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，外固定肢具对于骨折及其他骨骼损伤的治疗至关重要。然而，传统的石膏外固定肢具存在诸多不足，如封闭性导致的透气性差、笨重不便携带、以及使用后难以处理等环保问题，这些都极大地影响了患者的使用体验和治疗效果。随着数字化医疗的快速发展，市场对更精准、更专业、更个性化的外固定肢具需求日益增长。生物高分子材料因其优良的性能，如贴肤性、轻盈性、方便性和环保性，已经开始被应用于骨科夹板的制作。通过3D打印技术，可以根据患者的患处三维数模，实现骨科夹板的个性化快速制造，从而满足市场对高质量、定制化外固定肢具的需求。这一技术的应用，不仅将推动医疗外固定肢具市场的革新，更将在数字化医疗的发展中起到引擎带头作用。

要解决的关键技术问题

为满足生物高分子骨科夹板快速、精确、可靠、免支撑的个性化制造要求，需解决以下关键技术问题：

1. 开发大流量四轴增材制造控制系统：该系统需以STM32F446ZET6控制芯片作为中央处理器，集成温度和运动控制模块，确保打印过程中的精确控制。同时，系统需支持连接彩色LCD触摸屏，实现人机交互，方便用户操作。此外，系统还需能够识别常见增材制造运动控制指令，实现打印程序的自动运行，提高打印效率和准确性。
2. 开发配套医用骨科夹板四轴3D打印切片软件：基于OpenCASCADE内核，该软件需能够根据用户输入的丝径、喷嘴直径、层厚等工艺参数，快速生成适用于四轴打印的打印程序。同时，软件需具备STL片体ZIG-ZAG切片功能，自动优化每层内的轨迹顺序，以最大限度消除生产过程中的空走时间，提高打印效率。

效果要求

该技术的实施将带来以下显著效果：

• 提高打印效率与精度：通过优化控制系统和切片软件，实现更快速、更精确的打印过程，满足个性化骨科夹板的制造需求。
• 增强用户体验：生物高分子材料的运用和3D打印技术的结合，使得骨科夹板更加贴肤、轻盈、方便，大大提高患者的使用体验。
• 推动产业升级：该技术的产业化生产将推动医疗外固定肢具市场的革新，促进数字化医疗的发展，为相关行业带来新的增长点。
• 创新性与竞争优势：通过自主研发的大流量四轴增材制造控制系统和切片软件，形成技术壁垒，提升企业在市场中的竞争力。