陶瓷义齿的快速成型技术应用

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1、陶瓷义齿的快速成型技术应用　　随着科技的进步，人们对生活质量的追求日渐提高，越来越重视口腔健康，对义齿修复材料和技术更是精益求精。义齿材料作为一种医用生物材料，除了要具有良好的力学性能和易于加工制作的特点外，更要具备良好的生物相容性和化学稳定性，并且要兼顾美观的功能。目前应用于口腔临床修复的材料主要有3种：　　金属、复合树脂、陶瓷。金属材料长期使用会造成金属离子游离；树脂材料气化不均匀铸造时会导致结构缺陷，影响义齿的力学性能；陶瓷材料由于在口腔环境中具有良好的生物相容性和化学稳定性，表面光洁，质地致密不易磨损，而且具有和天然牙齿相似的色泽和热膨胀系数，成为

2、牙科冠桥修复的首选材料[1].　　传统的陶瓷义齿是手工制作，工序复杂，不能满足患者一次性就医的要求。CAD/CAM技术在口腔修复领域的引入，使快速、精准的设计和制造个性化义齿成为了可能[2].采用计算机控制的切削系统代替整个技工制作过程，大大缩短了口腔修复体的制作周期，但是由于切削的材料是强度和硬度都非常高的陶瓷块，切削困难大，刀具磨损明显[3],因此对刀具的材料和工艺要求很高，无形中提高了加工设备的成本，而且基于减法制造的切削技术也造成了材料的浪费，利用率和加工效率都不高。随着快速成型技术的兴起和逐渐成熟，牙科CAD/CAM数控切削技术迟早会被先进的增材

3、制造快速成型技术取而代之。　　1快速成型技术在口腔修复领域的应用　　1.1快速成型技术的发展现状　　快速成型技术是把复杂的三维实体加工制造转化为一系列简单的二维平面的加工，可以快速实现复杂结构的制作。1990年，快速成型技术开始应用于医学领域并且越来越广泛，如牙体修复、骨科植入物、支架和药物输送等由多种材料或功能梯度材料组成的复杂形状的地方。快速成型技术目前可用的材料包括石膏、树脂、金属、陶瓷等，在口腔医学的应用中，主要集中在批量制作金属全冠和基底冠、树脂全冠及可摘除局部义齿支架树脂铸型[4].应用于陶瓷构件加工领域的快速成型技术主要有以下几种[5]:分层

4、实体制造、熔融沉积成型、形状沉积成型、立体光刻成型、选区激光烧结、三维打印、喷墨打印。目前正飞速发展的是粉末材料选择性粘结、微滴喷射成型、熔融沉积制造工艺。衡量一种快速成型工艺的优劣主要是看该工艺的加工精度、表面粗糙度、加工速度、材料强度、加工成本、环境要求等[6].由于快速成型技术叠加原理的限制，层与层之间会存在过渡，造成构件表面曲线不连续，表面粗糙度较低，另外利用快速成型技术生产的陶瓷部件由于受陶瓷材料本身性质的影响，存在力学性能不够、强度不高、收缩率大等问题。　　1.2快速成型技术在口腔修复领域的应用　　快速成型技术在口腔修复领域中的应用，主要集中在

5、金属冠、全瓷冠、可摘除局部义齿、全口义齿和颌面部修复体的设计与制作方面。从制作的修复体材料归类可以分为利用激光固化成型技术制作树脂模型、利用激光烧结成型技术制作金属修复体和利用微滴喷射技术制作陶瓷修复体。　　（1）激光固化成型技术用来制作树脂材料的口腔修复体，如可摘除局部义齿支架、牙齿矫正器等，精度高、粗糙度好，材料强度较高。吴琳[7]应用该技术成功制作出了可摘除支架的树脂模型。）两种激光快速成型技术制造金属可摘除局部义齿支架进行了深入的研究，证明采用DLF成型的工件精度低于SLM,由于在高度方向DLF难以控制精度，所以不适于应用在可摘除义齿支架的制作方面

6、。并且自主研发了影响SLM激光快速成型构件精度的关键部分---自动铺粉装置，试验证明该装置能满足SLM激光快速制造的精度要求。新疆大学设计出气动挤出沉积多孔生物骨支架成型机，包括气动挤出机构、喷头机构及三轴运动机床平台等硬件设计和软件功能的实现，并且深入研究了成型材料的调配比例、扫描速度、气动压力及成型后的低温干燥和高温烧结等因素对牙槽骨质量的影响。采用此工艺制备的人工牙槽骨支架具有良好的外观形貌和孔隙结构，并且开拓性地进行了动物试验，证实此工艺制作的人工牙槽骨具备良好的生物相容性、可降解性、力学性能等，可以用于骨组织的缺损修复。以南京医科大学和第四军医大

7、学为代表的医科院校主要对应用快速成型技术制作的口腔修复体（可摘除义齿支架，牙颌骨）的计算机辅助设计与制作在临床的初步应用进行了试验和研究。　　2基于陶瓷挤出成型工艺的快速成型技术　　伴随着快速成型技术的蓬勃发展，传统的陶瓷挤出成型方式与之结合起来。目前比较典型的基于挤出成型工艺的快速成型技术主要有3种：陶瓷熔融沉积成型工艺（FDC）、冰冻自由成型工艺（FEF）、浆料微挤压工艺（SME）。　　（1）陶瓷熔融沉积成型是将陶瓷粉末和有机粘结剂均匀混合，形成具有一定粘度的陶瓷浆料并将其制成细丝，然后再用FDC设备制备陶瓷生坯的成型技术。如何将陶瓷浆料制成细丝，是此

8、项技术的关键，也是研究的热点。美国罗格斯大学陶瓷研究中心研制出了专