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  ————  封面文章导读  ————

医工结合——多孔结构缓解股骨柄假体应力遮挡效应   

全髋关节置换术(THA)是治疗髋关节疾病的常用方法之一,但手术中用到的传统金属假体的弹性模量太大,会产生应力遮挡现象,进而引发假体的无菌性松动,导致THA失败。在医学领域中,通常在假体中设置合适的多孔结构,以有效降低假体的弹性模量。SLM技术具有精准制造复杂结构零件的能力,能为制备多孔假体提供技术支持。

全髋关节置换术(THA)是治疗髋关节疾病的常用方法之一,但手术中用到的传统金属假体的弹性模量太大,会产生应力遮挡现象,进而引发假体的无菌性松动,导致THA失败。围绕如何在股骨柄中填充多孔结构以减轻股骨柄在植入人体后的应力遮挡程度,福建工程学院曾寿金副教授团队选择了P、G和D三种TPMS结构来构建多孔结构,并将骨生长需求考虑在内,然后利用SLM技术制备出了不同孔隙率样件,研究其力学性能,在确定适合设计股骨柄的结构类型后,通过有限元评估了该结构填充的股骨柄在植入后股骨的应力遮挡情况。旨在减轻应力遮挡效应的同时也能提供骨细胞生长的空间,增强股骨柄的长期稳定性,延长股骨柄的使用寿命...详细

本期栏目(2022.02)

激光制造;   


↑【封面解读】面向医学股骨柄假体应用,基于选区激光熔化技术制备三周期极小曲面中螺旋二十四面体、金刚石和简单三种多孔结构的成形过程。通过制备不同孔隙率结构样件和压缩实验,确定适合的结构类型,并将其引入股骨柄假体近端设计中,有效降低了假体的弹性模量,缓解了应力遮挡效应,还可诱导骨生长,提高假体的长期稳定性,延长假体的使用寿命。

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 基本信息

 创刊:1974年·半月刊

 名称:中国激光

 英文:Chinese Journal of Lasers

 电话:021-69917051

 邮箱:cjl@siom.ac.cn

————  2022年第2期优秀论文  ————

基于SLM的股骨柄多孔结构设计与力学性能分析(封面文章)

【作者】 曾寿金, 刘广, 李传生, 叶建华, 李涤尘

【单位】 福建工程学院机械与汽车工程学院

【摘要】 为了减轻传统股骨柄与股骨之间弹性模量相差较大而造成的应力遮挡效应,采用激光选区熔化(SLM)技术制备了基于三周期极小曲面(TPMS)的多孔结构,研究了孔隙率为55%~75%的P、G、D三种TPMS结构的力学性能,并通过有限元分析评估了不同孔隙率的P结构股骨柄在植入股骨后的应力遮挡程度。压缩试验结果表明...

 全文 | 引用本文 | 本期目录2022年第49卷第2期, p.0202016 

微米银焊点的超快激光图形化沉积及其在芯片连接中的应用探索

【作者】 吴永超, 胡锦涛, 郭伟, 刘磊, 康慧, 彭鹏

【单位】 北京航空航天大学机械工程及自动化学院

【摘要】 采用脉冲激光沉积 (PLD)技术,在覆铜陶瓷 (DBC) 基板上图形化沉积了多孔微米银焊点,用于替代传统的钎料凸点,并将其应用于Si芯片与DBC基板的连接。结果表明:采用不锈钢作为掩模,可沉积出500 μm及300 μm特征尺寸的疏松多孔银焊点阵列,银焊点呈圆台形貌;在250 ℃温度、2 MPa压力下热压烧结10 min,Si芯片与DBC基板连接良好...

 全文 | 引用本文 | 本期目录2022年第49卷第2期, p.0202002 

溶质再分配系数对激光熔覆溶质分布的影响

【作者】 张曹伟, 葛鸿浩, 方豪, 张群莉, 姚建华

【单位】 浙江工业大学机械工程学院

【摘要】 为了提高沉积层溶质分布的预测精度,研究溶质再分配系数对沉积层溶质分布的影响机制,本研究团队将体积平均法和非平衡溶质再分配系数计算方法相结合,分别建立动态溶质再分配系数凝固模型和恒定溶质再分配系数凝固模型,模拟45钢表面316L不锈钢涂层的激光熔覆过程,分析熔覆过程中的流动、传热和传质现象。结果表明:两种模型预测的温度场分布、熔池形貌...

 全文 | 引用本文 | 本期目录2022年第49卷第2期, p.0202012 

基于无量纲工艺图的激光熔化沉积制备Ti6Al4V工艺与性能研究

【作者】 候静宇,李正阳,蒋华臻 , 姚少科

【单位】 中国科学院力学研究所先进制造工艺力学实验室

【摘要】 如何高效获取合适的工艺参数进行激光熔化沉积(LMD)制造高性能零件是一项艰巨的挑战。提出了一种有效进行参数选择的方法,建立了基于LMD工艺的无量纲参数组,利用文献中获取的LMD工艺数据构建无量纲工艺图,确定了本试验LMD制备Ti6Al4V的工艺范围。利用正交试验研究了不同激光功率q、扫描速率v和扫描间距h组合下的无量纲等效...

 全文 | 引用本文 | 本期目录2022年第49卷第2期, p.0202013