اختراع حاضر به طراحي و ساخت داربست‌هاي كاشتني دربرگيرنده ميكرو الياف سراميك زيست‌فعال-پليمر طبيعي و ميكرو رشته‌هاي پليمر مصنوعي براي مهندسي بافت مي‌پردازد. تركيب كامپوزيتي مورد استفاده در فرآيند الكتروريسي حاوي حداقل 10 درصد وزني جزء سراميكي مي‌باشد. بيوسراميك مورد استفاده فورستريت با تركيب شيميايي Mg2SiO4 مي‌باشد. همچنين پليمر مورد استفاده در فرآيند الكتروريسي ژلاتين بوده كه در گروه پليمرهاي تخريب‌پذير جاي مي‌گيرد. داربست سه بعدي ساخته شده با روش اكستروژن رشته پليمري با استفاده از حرارت (FDM) از جنس پلي‌لاكتيك اسيد مي‌باشد. داربست كامپوزيتي ساخته شده داراي ميكرو حفرات حاصل از فرايند FDM و ميكرو/نانو كامپوزيت ليفي حاصل از فرآيند الكتروريسي مي‌باشد. در واقع پس از ساخت هر يك از لايه‌هاي داربست توسط FDM يك پوشش ليفي بر روي آن قرار گرفته و فرآيند تكرار شده تا ارتفاع مورد نظر حاصل گردد. اختراع حاضر روشي را براي ساخت داربست‌هاي استئوكانداكتيو براي تسهيل فرآيند ترميم استخوان ارائه مي‌كند تا بتوان معايب روش‌هاي موجود مثل الوگرفت را برطرف نمود. اين روش شامل مراحل 1) ساخت يك لايه از داربست با حفرات 200-400 ميكرومتري؛ 2) آماده كردن محلول الكتروريسي شامل بيوسراميك فورستريت و پليمر ژلاتين؛ 3) انجام فرآيند الكتروريسي بر روي سطح داربست؛ 4) افزودن لايه بعدي با فرآيند FDM مي‌باشد.

استفاده از ريز پردازنده ARM در دستگاه FDM امكان طراحي يك كنترل كننده با استفاده از سيستم عامل Embedded Linux و يا هر سيستم عامل ديگري را كه قابليت اجرا بر روي ARM را داشته باشد فرآهم مي آورد. ريزپردازنده ARM به دليل سرعت پردازش بالاتر نسبت به كنترل كننده هاي صنعتي موجود و همچنين به علت امكان پردازش دو يا چند هسته اي، سرعت پردازش اطلاعات براي فرآيند FDM را افزايش مي دهد. همچنين استفاده از يك سيستم عامل براي طراحي كنترل كننده امكان استفاده از كليه مسيرهاي ارتباطي نظير: LAN,WiFi,Bluetooth و... براي ارتباط و ارسال اطلاعات به دستگاه FDM را فرآهم مي آورد. شايان ذكر است ريز پردازنده هاي ARM قابليت پشتيباني از ريز پردازنده هاي گرافيكي را دارند و اين امر باعث به وجود آمدن قابليت استفاده از نمايشگر رنگي و تماسي مي شود. قابليت ديگري كه استفاده از سيستم عامل فرآهم مي آورد، امكان لايه لايه كردن فايل طراحي شده توسط كنترل كننده خود دستگاه FDM است. به بيان ديگر دستگاه پرينتر سه بعدي مي تواند به جاي دريافت فايل G-code فايل STL قطعه را بطور مستقيم دريافت نمايند.

در اين اختراع با توجه به روش مكانيكي ميكروشكل دهي، ابزاري طراحي و ساخته شده است، كه توانايي ايجاد حفره هايي در مقياس ميكرو به نسبت عمق به قطر 15 درصد و چگالي سطحي 6 درصد را دارا مي باشد. با اتصال ابزار به يك ميز CNC و يك كمپرسور هواي فشرده مي توان سطوح تخت و تحت زاويه ي مختلفي را بافت دار كرد. اين سطوح بافت دار شده در موضوعات صنعتي كه مربوط به علم تربيولوژي و پوشش سطح و همچنين بيوتكنولوژي است كاربرد فراواني دارند.

تبديل خروجي بهينه سازي توپولوژي به قطعه قابل ساخت به كمك چگالي المان ها و قابليت هاي روش توليدي. اين ادعا مربوط به زمينه مهندسي مكانيك مي باشد. در بسياري از موارد نياز به كاهش وزن قطعات مي باشد بدين منظور مي توان از روش بهينه سازي توپولوژي استفاده كرد. در اين نوع بهينه سازي، چگالي نسبي المان هاي مدل بگونه اي تغيير مي كنند كه بهترين نتيجه حاصل شود، اما مشكل اصلي در اين است كه مدل حاصل از خروجي نرم افزار به صورت طيفي از رنگ كه هر رنگ معرف چگالي آن المان است، نمايش داده مي شود. پيش از اين، طراح با مشاهده خروجي نرم افزار مدلي را پيشنهاد مي كرد كه البته دقيق هم نبود. از طرف ديگر به دليل اينكه به كمك روش هاي توليدي موجود و پيچيدگي زياد مدل هاي بهينه شده، امكان توليد دقيق مدل وجود نداشت، پس قطعه توليدي عملكردي نامناسب داشت. در اين ادعا سعي شده تا از تمام ظرفيت بهينه سازي توپولوژي استفاده شود. از يك سو از چگالي نسبي تك تك المان ها استفاده ميشود و از سوي ديگر توانايي ها و محدوديت روش توليدي مورد نظر (كه در حال حاضر روش نمونه سازي و توليد سريع FDM مي باشد) مورد بررسي قرار مي گيرد و سپس در مدل پيشنهادي هم چگالي المان ها و هم توانايي هاي روش توليدي مدنظر گرفته مي شود تا هم نتيجه تا حد امكان به مدل حاصل از بهينه سازي نزديك باشد و هم از امكان ساخت دقيق مدل اطمينان حاصل شود. ابتدا مدل توسط يكي از نرم افزارهاي بهينه سازي توپولوژي بهينه سازي مي شود و سپس اطلاعات مربوط به گره ها، المان ها، چگالي نسبي المان ها استخراج مي گردد سپس توانايي هاي روش توليدي مدنظر گرفته مي شود و پس از آن مدل به بخش هاي بزرگتر به نام سلول ساخت تقسيم بندي مي شود و چگالي نسبي آن بخش ها با توجه به چگالي نسبي المان هاي موجود در آن ها نيز محاسبه مي گردد. با توجه به چگالي نسبي سلول هاي ساخت و محدوديت هاي روش توليدي و اولويت شكل حفره ها، ابعاد و موقعيت حفره ها بدست مي آيد و سپس در مدل ايجاد مي شوند. مدل حاصل كارايي بسيار نزديك به مدل بهينه شده دارد همچنين ميتوان به كمك روش ساخت مورد نظر با دقت بالايي توليد گردد. به دليل كاربرد فراوان سبك سازي قطعات از اين روش مي توان در بسياري از صنايع مثل هوافضا، كشتي سازي، صنايع نظامي، پزشكي، صنعتي، خودرو سازي و ... استفاده نمود و از مزاياي آن بهره جست.

ساخت قطعه به كمك تكنولوژي ذوب گزينشي با ليزر اين امكان را به مصرف كننده مي دهد تا بدون هيچ گونه محدوديتي در طراحي بتواند به يك محصول نهايي با استحكام بالا برسد. در اين روش، ابتدا فايل سه بعدي CAD قطعه توسط نرم افزار لايه_ لايه شده و به فرمت خاصي ذخيره مي گردد. سپس هر لايه بوسيله حركت ليزر شكل گرفته و تدريجا قطعه ساخته مي شود. در تكنيك ذوب گزينشي با ليزر يك لايه پودر توسط غلطك يا يك تيغه بر روي محفظه ساخت قرار مي گيرد. پرتو ليزر توسط دو يا چند عدد آينه بر روي سطح حركت مي كند و نقاطي از آن را كه توسط نرم افزار تعيين شده است حرارت مي دهد. اين حرارت موجب اتصال ذرات پودر از طريق ذوب آنها مي شود. سپس سيلندر محفظه ساخت يك گام پايين رفته و يك لايه پودر مشابه قبل بر روي آن قرار مي گيرد و مجددا پرتو ليزر بر اساس طرح لايه بعدي روي سطح پودر حركت مي كند. اين مراحل به همين ترتيب تكرار مي شود تا اينكه كل قطعه ساخته شود.