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盾构隧道3D打印模型刚度有效率的试验验证
1
作者 陈立 李博 +2 位作者 卢生安 张海涛 吕延豪 《城市轨道交通研究》 北大核心 2025年第4期243-248,253,共7页
[目的]为探究3D打印技术制作隧道模型的可行性,有必要测定盾构隧道纵横向刚度有效率的取值。[方法]通过对光敏树脂、环氧树脂和尼龙三种材料的拉伸和压缩试验,最终选择了光敏树脂作为盾构隧道管片的模型材料。通过相似第二定律计算,确... [目的]为探究3D打印技术制作隧道模型的可行性,有必要测定盾构隧道纵横向刚度有效率的取值。[方法]通过对光敏树脂、环氧树脂和尼龙三种材料的拉伸和压缩试验,最终选择了光敏树脂作为盾构隧道管片的模型材料。通过相似第二定律计算,确定试验几何相似比为1∶30。试验基于温州轨道交通1号线盾构隧道工程,利用3D打印技术精细化设计隧道模型,衬砌管片采用弯曲螺栓连接,还原其细部结构。通过对3D打印隧道模型进行纵横向八级加载,测定了不同拼装工艺的纵横向刚度有效率。同时采用椭圆度■来具体描述不同外部荷载作用下隧道的横向变形程度。最后对比其他学者的模型试验,论证了该方法的可行性以及精确性。[结果及结论]3D打印制作的盾构隧道,通缝拼装时纵向刚度有效率为0.13~0.20,横向刚度有效率为0.67;错缝拼装时,纵向刚度有效率为0.15~0.30,横向刚度有效率为0.79;错缝拼装隧道刚度略大于通缝拼装隧道刚度。均质隧道、错缝拼装隧道及通缝拼装隧道的椭圆度依次为1.62‰、1.87‰及2.55‰,通缝隧道模型在外部加载作用下的压扁程度最大。 展开更多
关键词 盾构隧道 刚度有效率 3d打印模型试验 通缝及错缝拼装
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钙磷生物陶瓷支架的常温自强式3D打印技术与工艺研究
2
作者 贾倩倩 赵雪妮 +5 位作者 袁海泉 李玲娜 石国文 朱智鹏 刘朝阳 谷泽鑫 《陕西科技大学学报》 北大核心 2025年第1期126-135,共10页
在常温不添加高分子聚合物粘接剂的情况下,首次研发了自强式钙磷生物陶瓷的无需高温后处理的3D打印成型技术与工艺.通过材料表征、孔隙率、力学性能测试和降解性测试对不同配比和不同打印间距的支架进行研究.结果表明,随着HA含量从70 w... 在常温不添加高分子聚合物粘接剂的情况下,首次研发了自强式钙磷生物陶瓷的无需高温后处理的3D打印成型技术与工艺.通过材料表征、孔隙率、力学性能测试和降解性测试对不同配比和不同打印间距的支架进行研究.结果表明,随着HA含量从70 wt.%减小至50 wt.%,浆料粘度与打印成型性变差,孔隙尺寸减小,而60 wt.%HA含量浆料具有良好的打印成型性,所打印的支架结构稳定、均匀.压缩强度随着HA含量的减少而增大,60 wt.%和50 wt.%含量的HA打印的钙磷生物陶瓷支架压缩强度分别为3.61±0.194 MPa(0.6-HTC)和5.28±0.629 MPa(0.5-HTC),能够匹配松质骨的要求.此外,随着打印间距(1 mm、2 mm和4 mm)的增加,支架的压缩强度也随之降低.随着HA含量的增加,钙磷生物陶瓷支架的孔隙率先增大后减小.60 wt.%HA含量的支架孔隙率最大(51.4%),降解性能优异,且降解后能保持完整性.此创新的3D打印技术能够根据临床手术现场患者实际植入部位结构尺寸要求直接打印并调整支架结构和形状,具有极大的应用前景. 展开更多
关键词 3d打印 钙磷生物陶瓷 支架 力学性能 生物降解性
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基于3D打印假人模型的运动文胸减振效果研究
3
作者 吴明洁 孙光武 +2 位作者 陈晓娜 曾恋 董海宇 《丝绸》 北大核心 2025年第3期81-88,共8页
穿戴运动文胸可减少乳房位移,缓解乳房疼痛并保护乳房。已有研究证明文胸的不同部件具有不同的减振机理。为了能有效控制由个体差异和实验动作等因素引起的实验结果不稳定性,进一步探究运动文胸各部件的减振机制,文章首先自主制备了30... 穿戴运动文胸可减少乳房位移,缓解乳房疼痛并保护乳房。已有研究证明文胸的不同部件具有不同的减振机理。为了能有效控制由个体差异和实验动作等因素引起的实验结果不稳定性,进一步探究运动文胸各部件的减振机制,文章首先自主制备了30件运动文胸,然后使用基于3D打印技术的运动假人模型替代真人实验,并对受试者进行了统一,最后通过动作捕捉设备监测运动假人穿戴不同运动文胸时的减振效果。采集5个不同位置处的乳房位移,评估其竖直方向的位移数据。通过系统地研究各部件的减振机制,为运动文胸的设计和材料选择提供建议。结果表明,在生产商制作和消费者选择运动文胸时,罩杯建议选用弹性模量较大的材料和高度较高的罩杯,肩带建议选用弹性模量较大的材料和长度较短的肩带,底围建议选择涤纶材料和围度较小的底围。 展开更多
关键词 运动文胸 3d打印假人模型 罩杯 肩带 底围 减振效果
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3D打印生物可降解WE43镁合金支架的生物相容性及对骨缺损的治疗
4
作者 闵树元 田耘 《北京大学学报(医学版)》 北大核心 2025年第2期309-316,共8页
目的:探讨3D打印工艺制造的多孔WE43镁合金支架的生物相容性,并观察其治疗新西兰大白兔股骨缺损的效果。方法:利用Sprague Dawley(S-D)大鼠骨髓间充质干细胞进行体外细胞毒性试验,根据培养液不同将细胞分为100%浸提液组、50%浸提液组、... 目的:探讨3D打印工艺制造的多孔WE43镁合金支架的生物相容性,并观察其治疗新西兰大白兔股骨缺损的效果。方法:利用Sprague Dawley(S-D)大鼠骨髓间充质干细胞进行体外细胞毒性试验,根据培养液不同将细胞分为100%浸提液组、50%浸提液组、10%浸提液组及对照组,将各组细胞分别培养1、3及7 d后,采用细胞计数试剂盒8(cell counting kit-8,CCK-8)法测定各组细胞活性。体内实验中,随机将3.0~3.5 kg新西兰大白兔分成实验组、骨水泥组与空白组3组,每组9只,每只均对左侧股骨外侧髁进行手术,利用骨钻制造直径5 mm、深6 mm的骨缺损,其中实验组植入WE43镁合金支架,骨水泥组植入硫酸钙骨水泥,空白组不做植入。在术后4、8与12周分别对每组3只进行二氧化碳麻醉法安乐死,对股骨及重要内脏器官进行取材,对左股骨外侧髁进行微计算机断层扫描(micro-computed tomography,Micro-CT)。对重要内脏器官制备切片,并使用苏木精-伊红(hematoxylin-eosin,HE)染色,对股骨外侧髁制作硬组织切磨片,使用亚甲基蓝酸性品红染色,在显微镜下观察。结果:细胞毒性试验中,培养1 d时,100%浸提液组细胞存活率高于对照组(140.56%vs.100.00%,P<0.05);培养3 d时,各组细胞存活率差异无统计学意义(P>0.05);培养7 d时,100%浸提液组细胞存活率低于对照组(68.64%vs.100.00%,P<0.05)。体内实验中Micro-CT扫描发现实验组在4周时大部分支架均已降解,高密度的支架所剩很少,12周时已无明显支架轮廓。在4周时,WE43镁合金支架周围有一定量气体生成,在8~12周时,气体明显减少。硬组织切磨片显示,实验组4周时支架周围有一定量细胞外基质和类骨质生成,骨水泥组中硫酸钙骨水泥已大部分降解,8周时实验组支架及其降解产物周围的类骨质明显增多,12周时实验组支架周围有新生骨与支架接触,骨水泥组与空白组新生骨较少。结论:3D打印工艺制造的多孔WE43镁合金支架生物相容性良好,具有良好的成骨性能,有潜力成为修补骨缺损的新型材料。 展开更多
关键词 生物可降解植入物 骨移植物 镁合金 3d打印 骨缺损
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水产生物材料稳定的Pickering乳液在食品3D打印中的应用研究进展
5
作者 脱颖 王铭瑞 +4 位作者 左一童 武龙 周慧 蔡一镝 李想 《食品科学》 北大核心 2025年第8期372-381,共10页
食品3D打印技术可为航天食品、婴幼儿辅食及吞咽困难辅助食品等提供定制化营养策略。然而,Pickering乳液在食品3D打印材料中的应用尚处于理论层面,其独特的流变及质构特性对3D打印精度的影响尚未明确。本文以水产生物材料稳定的Pickerin... 食品3D打印技术可为航天食品、婴幼儿辅食及吞咽困难辅助食品等提供定制化营养策略。然而,Pickering乳液在食品3D打印材料中的应用尚处于理论层面,其独特的流变及质构特性对3D打印精度的影响尚未明确。本文以水产生物材料稳定的Pickering乳液(Pickering emulsion stabilized with aquatic biomaterials,PEAs)在食品3D打印中的应用为切入点,聚焦Pickering乳液稳定粒子、Pickering乳液特性对3D打印的影响以及PEAs在3D打印食品中的应用三方面,对上述最新研究进展进行系统综述。重点阐明Pickering乳液流变特性、自支撑性及油相比对3D打印精度的影响,以期为个性化定制食品提供理论研究基础。研究证实,由水生生物蛋白质、多糖及纤维素稳定的Pickering乳液有较高的稳定性及优异的黏弹模量,有助于提升3D打印结构的稳定性,具有良好的开发前景。 展开更多
关键词 3d打印 水产生物材料 Pickering乳液 应用研究 流变特性
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3D打印模型特征细节自适应分层优化方法及试验研究
6
作者 吴雁 胡家乐 +3 位作者 陈晓帅 孙瑞金 何超群 高洪雨 《制造技术与机床》 北大核心 2025年第1期28-32,共5页
针对3D打印自适应分层技术无法较好地保留模型特征细节的问题,提出3D打印模型特征细节自适应分层优化方法(model details adaptive slice method, MDASM),该方法基于三角面片法向量的自适应分层方法(normal vector of triangular face a... 针对3D打印自适应分层技术无法较好地保留模型特征细节的问题,提出3D打印模型特征细节自适应分层优化方法(model details adaptive slice method, MDASM),该方法基于三角面片法向量的自适应分层方法(normal vector of triangular face adaptive slice method, NTASM)来确定不存在模型特征细节的分层厚度。首先,设定角度变化阈值与切平面相邻高度三角面片法向量的角度变化进行比较,识别是否存在垂直尖角特征,并确定垂直尖角特征分层厚度。其次,设定面积变化阈值与切平面封闭轮廓曲线面积进行比较,识别是否存在平行尖角特征,并确定平行尖角特征分层厚度。最后,取3种分层厚度的最小值作为分层厚度。Matlab仿真表明,相较于NTASM,MDASM模型成形精度提高了24.2%。熔融沉积成形(fused deposition modeling, FDM)结果表明,相较于NTASM,MDASM模型成形效率降低了21.8%,表面粗糙度减小了14.57%。仿真和FDM试验研究表明,MDASM在保证模型成形效率的前提下,能够更好地保留模型特征细节,具有更好的模型成形精度和实用性。 展开更多
关键词 3d打印 自适应分层 模型特征细节 角度变化阈值 面积变化阈值
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3D打印连续碳纤维复合材料冷却模型及变形研究
7
作者 董传贺 孙晓宇 +2 位作者 李旺鑫 贾睿昊 赵欣 《复合材料科学与工程》 北大核心 2025年第3期79-86,共8页
为探究3D打印连续碳纤维复合材料(C-CFRP)动态冷却行为以及翘曲变形行为,本文首先针对3D打印C-CFRP复合材料丝,建立了考虑材料物性及打印参数的冷却模型,采用热电偶、热成像仪监测了不同打印参数下复合材料丝温度随时间的变化,并与冷却... 为探究3D打印连续碳纤维复合材料(C-CFRP)动态冷却行为以及翘曲变形行为,本文首先针对3D打印C-CFRP复合材料丝,建立了考虑材料物性及打印参数的冷却模型,采用热电偶、热成像仪监测了不同打印参数下复合材料丝温度随时间的变化,并与冷却模型计算值进行了验证,误差最小为11%。然后针对3D打印C-CFRP薄片件,探究了不同打印参数及尺寸对翘曲的影响,并分别采用热电偶、三坐标测量仪进行了成型过程温度动态变化以及翘曲度的测试。结果表明:挤出丝材高于玻璃化转变温度的时间与打印温度、层厚呈正相关,与打印速度呈负相关;C-CFRP薄片件的翘曲度与层厚、长度呈正相关,与打印温度、打印速度呈负相关。本文研究为高精度C-CFRP的3D打印技术发展提供了参考。 展开更多
关键词 连续碳纤维复合材料 3d打印 翘曲变形 冷却模型
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生物3D打印技术用于功能性骨骼肌3D组织构建的研究进展
8
作者 张飞虎 李婷 +2 位作者 林智伟 李严兵 黄文华 《中国生物医学工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期620-630,共11页
骨骼肌作为机体运动系统的重要组成,对维持运动功能不可或缺。然而,体积性骨骼肌缺失(VML)所致运动功能丧失严重限制了机体的活动能力,并伴随多种并发症。当前,临床对VML的治疗主要依赖于移植手术,但其受限于供体部位发病率、供体组织... 骨骼肌作为机体运动系统的重要组成,对维持运动功能不可或缺。然而,体积性骨骼肌缺失(VML)所致运动功能丧失严重限制了机体的活动能力,并伴随多种并发症。当前,临床对VML的治疗主要依赖于移植手术,但其受限于供体部位发病率、供体组织缺乏以及对高技能手术团队的依赖。鉴于此,生物3D打印技术凭借其高效精准的特点,为功能性肌肉的制造以及VML的再生修复开辟了新的途径。综述了生物3D打印技术在功能化骨骼肌组织构建方面的研究现状,回顾了生物3D打印的多种技术方案,探讨了生物墨水在功能性肌肉构建中的应用进展。重点讨论了该技术在构建血管化和神经化骨骼肌仿生组织方面的最新方法,总结了各种3D打印构建的功能化骨骼肌结构对骨骼肌缺损修复的作用,最后分析了现有技术的局限性,展望了生物3D打印功能化骨骼肌结构领域的发展趋势. 展开更多
关键词 生物3d打印 功能性骨骼肌 神经化/血管化肌肉 骨骼肌组织工程 体积性骨骼肌损失
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3D生物打印构建HGFs和HUVECs共培养体系促进HUVECs成血管
9
作者 李俊俊 王雯 +3 位作者 郭慧颖 袁长永 夏廷旭 王鹏来 《口腔医学研究》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期297-303,共7页
目的:构建人牙龈成纤维细胞(human gingival fibroblasts,HGFs)和人脐静脉内皮细胞(human umbilical vein endothelial cells,HUVECs)共培养体系,促进HUVECs成血管。方法:取HGFs和HUVECs培养传代至3~5代进行实验。通过慢病毒转染用红色... 目的:构建人牙龈成纤维细胞(human gingival fibroblasts,HGFs)和人脐静脉内皮细胞(human umbilical vein endothelial cells,HUVECs)共培养体系,促进HUVECs成血管。方法:取HGFs和HUVECs培养传代至3~5代进行实验。通过慢病毒转染用红色荧光蛋白标记HUVECs。构建HGFs和HUVECs二维共培养体系,将HGFs与HUVECs以不同比例(4∶1、1∶1、1∶4)共培养,荧光显微镜下观察血管网络形成情况。配制5%甲基丙烯酰化明胶(GelMA)30胶,构建HGFs和HUVECs三维共培养体系,激光共聚焦显微镜下观察血管网络的形成情况。对HUVECs形成的血管网络进行定量分析。将HUVECs从三维共培养系统中分离出来,评估单独培养和共培养一定时间后HUVECs的增殖、迁移和小管形成效果以及相关血管生成基因的表达水平。结果:二维共培养时,当HGFs和HUVECs以比例1∶1共培养时血管网络形成的效果最佳。三维共培养时,HGFs可以促进HUVECs血管生成。HGFs和HUVECs共培养组的增殖、迁移和小管形成效果更好,相关血管生成基因的表达水平远远高于HUVECs单独三维培养组。结论:HGFs和HUVECs共培养能够引导和促进HUVECs出芽及迁移。 展开更多
关键词 3d生物打印 成血管 组织工程 人脐静脉内皮细胞 人牙龈成纤维细胞
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3D打印陶瓷烧结过程中收缩预测方法研究
10
作者 何振丰 王艺超 +6 位作者 赵吉宾 赵宇辉 王志国 贺晨 于雪华 钟科 郁章敬 《中国陶瓷》 北大核心 2025年第7期78-84,共7页
采用了Skorohod-Olevsky黏性烧结(SOVS)与极限学习机(ELM)神经网络相结合的方式构建了陶瓷3D打印收缩预测模型。首先,建立了烧结模型并使用最小化误差的方法对SOVS模型的烧结参数进行校正,并验证了烧结模型的准确性。其次,根据有限元模... 采用了Skorohod-Olevsky黏性烧结(SOVS)与极限学习机(ELM)神经网络相结合的方式构建了陶瓷3D打印收缩预测模型。首先,建立了烧结模型并使用最小化误差的方法对SOVS模型的烧结参数进行校正,并验证了烧结模型的准确性。其次,根据有限元模型进行仿真计算获取了所需的数据集。最后,使用ELM神经网络对数据集进行训练,得到了收缩预测模型。经验证,该模型预测的结果与有限元数值模拟结果具有很好的吻合度。这些结果表明,有限元与机器学习相结合的方法对精密陶瓷制造方面具有巨大的潜力。 展开更多
关键词 陶瓷 3d打印 SOVS模型 有限元仿真 机器学习
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3D打印技术在血管再生领域的应用
11
作者 倪忞 曹霞 +1 位作者 徐希明 余江南 《暨南大学学报(自然科学与医学版)》 北大核心 2025年第1期117-126,共10页
3D打印技术在生物医学领域的迅速发展为血管再生提供了新的解决方案。本文综述了3D打印技术在血管再生中的应用,重点讨论了其在生物材料设计、血管结构构建和细胞载体开发等方面的创新进展,详细介绍了常见血管支架材料的特点、生物活性... 3D打印技术在生物医学领域的迅速发展为血管再生提供了新的解决方案。本文综述了3D打印技术在血管再生中的应用,重点讨论了其在生物材料设计、血管结构构建和细胞载体开发等方面的创新进展,详细介绍了常见血管支架材料的特点、生物活性因子的释放系统和仿真模型的建立等。通过分析打印技术、生物材料和活性因子等在实际应用中对血管再生的影响,探讨了如何进一步利用3D打印技术精确构建具有生物相容性的血管组织模型。同时,提出了生物相容性材料的选择、打印的精度、细胞存活率与功能保持等未来发展方向。3D打印技术在血管再生领域具有广阔的前景,但仍需克服生物相容性和功能性等挑战,以实现更广泛的临床应用。 展开更多
关键词 3d打印 血管再生 组织工程 血管结构 生物墨水
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3D打印建筑底层荷载的研究进展
12
作者 张大旺 杨欢 李辉 《材料导报》 北大核心 2025年第16期86-97,共12页
3D打印混凝土技术作为建筑施工的一项新工艺,具有无模板,建造效率高的特点,与传统混凝土不同,由于逐层堆积的建造方式,底层混凝土已成为3D打印建筑的主要受力部位,因此提高底层结构的承载力也成为了提高3D打印建筑可建造性和结构稳定性... 3D打印混凝土技术作为建筑施工的一项新工艺,具有无模板,建造效率高的特点,与传统混凝土不同,由于逐层堆积的建造方式,底层混凝土已成为3D打印建筑的主要受力部位,因此提高底层结构的承载力也成为了提高3D打印建筑可建造性和结构稳定性的重点研究方向之一。本文对比了传统的施工工艺与3D打印混凝土技术的不同;概括了底层混凝土因上层混凝土重力而产生的正应力、剪切应力以及描述两者关系的受力模型;并分析了底层混凝土因受力的非均质化而产生的变形,所导致的打印结构失效;并提出了三种优化底层荷载的方法:调整混凝土的凝结时间进行打印、提高混凝土的静态屈服应力和选择合理的打印工艺参数。 展开更多
关键词 3d打印混凝土技术 底层荷载 受力模型 变形 结构失效
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基于复合域特征的3D打印网格结构差异测量
13
作者 杨国政 吴泱序 陈平 《中国测试》 北大核心 2025年第4期66-73,127,共9页
金属3D打印技术在制造复杂几何结构中展现出极高的自由度和设计灵活性,广泛应用于航空航天、汽车制造和建筑等领域。打印过程中容易出现缺陷和尺寸误差,影响结构性能和完整性,为解决此问题提出一种基于三维点云配准和自动提取重复结构... 金属3D打印技术在制造复杂几何结构中展现出极高的自由度和设计灵活性,广泛应用于航空航天、汽车制造和建筑等领域。打印过程中容易出现缺陷和尺寸误差,影响结构性能和完整性,为解决此问题提出一种基于三维点云配准和自动提取重复结构遍历对比的模型差异检测方法。首先通过CT扫描获取三维数据,结合体素直方图和阈值分割提取模型;其次提出复合域特征分析法,结合标准差表征空间域特征变化,并引入傅立叶变换进行频域特征分析,实现模型基本单元的自动提取;最后改进传统点云配准算法,使用FPFH特征和ICP算法进行全局和精细配准,计算模型误差,进行差异分析与可视化。实验结果表明,该方法能高效准确地检测出模型差异和缺陷,显著提升三维网格结构的检测精度和效率。 展开更多
关键词 金属3d打印 镂空网格 模型差异检测 复合域特征 点云配准 三维可视化
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无人机冠层3D时序动态建模驱动棉花生物量高精度反演研究
14
作者 胡正东 汤秋香 +3 位作者 樊世语 鲍龙龙 古丽达娜·沙勒山 林涛 《农业机械学报》 北大核心 2025年第5期103-110,共8页
地上生物量(AGB)精准估算是作物生长监测与精准农业决策的关键技术。针对传统无人机(UAV)遥感方法在棉花AGB估算中存在的双重局限——基于植被指数(VIs)的模型易受冠层光谱饱和效应干扰,且难以量化冠层三维结构动态与AGB累积的时空异质... 地上生物量(AGB)精准估算是作物生长监测与精准农业决策的关键技术。针对传统无人机(UAV)遥感方法在棉花AGB估算中存在的双重局限——基于植被指数(VIs)的模型易受冠层光谱饱和效应干扰,且难以量化冠层三维结构动态与AGB累积的时空异质性,本文融合UAV三维点云空间解析与冠层覆盖度时序特征,构建了基于株高×冠层覆盖度(PH×CC)的多维度估算模型。通过设计对比实验框架,评估了PH×CC模型与4种模型(VIs结合随机森林(RF)、梯度提升(GB)、支持向量机(SVM)及反向传播神经网络(BPNN))的性能差异。结果表明:PH×CC模型在测试集上表现出显著优势,其估算精度(决定系数R^(2)=0.93,均方根误差(RMSE)为15.30 g/m^(2))较最优传统模型(RF:R^(2)=0.76,RMSE为23.35 g/m^(2))提升22.3%(P<0.01)。机理分析表明,PH×CC参数通过协同表征PH垂直延伸与冠幅水平扩展的动态耦合关系,可解析83%的冠层结构变异(传统VIs模型仅57%),显著提升了模型对AGB-结构互作机制的解释能力。研究为突破无人机农情监测中“光谱-结构”信息融合的技术瓶颈提供了新方法,同时为解析棉花冠层生长动态的生物学机制提供了可量化的建模工具。 展开更多
关键词 棉花 地上部生物量 植被指数 3d模型 机器学习算法
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光交联丝素蛋白生物3D打印墨水的研究进展 被引量：1
15
作者 潘小鹏 吕玲玲 +4 位作者 张旭 孙广东 邵敏 黄益 邵建中 《丝绸》 CAS CSCD 北大核心 2024年第8期50-59,共10页
丝素蛋白具有生物相容性高、生物降解性可控及力学性能可调等优异特性,是一种极具应用潜力的生物3D打印墨水材料。基于光交联反应的生物材料加工技术具有条件温和、高效可控等优点,是当前生物3D打印领域的热点方向。文章以墨水性能要求... 丝素蛋白具有生物相容性高、生物降解性可控及力学性能可调等优异特性,是一种极具应用潜力的生物3D打印墨水材料。基于光交联反应的生物材料加工技术具有条件温和、高效可控等优点,是当前生物3D打印领域的热点方向。文章以墨水性能要求为主线,先从流变性能出发介绍了适合光交联丝素蛋白生物3D打印的打印方式,再从光交联反应性出发讨论了丝素蛋白的光敏改性方法及光诱导交联机制,然后从生物相容性出发介绍了辐照光源与光引发剂的发展,总结了丝素蛋白及其与合成、天然高分子材料复配墨水在光交联生物3D打印领域的应用,并论述了光交联丝素蛋白生物墨水在制备、发展方向和应用过程中所面临的挑战。 展开更多
关键词 生物3d打印 丝素蛋白 光交联 生物墨水 流变性能
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砂型3D打印材料在岩体物理模型试验中的应用研究及展望 被引量：5
16
作者 余宸 田威 +1 位作者 王杰 高晋峰 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期73-81,共9页
无法获得内部结构高度一致的岩体试样以及预制缺陷制作困难一直是岩石室内物理试验中面临的关键问题。3D打印技术作为近年来快速发展的先进制造技术,可以作为有效方法实现对复杂结构的制备,目前已经有众多研究学者将其应用于岩石室内物... 无法获得内部结构高度一致的岩体试样以及预制缺陷制作困难一直是岩石室内物理试验中面临的关键问题。3D打印技术作为近年来快速发展的先进制造技术,可以作为有效方法实现对复杂结构的制备,目前已经有众多研究学者将其应用于岩石室内物理试验中。为了寻求最接近于天然岩石细微观结构特征以及脆性特征的3D打印类岩石模型,相关学者采用了砂型材料对类岩石模型进行打印以达到代替天然岩石进行试验的目的,相关研究成果证实砂型3D打印材料具有与天然岩石材料相似的脆性特征、表面粗糙度特征、细微观结构特征、裂纹扩展规律等,为砂型3D打印类岩石模型开展岩石室内物理试验奠定了基础。基于此,根据近年来国内外相关研究以及本课题组近六年的研究成果,对基于砂型3D打印材料的岩体模型在岩石室内试验中的研究成果进行了总结分析,指出了现有研究存在的问题和局限性,并对未来砂型3D打印材料应用于岩石室内物理试验中的前景进行了展望。 展开更多
关键词 岩石力学 岩体物理模型 3d打印 砂型材料 力学性能 裂纹扩展
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基于内外嵌套并联机构的6自由度多姿态3D打印机设计与分析
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作者 程瑶 许文斌 刘云阳 《机械设计》 北大核心 2025年第1期62-69,共8页
针对目前熔融沉积(FDM)型3D打印机无法实现多姿态打印的问题,文中设计了一种基于内外嵌套并联机构的6自由度多姿态3D打印机,并对其进行运动学分析。该3D打印机以内嵌套(3-PSSSS)和外嵌套(3-PRS)并联机构为主体,末端执行器在内并联机构... 针对目前熔融沉积(FDM)型3D打印机无法实现多姿态打印的问题,文中设计了一种基于内外嵌套并联机构的6自由度多姿态3D打印机,并对其进行运动学分析。该3D打印机以内嵌套(3-PSSSS)和外嵌套(3-PRS)并联机构为主体,末端执行器在内并联机构直接控制和外并联机构间接控制下实现多姿态打印。基于螺旋理论,分别分析内外并联机构的自由度,再整合分析内外嵌套并联机构的自由度,验证其具有四平动二转动的6自由度运动特性。利用解析矢量法建立并联机构的逆解运动学模型,并对支链运动进行分析,阐明了驱动移动副对支链连杆和下动平台的作用;利用运动学仿真分析软件进行仿真,通过分析仿真中下动平台标记点的轨迹和运动学数据,验证了该机构应用于3D打印机多姿态打印方案的可行性。内外嵌套并联机构具有多姿态转角和良好运动学特性,解决了3D打印机多姿态打印的问题,为基于嵌套并联机构的3D打印机多姿态打印问题提供了一种可行的方案。 展开更多
关键词 内外嵌套并联机构 6自由度 运动学模型 多姿态3d打印机
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豌豆蛋白基3D打印植物肉体系的构建及其打印品质影响机制 被引量：1
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作者 王红磊 厉佳怡 +3 位作者 郭婷婷 李娅婕 倪乙丹 周泉城 《食品科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第13期26-37,共12页
为构建合适的豌豆蛋白基食品3D打印植物肉体系,通过单因素和正交试验探究豌豆膳食纤维、面筋蛋白、结冷胶和谷氨酰胺转氨酶的添加对打印体系3D打印性能和产品品质的影响及其作用机理。结果表明:打印物料的3D打印性能、质构特性及产品特... 为构建合适的豌豆蛋白基食品3D打印植物肉体系,通过单因素和正交试验探究豌豆膳食纤维、面筋蛋白、结冷胶和谷氨酰胺转氨酶的添加对打印体系3D打印性能和产品品质的影响及其作用机理。结果表明:打印物料的3D打印性能、质构特性及产品特性随着各组分的添加量变化而发生显著变化;通过正交试验得到最佳配比,当豌豆膳食纤维质量分数为0.45%、豌豆蛋白与面筋蛋白质量比为5∶1、结冷胶质量分数为0.4%、谷氨酰胺转氨酶添加量为1.2 U/g时,打印物料具有最佳的3D打印性能,打印精度提高了27.80%,且样品熟化后硬度为3612.13 g、咀嚼度为1540.27 g·mm,质构特性均优于单因素试验组;红外光谱和分子间作用力结果显示各组分的添加显著增强了体系中的氢键、二硫键和疏水相互作用。将正交优化样品与3种市售人造肉样品进行对比,其在质构特性、蒸煮损失及持水性方面存在显著优势,这与3D打印形成的结构及各组分的相互作用有关。本研究可为豌豆蛋白在3D打印及植物肉等高值化应用方面提供一定的理论指导和应用依据,对食品3D打印在植物肉领域的发展具有一定的现实意义。 展开更多
关键词 植物肉 3d打印 豌豆蛋白 构建机理 结冷胶
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基于细胞3D打印技术的体外肿瘤模型构建研究 被引量：14
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作者 石然 徐铭恩 +3 位作者 周青青 罗莉 李欢 郑渊悦 《中国生物医学工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第5期618-622,共5页
细胞在三维环境中的形态、功能、基因表达等生理特性与二维培养存在显著差异,因此构建与体内生长环境相似的三维细胞培养模型对肿瘤研究有极其重要的作用。利用细胞3D打印技术,将人卵巢癌细胞/明胶/海藻酸钠在体外定位装配成三维类肿瘤... 细胞在三维环境中的形态、功能、基因表达等生理特性与二维培养存在显著差异,因此构建与体内生长环境相似的三维细胞培养模型对肿瘤研究有极其重要的作用。利用细胞3D打印技术,将人卵巢癌细胞/明胶/海藻酸钠在体外定位装配成三维类肿瘤组织模型。首先利用MTT比色法检测了细胞3D打印过程对卵巢癌细胞存活率的影响,其次利用Alamar Blue法检测了第1、3、5、7 d卵巢癌细胞在二维平面培养和三维结构体中的增殖情况,最后利用q PCR技术比较了卵巢癌细胞在二维和三维培养下p53和bcl-2的表达差异。结果表明:细胞3D打印过程对卵巢癌细胞活性的损伤很小,细胞存活率为95%以上;相比二维平面培养,卵巢癌细胞在三维结构体中起初增殖速度较慢,但在第5 d之后增殖速度加快,而二维培养的细胞由于接触抑制增殖缓慢,出现脱落死亡;第5和第7d二维和三维培养下细胞中p53和bcl-2基因表达有显著性差异(P<0.05)。研究证明,构建具有功能性组织结构和体内更相似的三维系统,可为肿瘤研究提供新的模型。 展开更多
关键词 细胞3d打印 水凝胶 肿瘤模型 卵巢癌
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用于干骺端大块骨缺损重建的3D打印轴向加压假体:生物力学分析及取出标本硬组织分析
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作者 黄思议 李大森 +2 位作者 郭卫 汤小东 姬涛 《医用生物力学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期595-595,共1页
目的长骨干骺端大段骨缺损实现长期牢固重建是难题。干骺端残余髓腔较短无法用传统长度的髓内柄固定。本研究提出一种3D打印轴向加压假体(axial compressive endoprosthesis,ACE)。假体由表面为金属多孔结构的3D打印髓内短柄,及可在骨-... 目的长骨干骺端大段骨缺损实现长期牢固重建是难题。干骺端残余髓腔较短无法用传统长度的髓内柄固定。本研究提出一种3D打印轴向加压假体(axial compressive endoprosthesis,ACE)。假体由表面为金属多孔结构的3D打印髓内短柄,及可在骨-金属界面加压的轴向加压装置组成。轴向加压装置可以提高髓内短柄的初始稳定性并促进骨-多孔金属界面骨长入。方法利用Sawbones模型建立4种股骨远端干骺端大块骨缺损重建模型:(1)ACE;(2)ACE+外侧钢板;(3)髓内短柄+外侧钢板;(4)髓内短柄+双侧钢板。材料试验机检测重建体系的弯曲和扭转刚度。测量轴向压力和加压螺母扭矩的关系。3例翻修手术的取出标本进行micro-CT扫描及硬组织切片评价骨长入情况。结果ACE+外侧钢板具有最高的弯曲刚度(矢状面324±11 N/mm,冠状面307±9 N/mm)。ACE+外侧钢板(10.9±1.3 N·m/°)和传统髓内短柄+双侧钢板(10.7±0.2 N·m/°)具有最高的扭转刚度。轴向压力F(N)和加压螺母扭矩T(N·m)的关系式为F=239.8 T-112.8。micro-CT显示假体柄和截骨面周围骨小梁有明显的重塑和增粗。硬组织切片显示新生骨组织长入金属多孔结构内部。孔隙内骨组织占比随植入时间延长而升高。结论3D打印轴向加压假体可以提高长骨干骺端重建的早期重建稳定性,并促进骨长入以实现远期牢固的骨整合。 展开更多
关键词 长骨干骺端 3d打印 冠状面 骨整合 生物力学分析 轴向压力 多孔金属 假体
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