INSPIRE 在3D打印骨骼上的应用

随着打印技术逐渐成熟，在3D打印医疗这等个性化定制的领域也越来越普遍，但由于用于医疗的材料相对要求较高，于是打印成本还是非常高，于是便有了对医疗产品轻量化，节省打印材料，减少打印时间，进而减少成本，改善医患关系的想法。以下使用一个钛合金打印股骨的例子，来简单展示INSPIRE在医疗上的应用。

（在实际应用上或许只需打印中间一小段来拼接粉碎性骨折的骨头，本文为了展示故做整根骨头的例子）

1、首先取得各个视图后使用solidThinking EVOLVE的polyNURBS建模，

2、在建模完成后，根据INSPIRE的优化要求对模型分离出优化空间

因为上端和下端表面需要与软组织接触，故保留为非设计空间，

用修剪分出上中下三段、并对上下两段抽壳

3、把模型导入INSPIRE，考虑到抽壳后的上下端内部可能还会有重要的传力路径，故用INSPIRE里简化-填塞命令进行填充

上端进行同样的操作，之后把填塞部分与中段使用布尔运算-合并

爆炸图

4、设定材料为Ti6Al4V，添加工况载荷

以一段为支撑，另一端各个方向受力600~800N不等，两端都如此，

5、由于采用3D打印的方法生产，故不作任何造型约束，直接点击优化，得出一个呈中空状的结果，并分析

6、分析结果，在全部工况同时施加的这种极端状况下强度依旧过剩，而且安全系数满分，故决定采用迭代优化。

7、再导出EVOLVE建模，把中段抽壳处理，上下段的形状用polyNURBS捏出来之后与中段求和，再减去多余的部分，使模型接近第一次优化的结果

8、再次导入INSPIRE的文件，取代掉第一次优化的设计空间，用同样的设置，再次点击优化，得出以下结果

局部图

分析可以看到，中间部分几乎在综合工况下已经达到极限

9、这个时候把它重建模，通过简单的画线，挤出实体，布尔运算求差，即可完成重建。

10、把重建好的中段导进第二次优化的文件中

11、用第一次优化结果的重建模型布尔运算求差减去第二次优化结果的重建模型

爆炸图剖面局部：

12、再次使用同样的工况优化，但优化类型选择格栅优化，修改格栅结构的参数至可打印的范围。

 得出结果并分析，在结果封套的极端情况下，得出的应力和安全系数都在接受范围内。即完成优化，导出STL即可进行后续打印工作。

局部细节

总结：

使用INSPIRE在保证产品性能、寿命的情况下，极大地减轻了骨骼重量，减少打印成本，第三次优化出的格栅结构，并非完全用来填充主体，而是充当补强结构，增强原本拓扑至极限的骨骼实体部分且能与身体组织更好地结合。

实际打印效果