www.188betkr.com 讯生继金属骨支架之后，较为理想的人工骨缺损修复材料。由于骨缺损形状各异，增材制造技术与生物陶瓷的结合，为骨支架的制备提供了个性化、定制化、成型复杂形体的可能。
陶瓷增材制造技术的应用为生物陶瓷人工骨支架的制备带来无限可能，但仍面临着一些挑战，如力学性能不高，骨修复能力不强，生物性功能单一等，这些不足严重地阻碍了其在临床骨移植中的试验和应用。
随着临床骨修复应用场景的深入，对人工骨支架力学性能的要求也在提高，仍有部分植入物在临床实际应用中过程中存在诸多匹配性问题，为此，基于有限元分析方法的拓扑优化技术的引入使得这一系列的问题得到有效的解决。拓扑优化技术是通过使用有限元分析来实现材料优化的一种计算方法，目的是在既定区域内定位目标模型上多余的材料，将其去除或重新分布使其均匀，最终实现材料的最佳分布。
“拓扑优化”这一概念最早是由Michell于1904年在桁架理论中提出，运用解析方法分析了在应力约束与荷载作用下获得最优桁架应具备的条件，称为Michell准则，满足该准则的桁架称为Michell桁架，后续的众多学者也认为该理论是结构拓扑优化设计理论的研究发展史上的里程碑。此后Michell桁架被不断拓展、修正和完善。近些年来，随着计算机技术和有限元分析方法的深入发展，拓扑优化逐渐发展成为结构优化领域的重要分支。拓扑优化的本质是在重新分布材料的过程中并在满足强度、刚度条件下去掉多余的材料，这使得设计出来的零部件的重量都有不同程度的减轻，均可达到轻量化的效果，减少原材料的耗材，提高材料的利用率。
拓扑优化和增材制造的集成是结构设计和制造的重要方式。通过增材制造，工程师可以摆脱传统制造技术的限制，专注于设计轻量化和高性能的结构。同时，拓扑优化也是为增材制造产品设计轻量化和创新配置的有效方法。
西北工业大学汪焰恩教授针对骨缺损修复中生物陶瓷支架力学性能与生物相容性不匹配、修复效率不足的问题，开展功能性生物陶瓷骨支架的拓扑优化设计与精准制造研究。采用有限元分析结合多目标优化算法，以孔隙率、力学匹配性及营养传输效率为目标，构建支架拓扑结构优化模型。通过喷墨式3D打印技术实现支架精准制造，制备出孔隙连通性良好、力学性能贴合人体骨组织的生物陶瓷支架。实验表明，优化后的支架可促进细胞黏附、增殖及成骨分化，显著提升骨修复效果。该研究为高性能生物陶瓷骨支架的设计与制造提供了新方法，对推动骨组织工程临床应用具有重要意义。
2025年12月24-25日，www.188betkr.com将在广东东莞举办“第八届新型陶瓷技术与产业高峰论坛”。西北工业大学汪焰恩教授带来题为《功能性生物陶瓷骨支架的拓扑优化设计与精准制造研究》的报告。
报告老师简介：
汪焰恩，博士，教授/博导，西北工业大学机电学院副院长，英国皇家生物学会会士（Fellow of RSB）,Bio-Des.& Manuf副主编，陕西省特支计划科技创新领军人才，陕西省创新创业领军人才，陕西省生物增材制造工程研究中心主任。长期从事智能制造技术和增材制造技术研究。主持国家自然科学基金重点项目、国家重点研发计划项目（首席）、国际合作项目等国家及省部级科研项目 30 余项；出版学术专著 3 部，教材2部；在中国科学，机械工程学报，J. Manuf. Syst., Energ. Convers. Manage.，Bio-Design & Manuf. 等国内外顶级学报发表学术论文 120 余篇，授权发明专利 24 项，转化19项。以第一完成人分别获教育部科学技术发明一等奖，中国发明协会科技创新成果一等奖；国家精品课和国家一流课程负责人，获国家教学成果一等奖一项、获陕西省学位与研究生教育学会一等奖、陕西省教学成果特等奖一项。
来源：
梁浩文等：3D打印生物陶瓷人工骨支架的研究进展
邹其声等：拓扑优化技术在骨科植入物创新设计的应用进展
西工大综述：增材制造与拓扑优化：现状与挑战
（www.188betkr.com 编辑整理/空青）
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