CN106064478A - 一种镂空骨伤护具的激光选区烧结成形方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种镂空骨伤护具的激光选区烧结成形方法，属于3D打印增材制造技术领域，提供了一种采用三维扫描、建模、烧结烘干、打磨制备骨伤护具的镂空骨伤护具的激光选区烧结成形方法，所采用的技术方案为首先对患者受伤部位进行三维扫描，获得患者受伤部位的三维数据。随后将数据导入到计算机，进行个性化镂空处理，建立贴合良好的模型。将建好的模型导入到选区激光结设备，调整成形工艺参数，进行选区激光烧结成形。对烧结成形的护具进行浸蜡处理，并进行烘干，最后进行涂刮及打磨，得到表面光滑、贴合良好的镂空骨伤护具；本发明广泛用于骨伤护具的制作。
Description
技术领域
本发明涉及一种镂空骨伤护具的激光选区烧结成形方法，属于3D打印增材制造技术领域。
背景技术
目前意外伤害的发生率呈逐年上升的趋势，病人受到意外意外伤害时，多伴有骨折。及时正确的固定骨折，不仅可以减轻患者痛苦，减少并发症，而且有利于患者的恢复。目前常用的外固定有小夹板、石膏绷带等。小夹板临床使用过程中发现固定不牢固，且易滑脱，石膏绷带又不适用于骨折的临时固定。然而其他一些骨伤固定支具只有几种固定规格，而且尺寸固定，难以贴合患者体型，同时该固定支为这个板材结构，透气性能差，不利于患者的康复。按照传统骨伤护具的制备方法，制备尺寸合适、贴合良好的护具，不仅成本高，而且制备周期也比较长。因此开发高效、低成本的骨伤护具制备方法，制备贴合性和透气性能好的骨伤护具具有重要意义。
3D打印技术，即增材制造技术，是近年来迅速发展起来的革命性先进绿色智能制造技术。它是一种基于离散和堆积原理的制造技术，它将零件的三维计算机辅助设计（CAD）模型按一定方式离散，成为可加工的离散面、离散线和离散点，而后采用物理或化学手段，将这些离散的面、线段和点堆积而成零件形状。3D打印技术通过叠加成型方法能够自动而迅速地将设计的三维CAD模型转化为具有一定结构和功能的原型或直接制造零件。激光选区烧结是3D打印成形技术的一种，成型时，送料缸上升，铺粉滚筒移动，在工作平台上铺一层粉末，然后激光束在计算机控制下按照截面轮廓对粉末进行烧结，使粉末熔化继而形成一层固体轮廓。第一层烧结完成后，工作台下降一定高度，并在上面铺一层粉末，进行下一层烧结，如此循环，制备出零件。目前选择性激光烧结材料主要有尼龙、树脂、ABS、树脂裹覆砂、聚碳酸脂等材料。利用激光选区烧结成形方法定制医用尼龙镂空骨伤护具，不仅能够满足力学性能要求，而且制备周期短、成本低，最重要的是该护具能够根据贴合患者体型，利于患者的康复，并减少并发症的发生，具有重要意义。
发明内容
为解决现有技术存在的技术问题，本发明提供了一种采用三维扫描、建模、烧结烘干、打磨制备骨伤护具的镂空骨伤护具的激光选区烧结成形方法。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为一种镂空骨伤护具的激光选区烧结成形方法,按照以下步骤进行操作，
a、使用三维扫描仪对患者患处进行三维数据扫描，数据采集范围需包含整个病灶部位的全方位形状尺寸数据；
b、将三维扫描云数据传输到计算机，随后用MAGICS软件进行建模，设定护具的成型方向、添加支撑与成型精度，根据患者需求对收集到的立体图形进行个性化的镂空处理，最后进行切片处理并保存为选区激光设备可读取的nc格式；
c、将计算机建立的模型数据传输到选区激光烧结成形设备，设定预热温度、激光功率、扫描速度等工艺参数，随后进行烧结成形；
d、对烧结成形的护具进行浸树脂处理，将浸树脂处理的护具放入真空干燥箱中进行保温烘干，取出后，擦去流渍，再次涂后处理剂、烘干，重复若干次，直到树脂完全浸入原型件，自然风干；
e、随后将护具表面打磨，得到表面光滑的医用护具。
优选的，所述步骤a中在三维数据扫描时，扫描精度为0.015mm，单面扫描时间为2.5秒，体积扫描精度为0.03mm/m。
优选的，所述步骤c中在进行激光烧结成形时，激光功率为10～13W，扫描速度为1200～1400mm/s，预热温度为80～90℃，铺粉厚度为0.2mm。
优选的，所述步骤d中在进行浸树脂处理时，采用的树脂为环氧树脂并配以固化剂与稀释剂、工业酒精按照1:1:1配制成的处理试剂，浸树脂后烘干温度为200℃，烘干时间为10min。
与现有技术相比，本发明具有以下技术效果： 本发明制备的骨伤护具与患者体型贴合良好，能够起到良好的固定支撑作用；采用镂空的骨伤护具能够增加患处皮肤组织的透气性，保证了皮下血液的流通，避免皮肤组织生疮。同时可以结合骨伤治疗仪把贴片直接透过镂空口接触皮肤，促进骨伤愈合。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
图2为本发明制备的骨伤护具示意图。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，一种镂空骨伤护具的激光选区烧结成形方法,按照以下步骤进行操作，
a、使使用三维扫描仪对患者患处进行三维数据扫描，扫描精度为0.015mm，单面扫描时间为2.5秒，体积扫描精度为0.03mm/m。数据采集范围需包含整个病灶部位的全方位形状尺寸数据；
b、将三维扫描云数据传输到计算机，随后用MAGICS软件进行建模，设定护具成型方向、添加支撑与成型精度。根据患者需求对收集到的立体图形进行个性化的镂空处理，最后进行切片处理并保存为选区激光设备可读取的nc格式；
c、将计算机建立的模型数据传输到选区激光烧结成形设备，调整激光功率为10～13W，扫描速度为1200～1400mm/s，预热温度为80～90℃，铺粉厚度为0.2mm，随后开机进行烧结成形；
d、对烧结成形的护具进行浸树脂处理。成形件取出后进行涂树脂，树脂采用环氧树脂并配以固化剂与稀释剂工业酒精按照1:1:1配制成的处理试剂。涂抹后将成形件放入真空干燥箱中进行烘干，保温温度为200℃，保温时间为10min。随后再次涂抹树脂、烘干，重复若干次，直到树脂完全浸入原型件；
e、采用涂刮及打磨处理成型件表面的凸凹不平处，即得表面光滑的所需的护具成型件。得到成品后就可以直接应用于患者病灶。
通过以上步骤，本发明可以通过3D打印成型方式制造骨伤护具，使护具可以更好的切合患者病灶以达到更好的治疗效果。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包在本发明范围内。
Claims (4)
1.一种镂空骨伤护具的激光选区烧结成形方法,其特征在于：按照以下步骤进行操作，
a、使用三维扫描仪对患者患处进行三维数据扫描，数据采集范围需包含整个病灶部位的全方位形状尺寸数据；
b、将三维扫描云数据传输到计算机，随后用MAGICS软件进行建模，设定护具的成型方向、添加支撑与成型精度，根据患者需求对收集到的立体图形进行个性化的镂空处理，最后进行切片处理并保存为选区激光设备可读取的nc格式；
c、将计算机建立的模型数据传输到选区激光烧结成形设备，设定预热温度、激光功率、扫描速度等工艺参数，随后进行烧结成形；
d、对烧结成形的护具进行浸树脂处理，将浸树脂处理的护具放入真空干燥箱中进行保温烘干，取出后，擦去流渍，再次涂后处理剂、烘干，重复若干次，直到树脂完全浸入原型件，自然风干；
e、随后将护具表面打磨，得到表面光滑的医用护具。
2.根据权利要求1所述的一种镂空骨伤护具的激光选区烧结成形方法,其特征在于：所述步骤a中在三维数据扫描时，扫描精度为0.015mm，单面扫描时间为2.5秒，体积扫描精度为0.03mm/m。
3.根据权利要求1所述的一种镂空骨伤护具的激光选区烧结成形方法,其特征在于：所述步骤c中在进行激光烧结成形时，激光功率为10～13W，扫描速度为1200～1400mm/s，预热温度为80～90℃，铺粉厚度为0.2mm。
4.根据权利要求1所述的一种镂空骨伤护具的激光选区烧结成形方法,其特征在于：所述步骤d中在进行浸树脂处理时，采用的树脂为环氧树脂并配以固化剂与稀释剂、工业酒精按照1:1:1配制成的处理试剂，浸树脂后烘干温度为200℃，烘干时间为10min。
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