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1、快速原型制造技术目前在口腔骨中的应用 摘要:制造业是一个国家的重要基础产业,它为国民经济的各个部门提供先进的手段和装备。在新的世纪,随着市场多样化需求的发展,产品竞争日益激烈,加速新产品的开发和提高制造技术的柔性、敏捷性已成为企业赢得竞争的关键,在此背景下快速原型制造技术(RapidPrototypingManufacturing,简称RPM或RP)应运而生。快速原型技术(RPT)被用于许多工业领域,尤其是新产品的开发方面。现有的工艺能直接利用CAD的三维数据使一些材料(比如光固化树脂、粉纸)快速成型为实体零
2、件。关键字:快速原型;三维;制造;口腔骨前言快速原型制造(RapidPrototypingManufacturing简称RPM)技术是二十世纪九十年代后期起源于美国,并很快发展起来的一项先进制造技术,他是近二十年来制造技术领域的一次重大突破。快速原型制造技术是通过CAD、数控、激光和材料等高新技术的集成而发展起来的,它是一种崭新的CAD/CAM技术,可以自动快速地将思想物化为具有一定结构和性能的原型或直接制造零部件,从而可以对产品设计进行快速评价、修改,以响应市场需求,提高企业的竞争能。本文目的是对这
3、项技术的关键原理、技术指标和和适用口腔骨等分析研究。RPM技术的基本原理将计算机内的三维数据模型进行分层切片得到各层截面的轮廓数据计算机据此信息控制激光器(或喷嘴)有选择性地烧结一层接一层的粉末材料(或固化一层又一层的液态光敏树脂,或切割一层又一层的片状材料,或喷射一层又一层的热熔材料或粘合剂)形成一系列具有一个微小厚度的片状实体再采用熔结、聚合、粘结等手段使其逐层堆积成一体,便可以制造出所设计的新产品样件、模型或模具,简单描述就是“分层制造逐层叠加”,类似于积分过程。RP技术在不需要任何刀具、模具及工装卡具
4、的情况下,直接接受产品计算机辅助设计(CAD)数据,可实现任意复杂形状新产品的快速制造,快速制造出新产品的样件、模具或模型,优越性显而易见。用RP技术快速制造出的模型或样件可直接用于新产品设计验证、功能验证、外观验证、工程分析、市场订货等,有利于优化产品设计,大大提高新产品开发的一次成功率,缩短研发周期,降低研发成本,提高产品的市场竞争力。技术概述和指标所有制造技术被分为材料去除型和材料累积型两类。现有的制造技术要么是这两种类型中的一种,要么是这两种类型的混合。快速原型技术特点是一旦加工过程开始,就几乎不需要人
5、工的参与,完全在计算机的控制下完成。Burns(1993)在他的书中写到RPT是一种自动化制造。Burns用五个标准来判断一种工艺是否为快速原型工艺。这五个标准是:(1)利用块状、薄片或者液体之类的原材料来制造有特定形状的实体。(2)加工过程中必须没有过多人的参与。(3)必须是制造有一定复杂度的三维实体这个标准是用来排除了在薄片材料通过冲压、剪切或者钻削来制造简单的孔的加工方法。(4)不需要为每个不同的零件制造对应的加工工具专用工具。这个标准排除了所有类型的模制、铸造、线切割加工和仿形铣。
6、(5)制造目标必须是一个整体不是组件装配而成这就排除了胶粘、焊接和铆接之类连接方法。快速原型制造技术目前在口腔下颌骨相关治疗中的应用 大体上可分为3个阶段,初级阶段:用于诊断学和操作的生物实体模型; 中级阶段(相容性生物模型)； 用于治疗学和康复工程的植入体; 高级阶段(高级生物模型)；人工器官(可参与代谢过程的“ 真正”骨)。目前主要集中在前两个阶段。1在口腔修复领域中的应用在口腔科其他领域,RPMT同样对传统工艺提出挑战。在口腔修复领域中有许多应用实例,他们利用RPMT技术制作患者牙冠、牙槽骨等的三
7、维模型,根据模型设计、制作、和安装义齿。Witkowski等利用SLA技术与失蜡法相结合给患者制作可摘义齿,效果满意且大大缩短了制作时间。Wu等利用RPMT方法辅助制作了铸钛牙冠,且浇铸前使用商用软件对铸道进行了优化设计。他认为此技术在替代传统的“取印模和上蜡”等步骤上有着巨大的潜力。美国麻省理工学院的强度,并可加热至几百度以缩短干燥时间。国内高勃等利用LOM法制作全牙列模型,有很好的几何相似性,为进一步应用激光烧结金属或陶瓷粉末直接制作口腔修复体奠定了基础。2在口腔种植领域中的应用做种植义齿时,CT等影像技术
8、对周密的手术计划有很大帮助,RPMT在口腔领域的应用使得这些数字影像发挥了更大的作用。Sarment等发现仅在CT影像指导下进行种植手术,术前计划与术后相比,在牙槽嵴植入点平均相差1.5mm.,骨内种植体顶点相差2.1mm;在SLA模型指导下进行手术这两个值分别减小到0.9mm和1.0mm。Sader等对23个患者利用RPMT的可视化实体预测上颌牙槽骨重度萎缩的患者上颌窦提升并植入种植
