在激光选区烧结（SLS）过程中，铺粉过程起着至关重要的作用。由于铺粉均匀性差，激光扫描烧结后的制件往往达不到规定的尺寸精度和力学性能要求，且容易产生球化、翘曲、裂纹等问题。目前，针对激光选区烧结中铺粉均匀性的实验难以精准捕捉颗粒的运动轨迹和状态，因此更多研究选择仿真建模来进行铺粉均匀性的研究。然而，现有文献很少考虑已烧结层表面形貌及性质对粉末颗粒铺粉均匀性的影响。我们已知选择性激光烧结的原理是层层烧结、层层铺粉，而被激光烧结过的区域表层形貌不平整，呈现熔池状态。因此，在未烧结的粉层上铺粉与在已烧结区域铺粉的均匀性存在显著差异。针对这一问题，本发明提供了一种在选择性激光烧结铺粉过程中，考虑零件烧结层表面形貌特性的三维离散元建模方法。该方法通过实验获取选择性激光烧结中烧结零件的表面粗糙度曲线，将缩放后的曲线导入已生成颗粒层的封闭计算域内，调整颗粒位置、更改颗粒属性，从而获得具有烧结零件表面形貌及性质的三维离散元模型。具体步骤如下：首先，通过实验获取烧结零件的表面粗糙度曲线。其次，建立三维封闭计算域并生成颗粒层，将缩放后的粗糙度曲线导入封闭计算域内，并删除中心坐标高于曲线的颗粒。接着，赋予颗粒具有烧结层性质的接触模型与热系数，获得具有已烧结零件表面形貌及性质的离散元模型。最后，导入铺粉刮板对烧结区域铺粉，从而研究颗粒在具有烧结层表面形貌及性质的离散元模型上的铺粉均匀性。通过这一方法，可以更准确地模拟和分析铺粉过程中的颗粒行为，进而提高激光选区烧结制件的尺寸精度和力学性能。 图1 在铺粉过程中考虑零件烧结层表面形貌特性的三维离散元建模方法流程图

关键词： 激光选区烧结 铺粉 烧结层表面形貌 三维离散元建模 粉末床熔融PBF 

瑞士联邦材料科学与技术研究所的研究人员及合作者采用同步辐射X射线高速成像对不锈钢SS316L激光粉末床熔融过程中的熔池动力学进行了详细的实验研究，揭示了内向马兰戈尼对流对传导-匙孔转变阈值的影响规律，为高保真计算流体动力学模型校正提供了参考。研究成果发表在期刊《Additive Manufacturing》上。图1 不锈钢SS316L激光粉末床熔融过程中的熔池动力学研究首先，研究人员往熔池中加入钨粒子，通过追踪其运动轨迹，观察到强烈的内向马兰戈尼对流，并将其归因于SS316L粉末中存在较高含量的表面活性元素（硫、氧）。其次，他们分析了激光功率和扫描速率对熔体流速的影响，发现内向马兰戈尼对流会显著影响熔池行为。最后，研究发现，内向马兰戈尼对流会造成传导-匙孔转变发生在更高的归一化焓。这主要归因于向内的传质和传热以及反冲压力与内向熔体流动之间的矛盾造成的显著振荡，它们均会抑制匙孔的形成。

关键词： 激光粉末床熔融 同步辐射X射线高速成像 粒子追踪 马兰戈尼对流 匙孔 粉末床熔融PBF 

生物打印技术的不断发展对3D打印墨水的研发提出更多要求，一款良好的3D打印墨水不仅需要满足支持生物打印的一般性要求，还需要满足特定损伤组织或器官修复的具体要求，通过模仿缺损部位组织的特征以提供特定的生物功能。由于与组织固有的成分相似性，脱细胞外基质（dECM）能为细胞提供适宜的生长环境及机械、生物物理和生化信号，诱导细胞的分化并促进受损组织的再生修复。然而由于dECM固有的低机械性能，在3D打印领域受到了明显限制，往往被认为是“不可打印”的。因此提高dECM的机械性能，使其满足3D打印的机械性能要求具有一定意义。通过物理和化学方法交联dECM提高其机械性能是一种可行的方法，目前已经提出了使用单官能团、双官能团或多官能团试剂的方法以及使用改性胶原的方法在相邻胶原分子的赖氨酰残基之间建立共价键。其中，最有效的是使用戊二醛（GTA）的方法，用GTA处理的胶原蛋白使材料具有高机械性能、良好的抗蛋白水解酶性和对细胞的低粘附性。然而在这种交联后的胶原基生物材料植入后，GTA的聚合物链缓慢水解成细胞毒性单体。如何开发一种基于脱细胞外基质（dECM）的3D打印墨水，在具备良好流变性、可打印性及机械性能的同时具有良好生物相容性、生物可降解性是一个巨大的挑战。该发明公开了一种基于氧化糖原与脱细胞外基质的3D打印墨水及其制备方法和应用。所述3D打印墨水由脱细胞外基质溶液和氧化糖原组成，所述脱细胞外基质的质量百分浓度为2～3%，氧化糖原的质量百分浓度为1%～2%。本发明通过使用氧化改性后的氧化糖原作为脱细胞外基质溶液的交联剂，dECM的氨基可与氧化糖原的醛基形成希夫碱键，引入动态共价键，通过化学交联的方式提高脱细胞外基质的机械性能以实现3D打印，同时氧化糖原的加入不会影响dECM的剪切稀化能力，且墨水在打印后保持结构完整，抵抗坍塌的能力逐渐提升。而且氧化糖原与脱细胞外基质交联后的支架具有良好生物相容性和生物可降解性。图1 该发明生物墨水的ALP染色与ARS对比表征图

关键词： 生物 3D 打印 组织工程 增材制造 生物3D打印