随着人口老龄化的加速,开发出与人体骨质相匹配的多孔植入体显得尤为重要。实心金属植入体由于重量及刚度过大,容易引起病人的不适,而且实心结构植入体与宿主骨之间没有足够、长期的相互啮合固定,容易引起松脱,致使植入体的寿命减短。为了获得更好的生物力学模型,可以把金属植入体的表面或者全部设计成多孔结构,并对不同部位的结构和力学性能进行参数化定制。传统的方法无法加工植入体内部较复杂的孔隙结构,随着3D打印技术的发展,这个问题逐渐被解决。3D打印技术是一种以数字化模型为基础,通过材料逐层制造、层层累加的方法获得实体的一种制造技术。选区激光熔融技术(Selective Laser Melting,SLM)是3D打印技术的一种,该技术主要用来制备金属零件,成型精度高,应用范围广,可用来制备内部孔隙结构以及精细微小的几何特征。本文提出了两种多孔支架的设计方法,制造出具有满足组织再生的最佳孔隙大小、孔隙率以及机械性能的多孔支架。并通过有限元的方法对其力学性能进行研究,分析了SLM技术的原理约束以及工艺参数对零件质量的影响,最后分析了多孔结构的压缩性能。主要的研究内容及结论如下:(1)本文提出一种由线到体的可控多孔结构的设计方法,该方法通过控制线的厚度(单元体的支杆截面直径称为支杆厚度)可以得到不同的多孔结构的体积,从而得到不同孔隙率的多孔结构件。(2)通过压缩模拟发现,同种单元的多孔结构,其弹性模量和屈服强度与支杆厚度成正比,与孔径和孔隙率成反比。在支杆与支杆的连接处的应力较大,可以通过改变单元体的支杆与支杆的连接部分的厚度来增加结构的刚度。并进行了压缩实验,实验结果证实了模拟结果的准确性。(3)基于密度法,建立多孔结构单元拓扑优化模型,以达到最大刚度力学特性为目标。在体积分数的约束下,进行拓扑优化设计,得到了具有固定体积分数下的最大刚度的微孔结构。通过压缩测试得到了孔隙率分别为60%、70%、80%、90%(即体积分数40%、30%、30%、10%)的支架结构的抗压强度和弹性模量。其弹性模量与抗压强度值均在骨骼的要求的范围内。