CN101559006A - 定制化舌侧正畸保持器的选区激光熔化直接制造方法 - Google Patents

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王红卫
孔卫东
林巍
黄伟红
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Abstract

本发明公开了定制化舌侧正畸保持器的选区激光熔化直接制造方法，步骤为：测量齿系数据，获得牙齿的外形结构参数，通过采用反求工程建立牙齿的CAD模型，根据正畸要求和牙齿形状特征，设计单个舌侧保持器的CAD结构模型，再将模型导入选区激光熔化成型机中，采用分层制造方法直接制造金属质保持器实体；根据保持器的槽沟形状，弯制保持器的弓丝，再用激光焊接方法将弓丝与槽沟焊接固定；本发明采用选区激光熔化直接成型的方法制造正畸保持器，可根据个体需求实现定制化生产，所制备的保持器与牙齿形状匹配，精度高，保持器持久不变形，适合患者长期佩戴，厚度薄，制造周期短，一次直接成型保持器，节省了工序、时间和成本，适用范围广。

Description

定制化舌侧正畸保持器的选区激光熔化直接制造方法
技术领域
本发明涉及用于矫正牙齿的正畸保持器制造技术，具体是指定制化舌侧正畸保持器的选区激光熔化直接制造方法。
背景技术
为了将不整齐的牙齿排列整齐，临床应用广泛采用正畸技术。
凡是经过正畸治疗后的患者，都需要佩戴保持器以巩固治疗效果，它是矫治过程不可缺少的重要组成部分，保持是防止畸形复发最有效的措施，现阶段常用的保持器可分为活动保持器与固定保持器。活动保持器由于妨碍咀嚼、发音等口腔功能，部分患者不愿意佩戴导致畸形复发。固定保持器可克服患者合作因素的影响，且保持效果稳定、可靠及舒适等特点，因而固定保持器常常受到多数患者的青睐。
目前正畸临床常采用的固定保持器可分为两种，一种是标准化生产带有底板并由钢片连接的通用产品，对于不同个体的牙齿而言，适合程度比较小。因为不同个体牙齿的表面形态各不相同，保持器底板与牙齿表面的空隙由粘接剂填补。如果牙齿表面曲率变化较大，则需要的粘接剂较多，造成保持器底板远离牙表面，患者感到不舒适，容易松脱，最终影响保持效果。另一种是用麻花丝制作的粘固式保持器，但此类保持器临床操作较为繁琐，而且椅旁工作时间长，甚至出现保持器松脱而导致保持失败等缺点。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供定制化舌侧正畸保持器的选区激光熔化直接制造方法，该方法不仅能根据个体差异实现定制化高精度制造，且保持效果稳定、可靠、佩戴舒适，适宜患者长期佩戴。
本发明的目的通过下述技术方案实现：定制化舌侧正畸保持器的选区激光熔化直接制造方法，包括以下步骤：
定制化舌侧正畸保持器的选区激光熔化直接制造方法，包括以下步骤：
(1)测量齿系数据，获得牙齿的外形结构参数；
(2)根据所述齿系数据，采用反求工程的方法建立牙齿的三维CAD模型并存储于计算机中；
(3)根据正畸的要求和牙齿的形状特征，通过计算机设计单个舌侧保持器的三维CAD结构模型；所述保持器的三维CAD结构模型的设计包括设计保持器与牙齿表面接触的底板，以及根据各个保持器的理想放置位置确定保持器的槽沟；
(4)将步骤(3)所述保持器的三维CAD结构模型导入到选区激光熔化成型机中，采用分层制造的方法直接制造金属质保持器实体；
(5)根据临床需求，对成型后的保持器做表面处理。
(6)根据步骤(3)中所述保持器的槽沟形状，弯制保持器的弓丝，再采用激光焊接方法将弓丝与槽沟焊接固定。
所述齿系数据的测量，采用非接触的三维扫描仪直接扫描牙齿或者首先制取牙齿的模型再进行测量。
步骤(2)所述牙齿的三维CAD模型的存储格式为STL格式。
步骤(4)所述分层制造的方法是指运用切片软件将保持器的三维CAD结构模型进行分层，得到各个分层截面的二维模型，根据所述二维模型通过选区激光熔化成型机直接成型金属材料的保持器。
所述保持器在密封并充满惰性气体的选区激光熔化成型机中进行成型。
所述分层厚度为20～μm，并采用层间累计误差补偿方式控制制造精度。
所述保持器底板的厚度为0.4mm以下。
所述保持器的制造材料为牙科金、钛合金、钴铬合金或不锈钢粉末材料中的一种。
所述弓丝的制造材料为不锈钢、钛合金或形状记忆合金中的一种。
所述选区激光熔化快速成型机的激光器采用光纤激光器或者Nd:YAG激光器，所述光纤激光器连续输出功率为100～200W，光束质量因子为M2＜1.1，聚焦后光斑直径小于25μm。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
(1)、本发明采用选区激光熔化直接成型的方法制造正畸保持器，可以根据个体需求实现定制化生产，实现了量身定做的目的，所制备的保持器与牙齿形状匹配，精度高，厚度薄，佩戴舒适。
(2)、制造周期短，一次直接成型保持器，节省了工序、时间和成本。
(3)、采用激光焊接把保持器与弓丝焊接成一体，使得保持器持久不变形，适合患者长期佩戴。
(4)、本发明可以直接制造牙科金、不锈钢、钛合金、钴铬合金的正畸保持器，适用范围广。
附图说明
图1是本发明定制化舌侧正畸保持器的选区激光熔化直接制造方法的工艺流程图。
图2是根据图1中齿系数据建立的上牙三维CAD模型和在模型上设计的保持器结构示意图。
图3是根据图2中上牙6个牙齿特点设计的保持器结构示意图。
图4是根据图1中齿系数据建立的下牙三维CAD模型和在模型上设计的保持器结构示意图。
图5是根据图4中下牙6个牙齿曲面及点设计的保持器结构示意图。
图6是本发明用于直接制造保持器的选区激光熔化成型工艺示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例
如图1所示，本发明的定制化舌侧正畸保持器的选区激光熔化直接制造方法的工艺流程是：
(1)测量齿系数据，获得牙齿1的外形结构参数；该齿系数据的测量，可以采用非接触的三维扫描仪直接扫描牙齿1，也可以首先制取牙齿1的模型再进行测量。
(2)根据所述牙齿1的齿系数据，采用反求工程(Reverse Engineering)的方法建立如图2所示的牙齿1的三维CAD模型并以STL格式存储于计算机中，以便后续技术处理。
(3)如图3所示，根据正畸的要求和牙齿1的形状特征，通过计算机设计单个舌侧保持器2的三维CAD结构模型；所述保持器2的三维CAD结构模型的设计包括设计保持器2与牙齿1表面接触的底板，以及根据各个保持器的理想放置位置确定保持器2的槽沟。图4、图5是下牙的CAD模型和根据牙齿1曲面特征设计的保持器2，保持器2底部与牙齿1舌侧表面完全贴合在一起。
所述保持器2底板的厚度为0.4mm以下，并因选用材料的不同可选择不同的厚度，为实现较好的矫正效果，每个保持器2的槽沟位置及形状可根据具体要求确定。
(4)将所述保持器2的三维CAD结构模型导入到选区激光熔化成型机中，采用分层制造的方法直接制造金属质保持器2实体，所述分层厚度为20～μm，并采用层间累计误差补偿方式控制制造精度。所述分层制造的方法是指运用切片软件将保持器2的三维CAD结构模型进行分层，得到各个分层截面的二维模型，根据所述二维模型通过选区激光熔化成型机直接成型金属材料的保持器2。
其中，如图6所示，本发明通过选区激光熔化成型机采用分层制造的方法制造保持器的工艺过程是：首先通过反求工程由测量数据建立牙齿1的三维CAD模型，然后设计保持器2的结构模型和弓丝3的形状。保持器2的结构与牙齿1的特征一一对应，定制化设计。完成后的保持器2模型导入到选区激光熔化快速成型机中进行设计，成型过程可分解为以下三个步骤：一是利用铺粉棍将料缸中的粉末均匀地铺在成型缸的工作平面上；二是计算机控制激光束进行扫描；三是成型缸的活塞下降一个层厚距离，料缸活塞上升一个层厚距离。所述保持器2最好在密封并充满惰性气体的选区激光熔化成型机中进行成型。上述三个过程不断重复，直到加工完成。最后，从成型机的成型室中取出保持器2。
所述保持器2的制造材料有多种选择，如牙科金、钛合金、钴铬合金、不锈钢的粉末材料等。
所述弓丝3的制造材料可采用不锈钢、钛合金或者形状记忆合金等。
(5)根据临床需求，对成型后的保持器2做必要的表面处理。
(6)根据所述保持器2的槽沟形状，弯制保持器的弓丝3，再采用激光焊接方法将弓丝3与槽沟焊接固定；弓丝3的弯制方法可以是手工，也可以采用机器手自动弯制。所述激光焊接方法中的激光器，采用光纤激光器或者Nd:YAG激光器，所述光纤激光器连续输出功率为100～200W，光束质量因子为M2＜1.1，聚焦后光斑直径小于25μm。
如上所述，便可较好地实现本发明，上述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；即凡依本发明内容所作的均等变化与修饰，都为本发明权利要求所要求保护的范围所涵盖。

Claims (10)

1、定制化舌侧正畸保持器的选区激光熔化直接制造方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)测量齿系数据，获得牙齿的外形结构参数；
(2)根据所述齿系数据，采用反求工程的方法建立牙齿的三维CAD模型并存储于计算机中；
(3)根据正畸的要求和牙齿的形状特征，通过计算机设计单个舌侧保持器的三维CAD结构模型；所述保持器的三维CAD结构模型的设计包括设计保持器与牙齿表面接触的底板，以及根据各个保持器的理想放置位置确定保持器的槽沟；
(4)将步骤(3)所述保持器的三维CAD结构模型导入到选区激光熔化成型机中，采用分层制造的方法直接制造金属质保持器实体；
(5)根据临床需求，对成型后的保持器做表面处理。
(6)根据步骤(3)中所述保持器的槽沟形状，弯制保持器的弓丝，再采用激光焊接方法将弓丝与槽沟焊接固定。
2、根据权利要求1所述定制化舌侧正畸保持器的选区激光熔化直接制造方法，其特征在于：所述齿系数据的测量，采用非接触的三维扫描仪直接扫描牙齿或者首先制取牙齿的模型再进行测量。
3、根据权利要求1所述定制化舌侧正畸保持器的选区激光熔化直接制造方法，其特征在于：步骤(2)所述牙齿的三维CAD模型的存储格式为STL格式。
4、根据权利要求1所述定制化舌侧正畸保持器的选区激光熔化直接制造方法，其特征在于：步骤(4)所述分层制造的方法是指运用切片软件将保持器的三维CAD结构模型进行分层，得到各个分层截面的二维模型，根据所述二维模型通过选区激光熔化成型机直接成型金属材料的保持器。
5、根据权利要求4所述定制化舌侧正畸保持器的选区激光熔化直接制造方法，其特征在于：所述保持器在密封并充满惰性气体的选区激光熔化成型机中进行成型。
6、根据权利要求1～4任一项所述定制化舌侧正畸保持器的选区激光熔化直接制造方法，其特征在于：所述分层厚度为20～μm，并采用层间累计误差补偿方式控制制造精度。
7、根据权利要求6所述定制化舌侧正畸保持器的选区激光熔化直接制造方法，其特征在于：所述保持器底板的厚度为0.4mm以下。
8、根据权利要求6所述定制化舌侧正畸保持器的选区激光熔化直接制造方法，其特征在于：所述保持器的制造材料为牙科金、钛合金、钴铬合金或不锈钢粉末材料中的一种。
9、根据权利要求6所述定制化舌侧正畸保持器的选区激光熔化直接制造方法，其特征在于：所述弓丝的制造材料为不锈钢、钛合金或形状记忆合金中的一种。
10、根据权利要求6所述定制化舌侧正畸保持器的选区激光熔化直接制造方法，其特征在于：所述选区激光熔化快速成型机的激光器采用光纤激光器或者Nd:YAG激光器，所述光纤激光器连续输出功率为100～200W，光束质量因子为M2＜1.1，聚焦后光斑直径小于25μm。
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