2026年7月23日，来自意大利圣安娜高等研究学校、特伦托大学、比萨大学和罗马大学的研究人员开发了一种数字化工作流程，用于生产具有空间梯度晶格结构的患者专用上肢假肢接受腔。最终设计重量373克，比同等块状模型轻25.4%。△相关研究成果已发表在《Materials & Design》期刊上，研究题目为“通过场驱动设计和弹塑性均质化技术增材制造患者特异性晶格假肢接受腔”
应力数据直接控制晶格粗细
假肢接受腔连接残肢和假肢其余部分，既要分散压力又要承受结构负荷。数字化工作流程从残肢三维扫描开始：米兰Panini骨科诊所招募志愿者，用iPhone
15 Pro Max和Ortenshape拍摄残肢、对侧肢体和石膏模型。扫描数据依次进入Autodesk
Meshmixer、Fusion和nTop软件。经过四次迭代修正后，最终外壳恢复了另一侧手臂的大致比例，并集成了肌电手系统、可拆卸电池仓和腕部外壳。
减重的核心机制是场驱动晶格设计：研究团队用有限元分析计算接受腔各部位的应力分布，高应力区域使用较粗的支柱，低应力区域使用较细的支柱，最小直径1.5毫米。弹塑性均质化方法将晶格结构等效为连续材料，避免了对每个支柱单独建模。MATLAB将应力场划分为16个区间，每个区间对应一组材料属性和相应的支柱直径，nTop再将直径场转换为最终的梯度晶格。
将应力转化为晶格几何
优化后的接受腔用HP Jet Fusion
4200和PA12材料制造，重量373克，与块状模型的500克相比减重25.4%。代价是最大前向偏转从0.7毫米增加到1.6毫米，最小预测安全系数从6.7降低到4.2，仍在可用范围内。CT检测显示打印支柱直径约1.4毫米，CAD模型设计值为1.5毫米，偏差在CT系统127微米体素尺寸的不确定性范围内，验证了MJF制造梯度晶格的可行性。研究团队指出，安全系数最低的区域出现在晶格与实体几何体的相交处，这是未来优化的方向。
晶格设计在医疗3D打印中的延伸
用晶格结构优化假肢和植入物的思路近期并不少见。新南威尔士大学堪培拉分校用可生物降解PLA在骨支架中构建随机晶格，改变内部取向以影响冲击能量吸收和流体渗透性。Essesi设计工作室的概念游泳假肢Nimble则利用柔性橡胶网格在踢腿时压缩储能、反弹时产生推力。这项新研究的独特之处在于建立了从患者特定应力场到局部支柱尺寸的完整映射关系，并通过CT扫描和全尺寸力学测试验证了结果。核心贡献不是晶格结构本身，而是将解剖数据、计算载荷、制造极限和实测结构性能串联起来的完整工作流程。 来源：南极熊
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