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。
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。
在研究的后半部分，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。
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