面向基于Voronoi结构的随机多孔骨植入材料的小孔结构参数化建模方法研究

• 作者: 党永坤 方辉 沈显峰 谢焯俊
• 来源期刊: 生物骨科材料与临床研究
• 学科: 医学
• 关键词: Voronoi结构 随机孔隙 参数化建模 骨植入材料 选区激光熔化
• 年，卷（期）: 2020,（4）
• 所属期刊栏目: 论著·实验研究
• 页码范围: 1-6
• 页数: 6页
• 分类号: R318
• 字数: 4472字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1672-5972.2020.04.001

摘要

目的 探讨基于3D Voronoi结构的随机多孔骨植入材料建模参数与实际小孔结构参数之间的数学关系,并研究一种针对此类小孔结构的参数化建模方法,使其获得更准确的小孔结构.方法 本文利用Rhinoceros三维建模软件配合Grasshopper插件进行了基于3D Voronoi结构的随机多孔骨植入材料的参数化建模研究,提出“等效体积球”方法拟合孔径,并通过析因实验获得了建模参数与实际小孔结构参数之间的数学关系,设计了一种控制模型平均孔径和孔隙率的参数化建模方法;为验证方法的有效性,使用上述建模软件设计了建模程序,并用选区激光熔化(SLM)工艺和316L不锈钢粉末对其创建的多孔模型进行了制备,并测量了样件的实际孔径和孔隙率.结果 本文设计的建模程序成功创建了一系列平均孔径为500～1 000 μm,孔隙率为60％～80％的随机多孔模型;其中,小梁直径≥182 μm的模型实现了SLM成形,成形样件呈现出较为明显的Voronoi随机孔隙结构,且其实际平均孔径与设计值的相对误差仅为8％,而实际孔隙率与设计值的绝对误差仅为±1.2％,与设计参数吻合度较高.结论 本文设计的参数化建模方法有效地控制了随机多孔模型的小孔结构参数,为制备具有准确孔隙参数的随机多孔植入物提供了一种可行的方法.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	沈显峰	中国工程物理研究院机械制造工艺研究所	19	103	5.0	9.0
2	方辉	四川大学机械工程学院	60	450	13.0	19.0
6	谢焯俊	四川大学机械工程学院	1	0	0.0	0.0
10	党永坤	中国工程物理研究院机械制造工艺研究所	1	0	0.0	0.0