为了通过选区激光熔化技术直接快速成型高致密度及高表面质量零件，采用正交试验对316L不锈钢粉末进行了光纤激光选区熔化成型研究，分析了正交实验中存在的扫描线间搭接缺陷及零件外边凸起缺陷，随后“层间错开”扫描策略因为更好的扫描线间润湿效果及成型效率而被应用于实验中，进行扫描线间搭接情况及层间熔接情况显微观察。层间层内扫描线具有良好的冶金结合，孔隙率大大减少，获得了高致密化的成型效果；使用优化的工艺参量与扫描策略成型具有空间曲面的个性化手术模板，硬度与致密度分别达HV0.3 250和95.8%。结果表明，层间扫描策略对选区激光熔化技术直接成型金属零件成型效果良好。

采用自行研制的光纤激光选区熔化快速成型设备, 研究了选区激光熔化316L不锈钢粉末工艺参数、能量输入与样件致密度、表面形貌之间的关系以及微观组织特征。结果表明：扫描速度对成型效果影响最为显著; 样件致密度随着激光能量密度提高有逐渐增大的趋势; 能量密度作为选区激光熔化工艺的技术指标具有可操作性; 表面形貌由激光功率与扫描速度比值所决定。深入探讨了能量输入、熔化凝固行为、激光功率与扫描速度比值与样件致密度、表面形貌的关系。结果表明：选区激光熔化凝固组织层内、层间熔合处为弧形, 且为冶金结合, 金相组织主要由柱状晶与等轴晶组成, 层内靠近熔合线周围是柱状晶, 而层间靠近熔合线附近主要是细小等轴晶, 晶粒直径为1 μm左右。

为了快速制造牙颌模型和用于正畸领域的转移托盘，采用螺旋CT扫描数据、3维反求和快速成型技术相结合,分别用选择性激光烧结技术与光固化树脂成型制造牙颌，重点提出用选区激光熔化技术快速制造金属牙颌与舌侧托槽组合体，再由吸塑工艺制得正畸治疗所需的转移托盘方法。获得了牙颌模型具有高的尺寸精度，所得的转移托盘能够与托槽吻合完好。结果表明，此方法为正畸医生的诊断、治疗所需要的牙颌模型提供了较好的制作思路，并为托槽安装定位提出了好的方法。

为满足手术模板对快速成型、精确定位和个性化的要求，基于逆向工程结合正向建模设计和选区激光熔化快速成型技术提出了一种全数字化设计、制造金属质个性化手术模板的方法。分析了手术模板的医学需求，从成型方式以及扫描策略两方面提出缩减成型时间、减轻成型件重量以及减少热变形的方案。分别研究了致密态成型和非致密态成型两种工艺，其中非致密态成型采用高扫描速度实现，成型过程采用邻层互错、正交及分区扫描策略。利用上述方法，成功设计了一套手术模板，并分别利用致密态以及非致密态两种方式对模板成型。结果表明，模板尺寸精度达±0.5 mm；另外，与致密态成型方式相比，非致密态方式的成型时间减少了43.3%，模板重量减轻了18%。该方法成型的手术模板已成功应用于临床。

为了探索应用数字化反求设计结合选区激光熔化快速成型技术制作个性化牙冠牙桥的可行性,通过Laserdenta扫描系统测量牙列模型并3维重建其数字化外形,采用计算机辅助设计了牙冠牙桥。利用自主研发的选区激光熔化快速成型设备Dimetal-280进行了316L不锈钢粉末的正交实验工艺研究,获得优化参量,并用该参量加工设计了牙冠牙桥。结果表明,该方法能快速而精确地制造出形状复杂的个性化牙冠牙桥,且成型速度快、尺寸精度高、表面质量好、误差在±0.15mm以内,未经打磨表面粗糙度达到20μm;与传统加工方式相比,反求工程结合选区激光熔化快速成型的方法能快速而精确地制造出形状复杂的个性化金属牙冠牙桥,为其应用于口腔修复体的计算机辅助设计与制造提供了科学依据。

为解决传统人工股骨植入体个体匹配性差,结构强度与生物活性难统一等问题,提出了个性化股骨植入体的优化设计及制造方法。采用解剖学建模技术设计出外形匹配,内含三维网状构架的假体模型。利用316L不锈钢粉末结合选区激光熔化快速成型技术在含氧量小于0.15%的气氛下,完成实体制造。研究结果表明,该方法能快速而精确地制造出形状复杂的个性化人工股骨植入体。提出的优化结构的设计方法能使不锈钢植入体的质量减少65.5%,符合设计需求。表面质量较好,尺寸误差在±1mm以内,未经打磨表面粗糙度达到Ra30μm,硬度达到HRC32。

为了简化股骨肿瘤切除手术的操作，提高切除部位的准确性，根据患者计算机断层(CT)扫描和三维重建等临床影像学资料为股骨肿瘤切除手术设计了一种定位模板。利用自主研发的选区激光熔化(SLM)快速成型设备Dimetal-280进行了316 L不锈钢粉末的正交实验工艺研究，获得优化参数，并用该参数加工所设计的手术模板，加工速度快，成型后外形良好，尺寸精度高，在临床手术中获得成功应用，为个性化医学植入体以及辅助器械的高性能、自动化加工开辟了一种新方法。