面向生物高分子材料的四轴增材制造控制系统及切片软件开发

需求的背景和应用场景

在医疗领域，外固定肢具作为治疗骨折等骨骼损伤的重要辅助工具，其性能与舒适度直接影响着患者的康复效果与体验。传统石膏外固定肢具存在封闭性强、笨重不便、不环保等显著缺点，难以满足现代医疗对于精准化、专业化及个性化的需求。随着新材料与3D打印技术的快速发展，生物高分子材料因其良好的贴肤性、轻盈性、环保性以及可个性化定制的特点，逐渐成为制作骨科夹板等外固定肢具的理想选择。通过扫描仪获取患者患处的三维数模，并结合3D打印技术，能够实现骨科夹板的快速、精准制造，不仅提高了治疗效率，还极大地提升了患者的舒适度与康复体验。因此，开发一套面向生物高分子材料的四轴增材制造控制系统及切片软件，对于推动数字化医疗的发展，特别是在骨科外固定肢具市场的专业化与个性化进程，具有重要意义。

要解决的关键技术问题

1. 四轴增材制造控制系统开发：

• 以STM32F446ZET6控制芯片为核心，设计并开发大流量四轴增材制造控制系统。
• 系统需集成温度和运动控制模块，确保打印过程中的精确控制。
• 实现与彩色LCD触摸屏的人机交互功能，便于用户操作与监控。
• 能够识别并执行常见的增材制造运动控制指令，支持打印程序的自动运行，提高打印效率与自动化程度。

2. 医用骨科夹板四轴3D打印切片软件开发：

• 基于OpenCASCADE内核，开发专用于医用骨科夹板的四轴3D打印切片软件。
• 软件需能够根据用户输入的丝径、喷嘴直径、层厚等关键工艺参数，快速生成适用于三轴或四轴打印机的打印程序。
• 实现STL片体的ZIG-ZAG切片功能，自动优化每层内的打印轨迹顺序，以减少空走时间，提高打印效率与材料利用率。

效果要求

• 技术创新性：通过整合先进的控制芯片与3D打印技术，开发出具有自主知识产权的四轴增材制造控制系统与切片软件，填补国内在生物高分子材料3D打印领域的空白。
• 高效精准：所开发的系统应能实现骨科夹板的快速、精确制造，提高生产效率与产品质量，满足临床对于个性化、精准化治疗的需求。
• 用户体验优化：通过人机交互界面的友好设计，降低操作难度，提升用户体验，使医疗人员能够轻松掌握并应用该技术。
• 市场竞争优势：依托技术创新与高效生产能力，形成市场竞争优势，推动数字化医疗与3D打印技术在骨科外固定肢具市场的广泛应用与发展。