn)較明顯的臺(tái)階效應(yīng)。目前，主流的分層方法還是自適應(yīng)分層，對(duì)于形狀復(fù)雜、功能性要求不同的模型，自適應(yīng)切片確定的層厚值也未必滿足模型各部位的功能需要。 陳正鳴教授團(tuán)隊(duì)提出一種分段等層厚分層算法。根據(jù)模型的曲面特征判斷出不同部位不同的精度要求，在模型的成型方向上自行將模型進(jìn)行區(qū)域劃分，輸入高度邊界值，每一區(qū)域根據(jù)各自的精度要求進(jìn)行等層厚分層，這種方法既保留了模型的曲面特征，同時(shí)也降低了成型時(shí)間。 （2）基于周長與法矢量的自適應(yīng)層掃描速度算法研究 為了提高模型的成型效率，有學(xué)者提出過基于周長變化率的自適應(yīng)層掃描速度，其只考慮到每層輪廓周長的變化而沒有考慮到模型的幾何特征，對(duì)于輪廓周長大且曲率變化大的區(qū)域，若采用較大的打印速度進(jìn)行打印時(shí)，跟無法保證模型的表面質(zhì)量。 陳正鳴教授團(tuán)隊(duì)提出了基于法矢量與輪廓周長的自適應(yīng)掃描速度，在保證成型質(zhì)量的前提下也減少了骨骼打印時(shí)間。首先根據(jù)切片截面輪廓周長的變化控制層掃描速度，輪廓周長小層掃描速度相對(duì)較小。就每一層的打印情況而言，最優(yōu)成型方向?yàn)榕c法向量垂直的切線方向。 選擇了脛骨模型作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，結(jié)果表明提出的算法使得骨骼模型的成型質(zhì)量得到了改善，對(duì)模型的成型效率也產(chǎn)生了較大提升，從而驗(yàn)證了算法的有效性。 相關(guān)研究成果有：1）童晶，許盺等，基于熔融沉積成型技術(shù)的骨骼成型優(yōu)化方法，計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究，2016.6。 2）劉宏偉;張?jiān)评?徐南偉;顧勇;童晶;王彩梅;翁益平;楊聞強(qiáng).一種EBM金屬3D打印個(gè)性化人體股骨假體袖套的方法 。發(fā)面專利（授權(quán)號(hào)CN201510232768.6），授權(quán)時(shí)間2017.3.15。
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