作者：*霞，赵英良，杨龙杰，王敏杰，赵丹阳（大连理工大学机械工程学院）文章已刊载在《模具制造》月刊，版权归作者所有，转载请注明出处，谢谢！
采用有限元分析的方法，以生物可降解聚合物聚乳酸（PLA）为成型材料，对ART18Z支架注射成型进行模拟分析，探究熔体温度、模具温度和注射压力对支架成型工艺的影响。数值结果表明，塑化阶段熔体温度的升高会提高支架的填充率；填充阶段支架的填充率随着模具温度和注射压力的升高而升高。在保证注射成型质量前提下，注射温度℃、模具温度90℃和注射压力MPa为合适的工艺参数。研究成果揭示了不同工艺参数对聚合物血管支架注射成型质量的影响，可为改善血管支架注射成型工艺优化提供指导。
关键词：可降解聚合物；血管支架；有限元法；注射成型
1引言
聚合物血管支架有效地降低了支架植入后内膜增生的几率[1]。聚合物血管支架的特性解决了金属支架远期安全性问题和球囊扩张血管支架存在的径向回缩等问题。然而聚合物血管支架的注射成型工艺，如熔体温度、注射速度、浇口位置等会直接影响支架的成型质量[2~6]。为此，需要研究聚合物血管支架的注射成型工艺，得到注射参数对成型质量的影响规律，以便对聚合物血管支架进行合理的优化设计。国内外学者对金属血管支架制造技术展开了研究。Sauer等采用激光加工的方法加工血管支架，研究了激光雕刻的工艺参数对支架加工质量的影响[7]。Fu等通过光纤激光切割技术[8]，对镍钛诺血管支架的光纤激光切割表面完整性统计特征进行研究。这些研究为血管支架的加工提供了方法，但是金属血管支架加工表面质量不高，加工后产生的热影响区严重影响了支架的成型质量。在聚合物材料方面，国内外学者的研究主要集中在聚合物数学模型方面。Makovsha等建立了聚合物的一维热线性弹性模型[9]，研究了热响应形状记忆聚合物的全域关系。Hu等通过仿真对形状记忆聚合物材料形态框架进行模拟验证[10]，揭示了聚合物单胞纳米级形态结构。Su等提出了聚合物符合材料的各向异性本构模型[11]，并通过实验进行了验证。可以看出，目前的研究主要集中在聚合物数学模型和形状记忆方面。综上所述，聚合物血管支架注射成型工艺是未来研究的重点方向，本文运用了有限元法模拟分析聚合物血管支架的注射过程，研究聚合物血管支架注射成型过程在不同注射参数下的情况，分析了各个工艺参数对支架注射成型质量的影响。研究得出，熔体温度、模具温度和注射压力对聚合物血管支架的注射成型质量有明显的影响，提高熔体温度、注射压力能够有效的提高填充率，改变模具温度能够提升注射成型质量，通过模拟得到合理的注射成型工艺参数。2支架模型及研究方法聚合物支架由聚乳酸（PLA）组成，具有较高的生物相容性和良好的冠状动脉生物降解期。以生物可吸收的ART18Z支架为例[12]，基于ART18Z的普通聚合物直桥支架植入血管模型。有限元分析方法广泛应用于血管支架研究中[13~15]，采用有限元方法有效避免了体内外实验所需的大量人力和物力，有效缩短药物洗脱支架的研究周期。聚合物血管支架ART18Z三维有限元模型网格划分及注射浇口位置如图1所示。
图1支架网格划分及浇口位置
3工艺性分析
聚合物材料血管支架的成型过程中，每个注射阶段的顺利完成才能提高注射成型的质量。在注射过程中，熔融材料在型腔内的流动有诸多不确定的因素，这些因素都会导致注射成型的质量，比如，凹陷、暗纹、缩痕、翘曲变形及填充不完整等。翘曲变形和填充的完整性对支架自身的结构会产生大的影响。3.1塑化阶段工艺塑化阶段过程中材料经加热达到熔融状态，并与温度一致的塑料材料混合均匀。螺杆推动材料移动，按照一定的注射压力和速度注入型腔。在血管支架注射过程中，熔融材料的温度也是决定成型质量的主要因素之一。设置不同的熔体温度，并模拟不同的熔体温度下对血管支架注射成型的影响。为了防止材料受热分解变性，选用的聚合物材料的熔体温度一般不超过℃。设置不同的熔体温度，如表1所示，分别观察不同温度下的成型质量。表1工艺参数表
3.2填充阶段工艺材料被推至型腔直至型腔填满熔体材料，这一过程虽经历的时间周期短，依然对塑性成型质量产生很大影响。这一阶段主要