3D打印自就位钛网的仿真分析及实验研究

摘要

目的:建立有效的标准化自就位钛网仿真模型,进行断裂仿真分析,验证三维打印自就位个性化钛网的应用可行性。方法:基于三维建模软件SolidWorks,构建标准化自就位钛网模型,重点关注钛网两端与定位翼连接处的细节特征。利用仿真软件ANSYS Workbench对上述标准化自就位钛网模型进行断裂仿真分析,包括形变、应变和应力。三维打印标准化自就位钛网并进行力学性能试验。将断裂仿真分析结果与力学性能试验结果进行比较,以证实仿真模型建立的有效性;并根据结果,客观评价自就位个性化钛网设计的合理性以及临床应用的可行性。结果:力学试验结果和仿真结果基本一致,误差在13.4%~14.5%之间。断裂仿真结果显示,当钛网承受40 N的垂直载荷时,最大等效总应变为4.2752e-003;当对定位翼施加45°弯折力时,最大等效总应变为1.1334e-002,小于TC4钛合金材料的断裂应变(0.17)。最大变形量分别为0.19055 mm和1.11180 mm。结论:建立的标准化自就位钛网仿真模型具有有效性。对模型的断裂仿真结果深入分析,发现在钛网使用过程中,当承受来自不同方向的40 N载荷时,不会导致连接处断裂或过度变形,并且最大变形量处于可接受范围内,提示自就位个性化钛网具有较强的可行性。