逆向工程的股骨板成型设计
由于人们生活水平的提高，交通工具的多元化导致交通事故频发，其中股骨骨折占很大比例，利用接骨板进行内固定是骨科进行骨折治疗常用的手段之一，由于治疗难度大，医疗器械的改善对于手术成功起到关键作用。股骨板的设计大多采用国外标准，所以，设计、制造出匹配国内患者的微创股骨板具有重要的社会意义和使用价值。本文以实习企业提供的股骨板模型，开展基于逆向工程的微创接骨板的设计制造，其研究方法如下对公司提供的股骨板用三维照相式扫描仪惊醒扫描、数据采集获得点云，用Geomagic 软件对点云数据进行优化处理，进而导入UG软件进行三维造型，获得光滑表面模型。利用3D打印机对模型进行打印，获得股骨板模型与股骨对比，进行形状尺寸调整。由于股骨贴有的力学性能和强大的承载力，导致其术后股骨板断裂居于骨骼之首，因此，对股骨板进行有限元分析有重大意义。关键词 股骨板，逆向工程，Geomagic，UG,3D打印，有限元
目 录
1 引言 1
1.1 逆向工程介绍 1
1.2 课题研究来源与意义 3
2 股骨与公司股骨板产品介绍 5
2.1 股骨与股骨骨折 4
2.2 股骨板信息介绍 6
3 股骨板数据的采集与优化 7
3.1 产品表面数据采集方式 7
3.2 照相式三维扫描仪介绍与数据采集 9
3.3 点数据的优化 10
3.3.1 Geomagic Studio 11
3.2.1股骨板点云优化优化过程 11
4 股骨板模型创建与加工过程16
4.1 UG介绍 16
4.2 股骨板建模过程与工 16
5 股骨板模型打印23
5.1 3D打印技术23
5.2 FDM式3D打印机 24
5.3 股骨板模型3D打印 25
5.3.1 Cura介绍 25
5.3.2 股骨板模型打印流程 26
6 股骨板有限元分析29
6.1 有限元综述 29
6.2 ANSYS概述 30 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
6.3 股骨板有限元分析 30
结论 36
致谢 37
参考文献 38
附件1
1 引言
随着产品的多元化发展，先进制造业，越来越多的不规则形状的产品，开发难度大大增加，在市场的激烈竞争导致多元化，发展小批量、短生命周期产品的发展趋势。对于新产品来说，研发周期和制造成本与以往不同，产品的快速开发和创新设计已经成为企业是否具有竞争力的关键因素，在新产品的开发过程中涌现出了很多先进设计和制造技术，逆向工程顺势而生。通过计算机和一些先进设备辅助设计，重建CAD模型的过程。其突出表现在吸收大众的先进技术和方法来减少研发成本缩短研究周期从而降低了成本，本文介绍逆向工程在医疗器械股骨板成型中的应用。
1．1 逆向工程介绍
运用别人的产品把实物转化为数字化的三维模型，这种先进的设计方法促进了国家科技的进步和制造业的腾飞，主要研究方法是通过某种测量手段对实物或者模型进行数据采集，获得点云数据，用软件创建模型进而实现后续的产品改善设计。在此基础上，对现有产品进行分析，理解和改进， 设计或完善设计，直到加工出中令人满意的实体。其过程如下图11
图11 逆向工程过程流程图
经济的快速发展和互联网的兴起导致了市场的全球化，这样一来，加大了国家、企业之间的竞争，这种竞争体现在各个邻域。随着科学技术的发展，科技成果用用在各个领域，极大的促进了人们生活水平的提升和国家综合力量的体现，怎样才能更好更快的发展经济和科技，各国都做了深入的研究，最后发现，技术的引进折提升科技水平和经济发展的重要手段，引进技术还远远不够，还要在原有技术的基础上深入研究，创新和完善，变成自己的更切合实际的高质量产品。现实中任何产品的产生，创新也好、仿制也罢，都是根据已有的科学技术的借鉴和引用，逆向工程设计过程和准确程度发生了质的变化，在了解原有模型的基础上，用科学的指导方法、以先进的设计理论、高水平的专业人才、创新的设计理念，对已有的产品进行分析，再制造，创造出更适合消费者的产品，其主要设计过程有以下几种。
(1)实物逆向设计：在现有的条件下进行实物测试、分析、获得重构模型的关键点、线、面，从而重建模型。在实物你想的过程中可以是整体产品的逆向、零部件的逆向、组件的逆向，进而装配形成完整的产品如图12
图 12实物逆向过程
（2）软件逆向设计：运用客户提供的产品大概形状、应用领域及其要实现的功能，技术文件的产品样品、通过技术软件的样本分析和研究，提取产品样品的设计参数和创意来完成产品如图13。
图13 软件逆向过程
（3）影像逆向：把已有产品拍照获得图像信息，从不同视图获得图片，吧不同放向的视图导入软件，获得产品轮廓，如图14。
逆向工程主要是为了提高国民生活水平、提高企业的生产率和产品研发速度、成本、已成为各个行业吸取经验最常用的手段，具体运用如下表11。
图14 影像逆向过程
表11 逆向工程的运用
复杂模型
军工产品、生活用品和玩具制造中，即使现在计算机辅助设计和各行业软件，由于产品的复杂性，在家上原有设计员的习惯，从实体出发，在这个过程中逆向工程将实体转化为CAD模型。
外形设计
由于美学欣赏，工艺探索、运用效果、匹配程度等方面的影响，人们时常要对已有的产品进行局部的改造，可以运用原有实物进行逆向工程的到CAD模型，再进行修改，提高了效率，这种方法也可以运用在正向设计中。
模具制造
设计者的得到的一般都是零件 实物，为了能够利用CAD/CAM技术生产制造出模具，采用逆向工程获得模具的CAD模型，用CAM技术编程，达到生产的目的。
设备维修
由于个别细小零件的损坏形象了设备的正常运行，在这中时候，可以运用逆向工程技术复制出替代产品，加长了产品使用寿命进而创造出更大的效益。
医学上
应用逆向工程技术可以惊醒人体骨骼、假肢、关节、医疗器械等的复制，获得CAD模型，大大提高了手术的成功率，由于CT技术的发展，逆向工程在医学上的前景越开越广阔。
艺术品与文物
向工程在一些艺术品、考古文物的复原和复制中的运用
1．2 课题的来源与研究意义
目 录
1 引言 1
1.1 逆向工程介绍 1
1.2 课题研究来源与意义 3
2 股骨与公司股骨板产品介绍 5
2.1 股骨与股骨骨折 4
2.2 股骨板信息介绍 6
3 股骨板数据的采集与优化 7
3.1 产品表面数据采集方式 7
3.2 照相式三维扫描仪介绍与数据采集 9
3.3 点数据的优化 10
3.3.1 Geomagic Studio 11
3.2.1股骨板点云优化优化过程 11
4 股骨板模型创建与加工过程16
4.1 UG介绍 16
4.2 股骨板建模过程与工 16
5 股骨板模型打印23
5.1 3D打印技术23
5.2 FDM式3D打印机 24
5.3 股骨板模型3D打印 25
5.3.1 Cura介绍 25
5.3.2 股骨板模型打印流程 26
6 股骨板有限元分析29
6.1 有限元综述 29
6.2 ANSYS概述 30 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
6.3 股骨板有限元分析 30
结论 36
致谢 37
参考文献 38
附件1
1 引言
随着产品的多元化发展，先进制造业，越来越多的不规则形状的产品，开发难度大大增加，在市场的激烈竞争导致多元化，发展小批量、短生命周期产品的发展趋势。对于新产品来说，研发周期和制造成本与以往不同，产品的快速开发和创新设计已经成为企业是否具有竞争力的关键因素，在新产品的开发过程中涌现出了很多先进设计和制造技术，逆向工程顺势而生。通过计算机和一些先进设备辅助设计，重建CAD模型的过程。其突出表现在吸收大众的先进技术和方法来减少研发成本缩短研究周期从而降低了成本，本文介绍逆向工程在医疗器械股骨板成型中的应用。
1．1 逆向工程介绍
运用别人的产品把实物转化为数字化的三维模型，这种先进的设计方法促进了国家科技的进步和制造业的腾飞，主要研究方法是通过某种测量手段对实物或者模型进行数据采集，获得点云数据，用软件创建模型进而实现后续的产品改善设计。在此基础上，对现有产品进行分析，理解和改进， 设计或完善设计，直到加工出中令人满意的实体。其过程如下图11
图11 逆向工程过程流程图
经济的快速发展和互联网的兴起导致了市场的全球化，这样一来，加大了国家、企业之间的竞争，这种竞争体现在各个邻域。随着科学技术的发展，科技成果用用在各个领域，极大的促进了人们生活水平的提升和国家综合力量的体现，怎样才能更好更快的发展经济和科技，各国都做了深入的研究，最后发现，技术的引进折提升科技水平和经济发展的重要手段，引进技术还远远不够，还要在原有技术的基础上深入研究，创新和完善，变成自己的更切合实际的高质量产品。现实中任何产品的产生，创新也好、仿制也罢，都是根据已有的科学技术的借鉴和引用，逆向工程设计过程和准确程度发生了质的变化，在了解原有模型的基础上，用科学的指导方法、以先进的设计理论、高水平的专业人才、创新的设计理念，对已有的产品进行分析，再制造，创造出更适合消费者的产品，其主要设计过程有以下几种。
(1)实物逆向设计：在现有的条件下进行实物测试、分析、获得重构模型的关键点、线、面，从而重建模型。在实物你想的过程中可以是整体产品的逆向、零部件的逆向、组件的逆向，进而装配形成完整的产品如图12
图 12实物逆向过程
（2）软件逆向设计：运用客户提供的产品大概形状、应用领域及其要实现的功能，技术文件的产品样品、通过技术软件的样本分析和研究，提取产品样品的设计参数和创意来完成产品如图13。
图13 软件逆向过程
（3）影像逆向：把已有产品拍照获得图像信息，从不同视图获得图片，吧不同放向的视图导入软件，获得产品轮廓，如图14。
逆向工程主要是为了提高国民生活水平、提高企业的生产率和产品研发速度、成本、已成为各个行业吸取经验最常用的手段，具体运用如下表11。
图14 影像逆向过程
表11 逆向工程的运用
复杂模型
军工产品、生活用品和玩具制造中，即使现在计算机辅助设计和各行业软件，由于产品的复杂性，在家上原有设计员的习惯，从实体出发，在这个过程中逆向工程将实体转化为CAD模型。
外形设计
由于美学欣赏，工艺探索、运用效果、匹配程度等方面的影响，人们时常要对已有的产品进行局部的改造，可以运用原有实物进行逆向工程的到CAD模型，再进行修改，提高了效率，这种方法也可以运用在正向设计中。
模具制造
设计者的得到的一般都是零件 实物，为了能够利用CAD/CAM技术生产制造出模具，采用逆向工程获得模具的CAD模型，用CAM技术编程，达到生产的目的。
设备维修
由于个别细小零件的损坏形象了设备的正常运行，在这中时候，可以运用逆向工程技术复制出替代产品，加长了产品使用寿命进而创造出更大的效益。
医学上
应用逆向工程技术可以惊醒人体骨骼、假肢、关节、医疗器械等的复制，获得CAD模型，大大提高了手术的成功率，由于CT技术的发展，逆向工程在医学上的前景越开越广阔。
艺术品与文物
向工程在一些艺术品、考古文物的复原和复制中的运用
1．2 课题的来源与研究意义
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