球形选区激光熔化组件凝固过程中的热应力分析

大多数此类机器利用定向能量束将粉末状原材料加工成局部熔池。对于患有髋臼过度磨损、骨关节炎、事故伤害或年龄相关问题的人群，推荐进行全髋关节置换术。研究表明，每年进行大量的髋关节成形术（即替换肌肉骨骼关节的关节面）、髋关节重塑或对线手术，且未来几十年内这一数字还将增加。利用增材制造 (AM) 生产髋臼壳是一种充满前景的新兴方法，具有改善公共健康的巨大潜力。目前采用失蜡铸造或熔模铸造生产髋臼壳，随后需经过机械加工和抛光等漫长而复杂的二次加工工序。活体器官和医疗模型具有复杂的三维形状，在 X 射线 CT 图像中难以识别。这些图像用于制定治疗计划，以缩短每台手术的等待和手术时间并优化护理方案，从而提高手术质量。例如，由于骨厚度减小，每个髋臼可进行的髋关节置换手术次数有限。快速原型制作是复杂病例中合适的治疗规划工具，可提高手术质量并提供长期稳定性，可用于定制髋臼壳的形状和尺寸。在本文中，为了分析假体髋臼壳的制造，我们将讨论在选择性激光熔化 (SLM) 增材制造过程中，由热应力流和工艺停止导致的堆积线，并涉及吉布斯自由能、界面能和平衡温度。几何测量显示，设计原型与制造原型在内径和外径上的差异分别为 1.59% 和 0.27%。