摘要
激光选区烧结(SLS)技术在生物医学领域的应用日渐广泛,但是由于材料的限制,大部分SLS打印的产品都是合成塑料、陶瓷、合金等刚性零件,研究能用于激光选区烧结技术的柔性材料成为当前的迫切需求。本工作采用聚氨酯(TPU)粉末为主料,研究并制备了一种可用于激光选区烧结技术的复合材料,其烧结制件具有较高的强度及成形精度,可用于制作仿血管等柔性医疗模型。首先通过正交试验法对TPU/PS复合粉末进行激光选区烧结实验,并对制件进行测试,获得加工工艺参数对制件强度、成形精度及烧结密度的影响规律。其次对不同配比的TPU/PS复合粉末进行激光选区烧结实验,得到拉伸试件和弯曲试件,通过对制件的尺寸测量、力学强度测试及通过扫描电镜对复合粉末和拉伸试样断口进行显微组织观察,得到了不同组分配比对烧结制件显微组织及拉伸强度、弯曲强度的影响,确定了仿血管柔性材料的理想配比。
Selective laser sintering technology has been widely used in biomedical field,but due to the limitations of the feedstock,most of SLS products are made of synthetic plastics,ceramics,alloys,and so on.And developing flexible material for laser selective sintering is a pressing need for the present.In this work,polyurethane(TPU)powder was used as the main material,and a composite that can be used for selective laser sintering was studied and prepared.The sintered parts have high strength and forming precision,which can be used to make flexible medical models such as blood vessels.First,the laser sintering experiment of TPU/PS(Polystyrene)powder was performed through the orthogonal experiment method.After testing,it obtained the effect of the process parameters on the strength,precision and sintering density.Secondly,the TPU/PS composites of different mass fractions were sintered to obtain tensile and bending specimens.Through the dimension measurement,the mechanical testing and the microstructure observation by scanning electron microscope,the effects of different component proportion on the microstructure,tensile strength and bending strength of the sintered pieces were obtained,and the optimized component ratio of the flexible material was determined.
作者
庄煜
郭艳玲
李健
姜凯译
于跃强
张慧
ZHUANG Yu;GUO Yanling;LI Jian;JIANG Kaiyi;YU Yueqiang;ZHANG Hui(College of Mechanical and Electrical Engineering,Northeast Forestry University,Harbin 150040,China;School of Engineering and Technology,Northeast Forestry University,Harbin 150040,China)
出处
《材料导报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020年第10期10177-10181,共5页
Materials Reports
基金
中央高校基本科研项目(2572019AB20)
国家重点研发计划项目(2017YFD0601004)
东北林业大学“双一流”项目(41113253)
省基金重点项目(ZD2017009)。
关键词
仿血管柔性材料
激光选区烧结技术
聚氨酯基复合材料
正交试验
工艺参数优化
力学强度
blood vessel-like flexible material
selective laser sintering
polyurethane matrix composites
orthogonal experimental method
process parameter optimization
mechanical strength
作者简介
庄煜,2016年6月毕业于东北林业大学机械设计制造及其自动化专业,获得工学学士学位。现为东北林业大学机电工程学院博士研究生。目前主要研究选区激光烧结材料、设备和工艺;郭艳玲,东北林业大学教授,博士研究生导师。1984年7月在大连理工大学获工学学士学位,2001年在哈尔滨工业大学获博士学位,2001-2003年在哈尔滨工业大学进行博士后研究工作,2008-2009年在美国密歇根大学吴贤明制造技术中心进行访问、合作研究。在国内外学术期刊上发表论文150余篇,申请国家发明专利8项,其中授权5项。长期从事生物质激光3D打印材料及设备研究、数控技术及设备、林果自动采摘技术及设备等相关领域研究。负责完成科研20多项,包括国家自然科学基金、“948”引进项目、博士点基金、省市项目、企业合作项目等。已培养硕士60余名,博士17名,合作博士后7名.guo.yl@hotmail.com。
