基于快速原型的个体匹配骨骼造型方法

为了改进个体匹配骨骼的设计与制造的速度和精度 ,缩短病人的等待时间和提高骨骼外形的匹配程度 ,采取不经过曲面重构而直接利用快速原型完成人工骨骼模型的造型方法 :直接将患者骨骼的断层图像数据转化为快速原型分层制造的轮廓数据格式并快速制造骨骼的实体原型 ,对其形状的修改和编辑在实物原型上进行 .结果表明 ,这种方法具有速度快、精度高的特点 ,能很好地满足个体匹配骨骼对设计制造的速度和精度的要求 .基于快速原型的个体匹配骨骼造型方法@刘亚雄$西安交通大学先进制造技术研究所!710049,西安 @李涤尘$西安交通大学先进制造技术…     

基于反求工程的个体匹配化骨骼制造方法的研究

针对传统制造方法无法再现人体骨骼原有形状的问题，提出和实现了2种人工骨骼的制造新方法，即直接插值法和曲面拟合法。这2种方法依据病人患处的CT(Computer Tomography)或MRI(Magnetic Resonance Imaging)的断层数据，结合现代图像处理技术，根据临床实际需要，利用反求工程技术，采用快速成型的加工方法，实现了人工骨骼的个体匹配化制造。2个骨骼的制造实例证明，运用基于反求工程的新型制造技术，可以再现人体骨骼的原有形状，并具有制造周期短、成本低的优点。     

快速原型制造中的数控加工容许速度

对快速原型制造中的数控加工容许速度进行了研究，运用泛灰色不确定性系统理论，建立了加工容许速度与加工半径的不确定性系统优化模型USMO-1，给出了精度检验方法。编制了MATLMB程序，给出了处理实例，并与各种模型进行了比较。该模型不仅适合于等间距建模，也适合于非等间距建模，具有精度高、使用简便等特点，值得在快速原型制造中推广使用。     

复合胫骨半关节结构优化设计与制造工艺

应用解剖学建模技术对钛合金／多孔生物陶瓷复合胫骨人工半关节假体进行了个体匹配性设计，通过有限元技术对所构建的复合型人工关节进行结构优化，然后利用快速成型技术制造最优模型的树脂模具，并分别通过离心铸造和粉末烧结技术来实现复合型胫骨人工半关节假体的定制化制造．研究结果显示，提出的结构优化设计方法在保证假体个体匹配性和机械强度的条件下，使钛合金型假体的体积减少了51．7％，使复合型假体能够保持最大的生物活性，而以快速成型技术为基础的定制化制造方法可实现假体的快速且精确制造．临床应用表明，通过该方法设计制造的复合型胫骨人工半关节假体可恢复受损关节的功能，因此具有广泛的医学应用前景．     

LOM中激光功率与扫描速度的匹配模型

经分析与实验,认为扫描速度与激光功率是影响原型成形质量的两个关键因素,从能量守恒原理出发,结合LOM原型制造工艺的具体要求,建立扫描速度与激光功率之间的正比模型,采用跟踪耦合式控制系统可以实现两者的良好匹配,并能保证LOM原型的成形质量,同时讨论跟踪耦合控制系统的适应性,它不仅适用于LOM原型制造工艺,还适用于FDM,SLS,SLA等多种快速原型制造工艺。     

快速原型制造中的数控加工容许速度

对快速原型制造中的数控加工容许速度进行了研究,运用泛灰色不确定性系统理论,建立了加工容许速度与加工半径的不确定性系统优化模型USMO-1,给出了精度检验方法.编制了MATLAB程序,给出了处理实例,并与各种模型进行了比较.该模型不仅适合于等间距建模,也适合于非等间距建模,具有精度高、使用简便等特点,值得在快速原型制造中推广使用.     

产品反向工程和快速原型制造的集成技术

基于在新产品研制和产品复制过程中,采用产品反向工程和快速原型制造的集成技术可以缩短产品研制开发的周期,提出了一种将两种先进制造技术集成的方案,将反向工程数字化测量所得到的截面数据,通过简化处理产生一个数据量小而包含的信息又足以满足精度要求的切片数据文件,直接用于快速原型制造,从而避免了曲面重构和转换成ＳＴＬ文件的中间过程,并阐述了去除多余截面,精必生成截面曲线等步骤的主要算法,实例表明采用该方法是     

儿童骨骼的法医人类学鉴定

法医人类学是运用体质人类学的理论和方法的一门新兴应用学科,个体识别是法医人类学的重要内容。在法医人类学实践中,儿童骨骼的个体识别一直是个难题。对儿童骨骼的法医人类学鉴定主要运用形态测量法、放射线检查、组织学检查进行性别鉴定、种属鉴定、年龄判定、身高推断等。此外,化学元素分析、DNA检测、超声骨龄评测等一些其他的儿童骨骼个体识别方法也有所应用。     

基于RPM快速制模的应用研究

系统介绍了快速原型制造技术在快速模具制造应用中的原理、直接及间接制模的技术方法和快速制模的新发展     

快速成型技术及其在骨骼三维重构中的应用

针对医学领域中人工关节制造的多样性、复杂性和快速性的要求,提出利用ＣＡＤ技术和快速成型技术来满足这种需求的解决方案：将骨骼的每层ＣＴ片扫描,输入计算机进行图象矢量化,所得数据点用ＣＡＤ软件经过曲线重构、曲面重构、实体重构,输出的ＳＴＬ文件在快速成型机切片,生成激光轨迹并加工出骨骼原型,以此作为人工关节设计的依据．对这一系统的实现过程进行研究,提出了一种基于ＣＡＤ技术及快速成型技术来制造人工关节的敏捷制造系统框架．     

钨极气体保护焊金属原型技术工艺

介绍了基于钨极气体保护焊(GTAW)的金属原型技术成型工艺及其实验系统组成,对GTAW成型过程进行分析,得到了与金属零件成型相关的焊接工艺参数,通过实验与数学建模得到了关键参数(焊接电流、焊接速度、送丝速度)与焊缝几何尺寸的关系,根据快速成型的特点及要求,优化了焊接工艺参数并进行了三维金属零件的堆积实验.结果表明:用该工艺参数制造的金属零件成型较好,表面均匀,能够满足金属原型制造的要求.     

快速成形技术在临床外科手术中的潜在应用

为了解决复杂外科手术的规划和修复假体的制作问题 ,该文采用了基于 CT图像的快速成形技术。通过 CT图像滤波、分割、开操作等图像处理方法以及轮廓提取和采样等建模方法 ,得到了假体的快速成形数据接口 ,在此基础上使用快速成形技术制造了假体的三维原尺寸实物模型 ,最后根据此实物模型进行手术规划和修复假体制作。该方法经过临床医疗的验证 ,在人体右侧半骨盆置换手术中取得成功。结果证实 ,使用基于 CT图像的快速成形技术是辅助临床外科手术的有效方法。     

反求工程与快速原型集成的复杂曲面产品制造技术

在研究了反求工程的输出接口与快速成型输入接口标准的基础上，提出了一种反求工程（RE）与快速原型（RP）直接集成的复杂曲面产品快速开发的方法，即利用基于断层测量及光学三角形法测量的点云数据直接构造STL（Stereo ithography)模型文件，并输入到LPS（Laser Prototyping System)快速成型系统，直接用于制作产品原型，从而避开了传统反求工程中的复杂曲面重构，因此极大地缩短了这类产品的开发周期，降低了开发成本，数字化动态人体模型快速开发的工程实例表明，该方法比传统曲面建模制造技术的效率提高了55％。     

光固化快速成型过程中零件变形的数值模拟

在对光固化快速成型过程中零件层间相互作用的力学行为进行分析后,提出了以固态降温收缩来模拟液－固收缩伯思想,据此建立的逐层累加的等效力学模型用作有限元分析,可借助ANSYS软件进行加工零件的应力、变形分析和预测,试验结果表明：以该力学模型计算出的结果与试验结果一致,可以很好地模拟光固化快速成型零件的翘曲变形,并由此改进零件的制作方案,如生长方向的选定,支撑的添加等。     

Regional adaptive delaminating algorithm for rapid prototyping

With the development of rapid prototyping (RP) technology, the contradiction between fabricating speed and precision becomes more and more acute. In order to solve the contradiction, a regional effective adaptive delaminating algorithm is proposed in this paper. It is different from the traditional method that the regional adaptive delaminating method divides slicing contours into several regions and adaptively delaminates in respective region only according to the contours information. Namely, this method can not only adaptively delaminate at different height of CAD model but also adaptively delaminate different regions in one slicing layer. Furthermore, because the two-dimensional contour data adopted in this method are necessary for rapid prototyping system, this regional effective adaptive delaminating method is suitable for all RP systems. A comparative study is used to analyze the effectiveness of this method, which can demonstrate that this method can increase the fabricating speed and reduce the running cost under the condition of ensuring fabricating precision.     

基于遗传算法的快速成型零件分层方向优化方法

熔融沉积快速成型技术在快速成型制造领域中的作用日趋明显,复杂零件成型方向是成型中的关键问题之一.为此,提出了一种熔融沉积成型分层方向的选择方法,建立了以支撑面积最小、制作时间最短和表面粗糙度最低为优化目标函数的数学模型,用遗传算法求解,得到优化的制作方向.快速成型实验结果表明,本方法可明显提高快速成型系统的加工效率,降低系统的成本.     

基于Solidworks软件的快速成型制造技术的研究与应用

Sohdworks是常用的机械设计CAD软件,快速成型制造技术能将Soridworks软件设计的三维实体模型快速地制作成零件或者模具,也可以利用快速成形件当作母模,翻制金属模具来制造产品样品。本文论述了Solidworks软件与快速成型软件数据对接方法以及成型精度的控制方法。     

紫外光快速成型中树脂固化过程的研究

为了确定快速成型中树脂固化线条的理论模型，对扫描动作和固化过程进行了详细分析．由于明确了实际扫描动作是由匀速运动和非匀速运动所组成的，因此实际扫描的固化线条是非均匀一致的．根据树脂曝光理论，建立了固化线条的横向和纵向截面形状的数学模型．揭示出整个固化线条呈哑铃形，其横截面轮廓呈抛物线形．在x轴上的位移等于光斑直径时，树脂微元的曝光时间最长，固化深度最深．采用实际的固化线条对数学模型进行了对比验证，其结果表明固化线条基本与理论模型一致，这对于改善成型质量具有理论指导意义。     

小型演化线天线快速制备及评价方法研究

小型演化天线具有高增益、宽带宽、共形、体积小等优点而在航空航天领域具有广泛的应用前景.对演化天线样机进行电磁性能检测是评价其结构设计合理性的有效手段,但演化天线复杂的空间几何结构严重影响样机的成形质量和效率.针对小型演化线天线在结构设计过程中的样机性能快速评价需求,对小型演化线天线的快速成形制造工艺进行研究,并对金属快速成形和非金属快速成形复合表面化学镀铜两种工艺制备的线天线样机进行馈电特性测试.结果表明,两种快速成形工艺所制备线天线样机的馈电特性都能满足设计验证需求,采用快速成形方法来快速制造具有复杂空间几何结构的小型演化线天线样机并进行性能快速评价是完全可行的.