(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202111399052.7 (22)申请日 2021.11.24 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 113821848 A (43)申请公布日 2021.12.21 (73)专利权人 武汉科技大 学 地址 430081 湖北省武汉市青山区和平大 道947号 (72)发明人 林昕　朱锟鹏　杨博　汪朝晖　 周艳　郑祖嘉　 (74)专利代理 机构 深圳峰诚志合知识产权代理 有限公司 4 4525 代理人 张腾 (51)Int.Cl. G06F 30/10(2020.01) G06F 30/23(2020.01) A61F 2/28(2006.01) B29C 64/386(2017.01) B29C 64/118(2017.01) B33Y 50/00(2015.01) B33Y 10/00(2015.01) B33Y 80/00(2015.01) G06F 113/10(2020.01) G06F 119/14(2020.01)B29K 71/00(2006.01) (56)对比文件 CN 112245077 A,2021.01.2 2 CN 113664221 A,2021.1 1.19 CN 112206076 A,2021.01.12 CN 111436211 A,2020.07.21 CN 112245077 A,2021.01.2 2 CN 113168891 A,2021.07.23 CN 210077950 U,2020.02.18 CN 110272273 A,2019.09.24 X. Lin, K. Zhu and Q. Wang.Anisotropic dif fusion map based spectral embed ding for 3D CAD model retrieval. 《2016 IE EE 14th I nternati onal Conference o n Industrial I nformatics (INDIN), 2016》 .2016,p p. 1078-1081. 陈华伟;伍权.骨支 架多孔结构建模综述. 《现代制造 工程》 .2019, 刘宏亮;祝雪峰;杨迪雄.基 于等几何分析的 结构优化设计 研究进展＊. 《固体力学 学报》 .2018, (续) 审查员 黄剑飞 (54)发明名称 一种仿生骨支架的等参变换混合结构及其 3D打印方法 (57)摘要 本发明属于增材制造及仿生结构设计领域， 并公开了一种仿生骨支架的等参变换混合结构 及其3D打印方法， 所述仿生骨支架分为内层、 过 渡层和外层， 所述外层采用主拉伸变形的极小曲 面模拟密质骨， 所述内层采用比表 面积高的极小 曲面模拟松质 骨， 所述过渡层通过Sigmond函数 对内层和外层两种结构进行结合， 且整体结构通 过等参变换模仿人体骨骼的外形。 该仿生骨支架能模仿人体骨骼的外形、 孔隙特征、 杨氏模量及 完全连通的孔隙结构， 能够与骨骼受损区域相匹 配， 能够实现体液运输， 并可满足力学性能和骨 长入要求， 可用于骨缺损的治 疗。 [转续页] 权利要求书3页 说明书15页 附图10页 CN 113821848 B 2022.02.08 CN 113821848 B (56)对比文件 蔡守宇;张卫红;高彤;赵军.基 于固定网格 和拓扑导数的结构拓扑优化自适应泡 泡法. 《力学学报》 .2019, 朱锟鹏， 王齐胜， 林昕， 傅盈西.基 于熔池运 动特征的选区激光熔融过程状态检测方法. 《计 算机集成制造系统》 .2021,2/2 页 2[接上页] CN 113821848 B1.一种仿生骨支 架的等参变换混合结构的3D打印方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 步骤一： 利用内层隐式函数、 外层隐式函数分别生成Network型的内层极小曲面结构胞 元、 外层极小曲面结构胞 元的stl模型， 结构胞 元为边长为l的虚拟正 立方体内的体积域； 内层结构隐式函数的表达式包括： Gyroid： 或 Diamond： 外层结构隐式函数的表达式包括： Primitiv ‑Opt： 或I‑Wrapped Package： 其中：l为胞元边长， CG、CD、CP、CI‑WP分别为控制Gyroid、 Diamond、 Primitive ‑Opt和I‑ Wrapped Package结构孔隙率的参数， CG=(0.5‑P1)/0.3301 ,CD=(P1 ‑0.5288)/0.5595， CP = 21.65P22 +11.83P2 ‑16.04， CI‑WP=2.392P23‑6P22‑3.285P2+3.077，P1是内层极小曲面结构胞 元的孔隙率， P1为50%~90%，P2是外层极小曲面结构胞元的孔隙率， P2为5%~30%， 并对各极小 曲面结构胞 元的stl模型进行平 滑和修复； 步骤二： 将正方体模型从内到外划分为共中心轴的三层， 内层为N棱柱柱体、 过渡层为 内层外的N边形套筒、 外层为正方体模 型的剩余部 分， N棱柱柱体， 再将划分后的正方体模型 从上至下等分为 厚度为l的M层模型切片， 每层模 型切片中的内层分割为多个第一六面体子 空间， 每层 模型切片中的过渡层、 外层均分割为N个第二六面体子空间、 第三六面体子空间， 且每层模型切片 中： 过渡层的外径与内径的差值为2 l、 正方体模型 的边长与外层的内径之 差为2l、 内层从内到 外划分为多层共中心轴的圈层且每层圈层的外径与内径的差值 为2l； 通过二维或三维线性拉格朗日形函数确定步骤一中包含内层和外层极小曲面结构胞 元的虚拟正立方体与第一六面体子空间和第三六面体子空间的拓扑关系， 进行等参变换， 使虚拟正立方体中的内层和外层极小曲面结构胞元内的物质点分别依 次映射到所有划分 出的第一六面体子空间和第三六面体子空间中； 通过Sigmond函数设计过渡层的stl模型， 对内层和外层的两种胞元结构进行融合， 再 将融合后的胞元结构映射到第二六面体子空间， 并使过渡层的孔隙率 P3沿正方体模型的径 向呈线性变化， 过渡层的结构表达式为：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 113821848 B 3