人工骨制备属于个性化制造,不仅要求与患者的骨缺损部位相符合,还要有良好的力学性能,具有与人体骨组织相似的相互连通的微孔洞结构。使用传统加工方法(如车、铣、磨、锻等),难以加工出内部的微孔洞结构,往往需要很长的时间,产品不一定满足个体化患者需求,经常需要进一步的后处理加工。采用3D打印技术加工人工骨,理论上能加工出任意形状的人工骨及其内部的微孔洞结构,并能控制微空洞的数量、大小及分布,为细胞、血管等的长入提供生长空间,加快骨修复过程。本文研究的主要内容包括:首先分析人工骨的传统加工方法的局限性,结合3D打印技术的快速发展现状,最终提出了一种采用3D打印技术加工多孔人工骨的方案:采用三维打印法(3DP)加工羟基磷灰石生物陶瓷,使用聚乙烯醇作为粘结剂,使用无水柠檬酸作为造孔剂,使用氧化锆作为增韧物质。在设计新方案的过程中,在一些重要方面进行了理论分析研究:3D打印技术相对于传统人工骨加工方法的优点,不同的3D打印技术对于人工骨加工的优缺点,陶瓷烧结强化方式的选择,多孔生物陶瓷相对于致密生物陶瓷的优势,新型三维打印机的性能要求,人工骨陶瓷基体材料的选择,粘结剂、造孔剂、增韧物质的选择、生物陶瓷的性能评价指标等。结合提出的方案,在借鉴普通的三维打印机的基础上做出了一些改进,例如Z方向工作台的传动结构设计,添加可以喷射不同类型材料的多喷头结构,造孔剂添加量与孔隙率的关系等,对新型3D打印机的工艺流程、系统组成、性能要求、加工误差分析等方面进行了研究。在本文的后半部分,在理论上研究了羟基磷灰石的烧结特性,选择了合适的烧结方式(微波烧结)。通过试验确定了不同的陶瓷材料成分比例对陶瓷力学性能的影响,最终确定了合适的材料比例:将不同比例的造孔剂、增韧物质加入到羟基磷灰石粉末中进行烧结,研究材料成分、添加量对陶瓷力学性能的影响,为以后加工出满足力学性能和生物相容性的、符合患者需求的生物陶瓷人工骨奠定了基础。