[发明专利]一种3D打印基于个性化设计仿生结构钛网的制备方法

权利要求书

1.一种3D打印基于个性化设计仿生结构钛网的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)个性化仿生结构钛网的设计：运用三维设计软件进行建模，并运用Ansys软件进行有限元分析，优化钛网结构；

(2)钛网3D打印制备：将切片处理过的钛网导入到3D打印机中，进行打印成型，打印制备出个性化仿生钛网；

(3)热处理：将3D打印钛网放入热处理炉中，在氩气下进行退火处理；

(4)表面喷砂处理：将经过退火处理的钛网去除支撑，进行喷砂及酸蚀处理，吹干后保存，即可；

步骤(1)所述个性化仿生结构钛网的设计具体包括以下步骤：

(1.1)采集DICOM格式原始数据，将原始数据导入Mimics软件进行模型的初步重建，将Mimics生成的STL格式文件导入Geomagic软件中，抹去模型钉状物和多余特征进行处理，然后对模型进行光滑处理，虚拟骨增量，最后进行曲面拟合；

(1.2)将Geomagic处理完成的模型以IGS格式导入到Ansys软件中，对构件的受力进行静力分析，得到模型的受力变形云图，从变形云图中观察模型变形的梯度变化；

(1.3)借助Soildworks软件从模型的变形云图中找到最大变形区的位置，将蛛网结构中心选择在最大形变处面积的中心位置，最大变形区周围梯度曲线密集，变形量大小的变化缓慢，变形量也明显比结构件的其他部分大，是最大变形集中区，此处选择布置圆环形规则纬线和经线，圆环形的间隔在离最大变形区越近越小，离最大变形区越远越大，最大变形区结构件的形状设计为双曲抛物面，规则的经线布置沿着圆环形规则纬线的中心向四周扩散，也就是沿着变形变化的梯度方向，规则经线数量选择布置8至16条；

(1.4)在最大变形集中区外，还会有些地方的变形比较大，这时可以沿着这些区域变形的梯度方向布置不规则经线，构件形状由最大变形集中区的双曲抛物面向原构件的贴合颌骨形状过渡；

(1.5)最后在模型件受力较小的部分，也是沿着这些区域变形的梯度方向布置不规则的经线，构件形状贴合颌骨模型，并在此区域设计钛网固位钉孔；

(1.6)按照以上步骤对原始模型反复改进设计，直到结果满足要求。

2.根据权利要求1所述的一种3D打印基于个性化设计仿生结构钛网的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述钛网所采用的材料为Ti-6Al-4V金属粉末。

3.根据权利要求1所述的一种3D打印基于个性化设计仿生结构钛网的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述3D打印机的电子熔融设备在氩气气氛保护下以600-800℃，20-40mA的电子束流、10000-18000mm/s的扫描速度下预热钛合金粉末，然后再以5-7mA的电子束流、300-500mm/s的扫描速度、岛状扫描的扫描策略逐层熔化钛合金粉末。

4.根据权利要求1所述的一种3D打印基于个性化设计仿生结构钛网的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述热处理具体为：将3D打印钛网放入热处理炉中，抽真空，3-5分钟后使炉内气压在0.1-1Pa开始加热，加热至750-850℃，退火60-120min后炉冷至150℃以下，关闭抽真空使炉内气压恢复，再打开炉门，冷却至室温。

5.根据权利要求1所述的一种3D打印基于个性化设计仿生结构钛网的制备方法，其特征在于，步骤(4)所述表面喷砂处理具体为：在0.1-0.2MPa气压下，喷口距离钛网10-20cm，用80目的石英砂颗粒(SiO₂)垂直对经过退火处理的钛网表面均匀喷砂30-45秒，再依次用丙酮、无水乙醇和去离子水分别超声清洗15min，室温下自然干燥，避光保存，即可。