基于逆向工程和3D打印的踝足矫形器产品设计

宁天亮; 王坤; 王领彪; 韩鹏飞; 闫超伟; 李方祺

doi:10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2024.02.022

塑料科技 ›› 2024, Vol. 52 ›› Issue (02) : 106 -111. DOI: 10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2024.02.022

计算机辅助技术

基于逆向工程和3D打印的踝足矫形器产品设计

宁天亮 ¹ ,
王坤 ¹^,^* ,
王领彪 ² ,
韩鹏飞 ¹ ,
闫超伟 ¹ ,
李方祺 ¹

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Design of Ankle and Foot Orthosis Products Based on Reverse Engineering and 3D Printing

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摘要

传统工艺如石膏制作的足踝矫形器存在气密性低、制作效率低、舒适度差等缺点。针对此问题，文章采用逆向工程结合3D打印技术对踝足矫形器进行定制式设计，获取足部STL数据，联合逆向建模软件Geomagic studio与Rodin 4D对矫形器关键部位修型，用Grasshopper进行轻量化设计，降低打印成本与质量，通过有限元分析验证其力学性能，使用聚乳酸通过FDM 3D打印技术打印实物，并进行穿戴测试。结果表明：重建后模型精度最大偏差为0.868 mm，标准偏差0.047 1 mm，模型构造精准。镂空后的矫形器在30 N碰撞集中载荷下，2 mm厚度矫形器晶格中部峰值应力为16.32 MPa，最大变形1.49 mm，晶格右侧峰值应力为15.64 MPa，最大变形0.78 mm，峰值应力均小于PLA材料抗拉强度，最大变形均小于产品本身厚度2 mm，力学强度性能符合后续生产设计要求，实物穿戴测试表明产品舒适度较好。