[发明专利]非整体复合骨材料的激光辅助加工(LAM)

摘要

描述了一种用于非整体复合骨材料的激光辅助加工(LAM)的装置和方法。高强度聚焦激光束在极短的持续时间内进行骨材料去除，而不会对骨‑激光相互作用区域周围的材料造成任何热损伤(坏死)和机械损伤。与用于加工骨的装置相关联的计算机优选地采用多物理量计算建模方式，其在确定骨靶体积、计算多组分和多成分复合骨材料的材料特性、基于材料特性确定激光辅助加工的参数以及进行骨的激光辅助切割/整形/加工、时考虑例如传热、流体流动、对流混合和表面张力的物理现象。

主权项

1.一种激光辅助切割、整形和加工骨的方法，包括以下步骤：(a)确定要加工的骨靶体积；(b)利用多物理量计算模型预测对应于固体基底/熔融区和熔融区/汽化区域之间的界面的等温线，以限定所述骨靶区域的预测形态；(c)利用分配的激光轨迹使激光束沿所述骨靶区域的表面区域轴扫描，以产生所述骨靶区域的所述预测形态；以及(d)从所述骨靶区域排出骨残留物，从而在所述骨中产生与所述骨靶区域的所述预测形态相对应的加工空隙，其中，利用移动激光束为所述激光轨迹分配热流边界，其由下面的等式定义：其中，k是热导率，h是传热系数，ε是发射率，σ是Stefan‑Boltzman常数，T是温度，T₀是环境温度，x是三维空间中的X坐标，y是三维空间中的Y坐标，z是三维空间中的Z坐标，P_X是输入激光功率强度分布。