生物凝胶微孔挤出胀大的有限元模拟与三维打印成形

作     者：于永泽 陈海萍 胡庆夕 YU Yongze;CHEN Haiping;HU Qingxi

作者机构：上海大学快速制造工程中心上海200444 

出 版 物：《机械工程学报》 (Journal of Mechanical Engineering)

年 卷 期：2014年第50卷第19期

页      面：151-157页

核心收录：

学科分类：080202[工学-机械电子工程] 08[工学] 0802[工学-机械工程] 0701[理学-数学] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(51075253 51375292) 

主　　题：凝胶支架 三维打印 挤出胀大 有限元法 孔隙率 

摘      要：由于挤出胀大现象的存在,在室温条件下通过三维打印技术(Three-dimensional printing,3DP)成形的凝胶组织工程支架与输入的目标支架原始模型相比,内部微观孔隙结构精度与孔隙率明显降低。针对这一问题,采用流体计算软件Polyflow对明胶-海藻酸钠共混体系交联形成的生物凝胶材料在挤出成形过程中通过喷头直径过渡段时流线的收缩与离开喷头后的挤出胀大现象进行有限元模拟,着重分析凝胶黏度与供料压力对挤出胀大的影响规律,并通过试验验证模拟的合理性。提出将挤出胀大引起的尺寸变形误差引入支架模型的设计过程。通过数值模拟与试验结果的对比,合理调整模型中纤维间距,利用得到的最佳工艺参数进行凝胶组织工程支架的三维打印成形。结果表明,支架内部的微观孔隙结构精度和孔隙率与理想支架要求近似吻合。通过对生物凝胶挤出胀大的模拟分析,可为凝胶组织工程支架的精确打印成形提供理论依据和技术指导。