3D打印骨支架结构设计及其应力分布研究

骨支架的应力集中会导致结构发生开裂或坍塌，严重影响骨支架的承载能力。应力集中容易发生在孔与孔的连接处，因此，孔的形状设计是影响骨支架应力的关键因素。以1 mm×1 mm×1 mm的立方体为基础单元，分别构建了正方形孔、正六边形孔、圆形孔和立方密排单元4种三维模型，通过调整孔径获得不同孔隙率的单元体模型。使用有限元方法对单元体模型进行静态压缩数值模拟，结果表明，孔隙率为36%～66%时，最大应力最小的结构是立方密排结构，分别为5.50、7.18、10.53和15.41 MPa;综合应力分布云图和压缩等效模量图，得出立方密排单元结构的力学性能最好。采用选择性激光烧结技术制备立方密排单元结构的支架，该支架具有较好的抗压强度。