CN104363856B - 制造物品的方法 - Google Patents

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Abstract

一种制造物品的方法，包括：获取借助加法制造工艺以初始状态形成的物品；以及实施第二制造工艺以将所述物品转变成第二状态，其包括将物品安装在夹持装置中，加工物品上的至少一个第一特征，其包括加工物品上的至少一组安装特征，借助所述至少一组安装特征重新安装物品，然后加工物品上的至少一个第二特征。

Description

制造物品的方法
技术领域
本发明涉及一种用于制造物品的方法，所述物品例如是包括至少一个牙齿修复体的物品。
背景技术
快速制造技术正在变得更加广泛地用于生产多种零件。特别地，逐层构建零件的技术正在变得更加广为人知并且在工业上用于制造定制零件。选择性激光烧结就是一种这样的快速制造技术，藉此能够由粉末材料(诸如粉末金属)逐层构建制品。例如，可以将一层粉末材料涂覆在激光烧结机的床体上，然后控制激光以便烧结或者熔化粉末材料的所选部分，从而形成零件的第一层。然后将另一层粉末涂覆在顶部上并且再次控制激光从而烧结或者熔化零件的另一层。重复该工艺，直至形成整个零件。然后从粉末床体上取下形成的零件。这些技术是为人熟知的，并且例如在EP1021997和EP1464298中有描述。
与更加传统的技术(例如由坯料或者毛坯铣削零件)相比，这些技术提供了快速制造方法，并有利于制造复杂的零件，并且能够帮助减少材料的浪费。结果，应用这些技术制造零件变得更加合乎期望。事实上，应用这种技术形成牙齿修复体(特别是牙齿框架)是已知的，牙齿修复体通常是复杂的预定零件。
但是，通过这种技术制成的制品有时需要进一步的操作，以便改变零件上的特定特征的表面光洁度和/或精确度，这是单独应用快速制造技术无法实现的。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种制造物品的方法，包括：获取借助加法制造工艺以初始状态形成的物品；实施第二制造工艺以将所述物品转变成第二状态，其包括将物品安装在夹持装置中，加工物品上的至少一个第一特征，并且加工物品上的至少一个安装特征(例如加工物品上的至少一组安装特征)，借助所述至少一个安装特征(例如，借助所述至少一组安装特征)重新安装物品，然后加工物品上的至少一个第二特征。
因此，已经能够应用加法制造工艺形成物品主体，并且能够应用第二制造工艺对物品的特定方面或者特征进行最后修整。在一些情况下可能需要在第二制造工艺期间对物品进行重新安装/重新取向从而能够加工不同的特征。以下情况尤其如此：实施第二制造工艺的机器不利于物品和/或加工物品的设备的旋转，和/或物品相对于机器来说比较大以至于难以或者无法旋转所述物品。但是，这种重新安装/重新取向会导致特征加工中的不准确性。例如，当对所述至少第一特征和至少第二特征进行机加工时，保持它们的相对位置的精确程度是重要的。在对所述至少第一特征进行机加工和对至少第二特征进行机加工之间，对物品进行重新安装/重新取向可引入误差源。
但是，通过实施本发明的方法能够减少这些误差，因为该方法包括加工至少一个安装特征(例如，至少一组安装特征)以及至少一个特征，然后，当应用所述加工而成的至少一个(例如，一组)安装特征安装物品时，对物品上的至少一个第二特征进行加工。由于所述至少一个(例如，一组)安装特征的位置能够通过第二制造工艺进行控制，因此可以用已知的方式来约束至少一个(例如，一组)安装特征相对于所述至少一个第一特征的位置。因此，当使用所述至少一个(例如，一组)安装特征对物品进行重新安装时，物品以及因此所述至少一个第一特征的位置能够是已知的，因为它们受到所述至少一个(例如，一组)安装特征的控制/约束。因此，可以准确地控制相对于所述至少一个第一特征加工所述至少一个第二特征所在的位置。应当理解的是，当借助至少一个(一组)安装特征安装物品时知晓第一特征在机器工作空间中的位置的程度取决于多种因素，包括机加工工艺的精度。但是，重要的是知晓所述程度和/或所述程度在要求的(例如，预先确定的)公差范围内，所述程度例如可以在100μm(微米)的位置公差直径之内，并且例如可以在50μm(微米)的位置公差直径之内。
因此，本发明使得能够将零件以多种不同的方位安装，并且意味着能够容易地加工物品的不同侧面，即使是借助从相同方向接近物品的工具进行加工。结果，能够降低加工物品所需的机械的复杂性。例如，这可以意味着能够应用具有有限旋转自由度的机械来加工所述物品，并且能够真正地排除对于任何旋转自由度的需要。这不仅能够降低所涉及的机械的成本、减小所涉及的机械的可能尺寸，而且还意味着能够降低或者完全避免由旋转轴带来的任何不精确性。实际上，这意味着用于实施第二加工操作的机械可以仅仅是三线性轴的机器。
因此，所述至少一个(一组)安装特征能够限定物品在机器操作空间中的位置，从而不再需要在所述重新安装之后在对物品进行操作之前探测物品来确定其位置。所述至少一个(一组)安装特征能够确保在将物品重新安装在机床中时物品的位置和方位是已知的。特别地，这能够确保以已知的方式来约束在三个正交自由度中的横向位置以及围绕三个正交旋转轴的旋转方位。因此，可以将所述至少一个(一组)安装特征描述成限定安装特征的位置。这意味着可以直接借助机器对物品进行操作以加工所述至少一个第二特征而无需进行需要检查物品位置的费时的位置和/或方位识别操作，例如无需探测物品以找到其位置。因此，任选地，能够通过知晓所述至少一个(一组)安装特征的位置来确定一旦经由至少一个(一组)安装特征重新安装物品时物品的至少一部分的位置(例如，至少所述至少一个第一特征的位置)。
因此，实施第二制造工艺的工具(例如，机床)能够基于知晓至少一个(一组)安装特征的位置和与物品有关的其他数据来确定物品的至少一部分的位置。所述其他数据可以包括与所述至少一个第一特征的位置有关的数据。所述其他数据可以包括与物品的其他特征的位置有关的数据。
因此，按照以上描述，能够将所述至少一个(一组)安装特征构造成使得物品的至少一部分在机器操作空间内在所有三个线性自由度和三个旋转自由度中的位置和方位是已知的并且借助安装特征与夹持装置的相互作用来限定。例如，安装特征可以是运动学安装特征。应当理解并且例如在以下文献中描述的是，运动学设计涉及使用最少数量的约束条件来约束主体或者特征的运动自由度，并且特别地涉及避免过度约束：H.J.J.Braddick,“Mechanical Design of Laboratory Apparatus(实验室设备的机械设计)”,伦敦，Chapman&Hall,1960年,第11-30页。这确保物品相对于夹持设备高度可重复性的定位，并且意味着物品将会以可预知的已知方式定位在夹持设备上。因此，这些运动学安装特征能够与将要实施第二制造工艺的工具(例如，机床)的夹持装置上的相应的运动学安装特征接合。
所述物品还可以包括总体取向(gross orientation)特征，所述总体取向特征限制使用者能够在夹持装置上放置物品的总体方位。可以在所述重新安装之前对这些特征进行加工。特别地，优选将这些特征构造成使得它们能够允许将物品仅仅以一种方位放置在夹持装置上。该特征可以由所述至少一个(一组)安装特征来提供。任选地，提供这些特征作为与一个或者多个(一组或者多组)安装特征分开的特征。优选地，这些总体取向特征不妨碍对物品的位置和方位的控制，所述控制是由物品上的一个或者多个(一组或者多组)安装特征与夹持装置上的相应特征的接合提供的。
物品上的所述至少一个第二特征可以定位在物品的与所述至少一个第一特征基本上相对的侧面上。
借助所述至少一个安装特征对物品进行重新安装/重新取向可以包括翻转物品。该方法可以包括重新安装物品，使得加工第二特征所在的机加工空间的至少一部分与加工第一特征所在的机加工空间重叠。换句话说，在加工所述至少一个第一特征和至少一个(例如，一组)安装特征期间在安装物品时以及在加工所述至少第二特征期间在安装物品时，物品能够占据基本上相同的加工物品的机床仪器空间。特别地，在加工所述至少一个第一特征和至少一个(例如，一组)安装特征期间在安装物品时物品所占据的空间(特别地，例如物品的所述至少一个制品所占据的空间)能够基本上与在加工所述至少第二特征期间在安装物品时物品所占据的空间(特别地，例如物品的所述至少一个制品所占据的空间)重叠，例如，重叠至少50％，更优选地重叠至少75％，特别优选地重叠至少85％。这能够减小实施需要校准或者为此生成误差图的加工的机器的体积。
能够根据物品的计算机模型(例如CAD模型)借助加法制造工艺来构建物品。
第二制造工艺可以包括应用与这些特征的位置有关的数据来确定物品的特征的位置。这些数据可以由计算机模型得到。因此，该方法可以包括接收与物品的至少一些特征的位置有关的数据。
能够借助加法制造工艺逐层构建物品。能够借助激光固结工艺来构建物品，所述激光固结工艺例如是激光烧结或者熔化工艺，也称作选择性激光烧结或者选择性激光熔化。任选地，能够借助激光熔覆工艺、熔融沉积建模(FDM)工艺或者电子束熔炼工艺来构建物品。该方法可以包括借助加法工艺形成物品的步骤。
第二制造工艺可以包括减法工艺。因此，加工所述至少一个第一特征、至少一个第二特征和/或至少一组安装特征可以包括从物品上去除材料。例如，第二制造工艺可以包括机加工工艺，例如，铣削工艺。因此，该方法可以包括将物品以多种不同的方位安装在机床内，并且在所述多个不同的方位上对物品进行机加工。
可以借助加法制造工艺已经至少部分地在物品中形成所述至少一个(一组)安装特征。因此，加工所述至少一个(一组)安装特征可以包括对所述一个或者多个(一组或者多组)安装特征进行精整。这可以包括去除位于所述至少一个(一组)安装特征上的材料。所述至少一个(一组)安装特征有可能全部是在第二制造工艺期间形成的。
所述至少一个第一特征和/或所述至少一个第二特征有可能全部是在第二制造工艺期间形成的。任选地，可以借助加法制造工艺已经至少部分地在物品内形成所述至少一个第一特征和/或所述至少一个第二特征。因此，加工所述至少一个第一特征和/或所述至少一个第二特征可以包括对所述至少一个第一特征和/或所述至少一个第二特征进行精整。这可以包括去除位于所述至少一个第一特征和/或所述至少一个第二特征上的材料。因此，所述至少一个第一特征和/或所述至少一个第二特征上可以设有过量的材料，在第二制造工艺期间去除所述过量的材料。因此，当该方法包括借助加法工艺形成物品时，该步骤可以包括将过量的材料至少添加到所述至少一个第一特征和/或所述至少一个第二特征上。所述过量的材料可以是对于成品最终所需的材料来说过量的材料。
物品可以包括至少一个牙齿修复体。物品可以包括至少一个由种植体支承的牙齿修复体。牙齿修复体可以是牙桥。牙齿修复体可以是单齿修复体，诸如种植体支承的基台(abutment)或者牙冠。可以将其他材料添加到牙齿修复体上，从而对修复体进行精整。例如，可以添加瓷贴面(porcelain)或者牙冠以提供美学上更加相似于真牙的装饰体(finish)。
所述至少一个第一特征和/或所述至少一个第二特征可以是与另一个物体接合的牙齿修复体的一部分。这些特征需要与其他物体的良好配合。由于很多原因确保良好配合是很重要的，例如，结构上的原因，从而减小牙齿修复体失效的几率。确保良好配合以便避免出现会存留细菌的缝隙也是重要的。例如，该方法可以包括机加工一区域，该区域将会与准备接纳所述修复体的牙齿(通常称作患者口中的“预备体”)接合或者与患者下颌中的种植体接合。
物品可以包括多个连接在一起的制品。应当理解的是，随后可以将制品彼此分离开。因此，可以同时形成和加工多个制品。由于它们是连接在一起的，所以可以一起运送它们并且将它们一起安装在用于实施第二制造工艺的机器上。
物品可以包括至少一个制品和至少一个其上设有所述至少一个(一组)安装特征的构件。因此，安装特征可以与制品分开设置。应当理解的是，可以在所有需要所述构件的加工之后，随后将所述至少一个构件与制品分开。所述构件可以是夹持构件(例如，夹紧构件)，可以在第二制造工艺期间借助所述夹持构件夹持(例如，夹紧)物品以限定和保持它的位置。优选地，还在所述构件上形成任何预先形成的(一组或者多组)初始安装特征。所述至少一个构件可以包括中心轮毂(hub)，围绕所述中心轮毂布置有所述至少一个制品。
可以借助所述至少一个构件将多个制品连接在一起。
多个制品可以包括多个牙齿修复体。例如，多个制品可以包括多个牙齿基台。
借助加法制造工艺以初始状态形成的物品可以包括至少一个(一组)预先形成的初始安装特征(即，与已经提到的特征不同的(一组或者多组)特征)。第二制造工艺可以包括借助预先形成的(一组或者多组)初始安装特征将物品安装在夹持装置中。然后，第二制造工艺可以包括对位于物品上的所述至少一个第一特征和至少一个(一组)安装特征进行加工。
和上面描述的至少一个(一组)安装特征一样，可以将预先形成的(一组或者多组)初始安装特征构造成用于限定物品在机器操作空间内的位置，从而不再需要在对物品进行操作之前探测物品以确定其位置。上面提到的与所述至少一组安装特征有关的特征也适用于所述预先形成的(一组或者多组)初始安装特征。
对于将被加工的所述至少一个特征(例如，所述至少一个第一特征)的位置，会有两个主要误差源。一个误差源是将被机加工的至少一个特征相对于预先形成的(例如，一组或者多组)初始安装特征(以及因此相对于机器的夹持装置)的位置的不确定性。这个误差取决于加法制造工艺的准确性。因此，这些误差会根据加法制造工艺的准确性而变化，但是通常是已知的并且针对所使用的工艺而加以限定。另一个误差源是物品对应机器的夹持装置的位置可重复性(其可以由预先形成的(例如，一组或者多组)初始安装特征和位于夹持装置上的相应特征的构造来规定)。优选地，将预先形成的(例如，一组或者多组)初始安装特征构造成使得i)零件(例如，所述的将被机加工的至少一个第一特征)的位置的不确定性与ii)物品的位置可重复性的比率不大于50：1，更优选地不大于10：1，特别优选地不大于5：1，例如，不大于4：1，例如，不大于1：2。应当理解的是，可以测量零件位置的不确定性和物品的位置可重复性，作为位置公差直径。
因此，优选地，构建该方法并且例如构建物品的预先形成的(例如，一组或者多组)初始安装特征以及夹持装置，使得当物品安装在夹持装置中时，已知待加工的至少一个第一特征在机器操作空间中的位置是在所需的(例如预定的)公差范围内，并且例如在100μm(微米)的位置公差直径范围内，更优选地在50μm(微米)的位置公差直径范围内。
任选地，可以在物品的与预先形成的(一组或者多组)初始安装特征相对的侧面上形成所述至少一个(一组)安装特征。可以是这样的，通过借助预先形成的(一组或者多组)初始安装特征然后借助所述至少一个(一组)安装特征来安装物品，可以在第一和第二相对侧面上对物品进行加工。因此，该方法可以包括翻转物品，从而然后将物品安装到它的至少一个(一组)安装特征上。
可以借助物品的至少一个(一组)安装特征将物品重新安装到与以下夹持装置相同的夹持装置上：应用该夹持装置借助物品的预先形成的(一组或者多组)初始安装特征来安装物品。更具体地，夹持设备可以具有一个或者多个(一组或者多组)特征，所述特征被构造成与物品上的预先形成的(一组或者多组)初始安装特征以及所述至少一个(一组)安装特征相匹配，从而在第二制造工艺期间保持并限定物品的位置。将物品借助其至少一个(一组)安装特征重新安装到用于借助物品的第一(组)安装特征来安装物品的夹持装置的相同(一组或者多组)特征上。因此，预先形成的(一组或者多组)初始安装特征和所述至少一个(一组)安装特征可以是相同的。
如上所述，所述至少一个(一组)安装特征和所述至少一个(一组)预先形成的初始安装特征可以设置在物品的基本上相对的表面上。可以将所述至少一个(一组)安装特征和所述至少一个(一组)预先形成的初始安装特征构造成：使得在其内加工第二特征的机加工空间的至少一部分与在其内加工第一特征的机加工空间重叠。因此，可以将不同的(多组)安装特征布置成使得当使用每个(每组)安装特征来安装时使用基本上相同的机器空间。换句话说，可以将所述至少一组预先形成的初始安装特征和所述至少一组安装特征构造成使得物品基本上占据机床仪器的相同空间，当借助所述至少一组预先形成的初始安装特征和所述至少一组安装特征将物品安装在夹持装置中时所述机床仪器对物品进行处理。特别地，当借助所述至少一组预先形成的初始安装特征来安装物品时由物品所占据的空间(特别地，例如，由物品的至少一个制品所占据的空间)可以基本上与当借助所述至少一组安装特征来安装物品时由物品所占据的空间(特别地，例如，由物品的至少一个制品所占据的空间)重叠，例如重叠至少50％，更优选地重叠至少75％，特别优选地重叠至少85％。这能够减小实施加工的机器的体积，所述加工需要校准或者为其生成误差图。
根据本发明的另一方面，提供通过加法制造工艺制成的物品，所述物品包括在加法制造工艺之后通过第二制造工艺形成的至少一个安装特征，所述第二制造工艺不同于加法制造工艺。
根据本发明的另一方面，提供通过本文所描述的方法制成的制品或者物品。
根据本发明的另一方面，提供制造牙齿修复体的方法，所述方法包括：i)借助加法工艺形成处于初始状态的牙齿修复体主体，所述牙齿修复体主体包括具有至少一组位置特征的支座；ii)借助支座的至少一组位置特征将处于初始状态的牙齿修复体主体安装到机床中；以及iii)从牙齿修复体主体的基本上相对的第一侧面和第二侧面两者上对牙齿修复体主体进行机加工，从而将牙齿修复体主体转变为二级状态。
因此，本发明的方法在不同阶段使用不同的制造技术从而以高效的方式形成精确的牙齿修复体。
使用加法工艺能够比从固体坯料机加工整个牙齿修复体主体更为有利，因为前者需要的材料明显地更少并且耗费的时间也会更少。使用加法工艺还能够形成单独使用机加工工艺无法实现的几何形状。
设置位置特征能够不再需要为确定牙齿修复体主体在机床内的位置而进行探测。位置特征能够确保当把牙齿修复体主体安装在机床内时牙齿修复体主体的位置是已知的。
步骤iii)可以包括从牙齿修复体主体的第一侧面对牙齿修复体主体进行机加工，对初始状态的牙齿修复体进行重新取向，以及，然后从初始状态的牙齿修复体主体的第二侧面对牙齿修复体主体进行机加工。
处于初始状态的牙齿修复体主体可以包括至少两组位置特征。在从牙齿修复体主体的第一侧面对其进行机加工期间借助第一组位置特征，并且在从牙齿修复体主体的第二侧面对其进行机加工期间借助至少第二组位置特征，可以将牙齿修复体主体安装到机床内。
在从牙齿修复体主体的第一侧面对其进行所述机加工期间，可以对所述至少第二组位置特征至少部分地进行机加工。
在加法工艺期间可以至少部分地形成所述至少第二组位置特征。因此，可以对所述至少第二组位置特征进行机加工，以便提供所述至少第二组位置特征的最终形状。
可以借助牙齿修复体主体的第一组位置特征和至少第二组位置特征将牙齿修复体主体安装在机床内，安装到同一组机床安装特征上。
所述至少一组位点特征可以包括至少一组运动学安装特征。
牙齿修复体主体可以包括用于与患者下颌内的种植体接合的至少一个接口(从而将牙齿修复体定位在患者的下颌内)，所述接口位于牙齿修复体的所述第一侧面和第二侧面之一上。
所述至少一个接口(牙齿修复体主体的与患者下颌内的种植体相匹配的区域)具有非常精确的光洁度是重要的。如果没有这样精确的光洁度，接口和种植体之间的配合会是不正确的，这会导致牙齿修复体无法适当地固定在患者下颌内。
因此，在牙齿修复体主体的初始状态，所述至少一个接口可以形成有过量的所需材料。该方法可以进一步包括对所述至少一个接口进行机加工，以便去除所述过量材料的至少一些。
可以沿着牙齿修复体主体间隔地设置多个接口。当牙齿修复体是牙桥时尤其是这样。已经发现，如果没有准确地形成多个接口，例如，如果接口之间的间隔不同于患者下颌内的相应支座之间的间隔，则当牙齿修复体主体固定就位时它就会扭曲。这种扭曲会导致在牙齿修复体主体内产生应力，所述应力会进而导致在种植体上产生不希望的应力。种植体上的这种应力会给佩戴者造成不适并且使牙齿修复体主体容易自身松动或者甚至失效。
因此，该方法可以包括对所述多个种植体接口中的至少一个接口进行机加工以便去除过量的材料，由此操纵所述多个种植体接口相对于彼此的相对位置。
可以在牙齿修复体主体的第一侧面上设置所述至少一个种植体接口。
所述至少一个接口可以是用于与固定到患者下颌内的种植体接合的种植体接口。
处于其初始状态的牙齿修复体主体可以包括用于接纳紧固件的至少一个孔，所述紧固件用于将牙齿修复体主体固定到患者下颌内的种植体上。应当理解的是，为了确保牢固配合，紧固件头部与牙齿修复体主体相邻接所抵靠的表面要求高水平的光滑度。因此，该方法可以包括对所述至少一个孔进行机加工以便提供所述至少一个孔的最终形状。
可以从牙齿修复体主体的所述第二侧面对所述至少一个孔进行机加工。
加法工艺可以包括选择性激光熔化/烧结工艺。
牙齿修复体可以是牙桥。牙齿修复体可以是种植体支承的牙桥。
牙齿修复体主体可以形成牙齿修复体的最终外部形状。任选地，牙齿修复体主体可以是框架，可以在所述框架上形成外部结构以便提供牙齿修复体的最终外部形状。因此，该方法可以包括将外部结构添加到所述框架上。外部结构可以包括瓷贴面层。
本申请描述了制造物品的方法，包括：应用逐层构建物品的第一制造工艺(例如，加法制造工艺)形成处于初始状态的物品，包括形成至少一个第一(例如，第一组)安装特征；实施第二制造工艺以便将物品转变成第二状态，包括借助所述至少一个第一(例如，第一组)安装特征将物品安装在夹持装置中，加工物品上的至少一个特征，以及加工(例如，形成或者精整)物品上的至少第二(例如，第二组)安装特征，借助所述至少第二(例如，第二组)安装特征重新安装物品，以及加工物品上的另一特征。
因此，加法制造工艺可以用于形成物品的主体，并且第二制造工艺可以用于完成物品的特定方面或者特征。使用至少第一安装特征和第二安装特征(例如，第一组和第二组安装特征)使得能够以多个不同的方位安装零件，并且意味着例如能够容易地加工物品的不同侧面，甚至是借助从相同方位靠近物品的工具进行加工。结果，能够降低用于加工物品所需的机械的复杂性。例如，这能够意味着可以应用具有有限的旋转自由度的机械来加工物品，并且能够真正地不再需要任何旋转自由度。这不仅能够减少所涉及的机械的成本、所涉及的机械的可能尺寸，而且还意味着可以减小或者完全避免由旋转轴所引入的任何不精确性。实际上，这能够意味着用于实施第二加工操作的机械可以仅仅是三线性轴机器。
在物品上设置安装特征能够减少或者免除对于进行探测以确定牙齿修复体主体在机床内位置的需要。所述安装特征能够确保当把物品安装在机床内时物品的位置是已知的。因此，可以把安装特征描述为限定安装特征的位置。应当理解的是，位置可以包括人工制品的位置和方位。
而且，加工所述至少第二(例如，第二组)安装特征(其用于将物品重新安装到第二位置和/或方位)意味着：当应用所述至少第二组特征安装时被加工的特征相对于当使用第一(例如，第一组)安装特征安装时被加工的那些特征的位置的精确度是由形成所述至少第二(例如，第二组)安装特征的第二加工机器的精确度规定的，而不是由第一加工的精确度规定的。
本申请还描述了制造种植体支承的牙齿基台的方法，其包括：构建基台，所述基台包括借助激光烧结工艺由粉末材料逐层形成的用于与种植体构件接合的零件。所述方法可以包括在所述激光烧结工艺之后加工基台的至少一部分。
所述加工可以包括从基台上去除材料，例如，借助机加工进行去除。该方法可以包括对用于与种植体构件接合的零件进行加工。加工可以包括：在所述激光烧结工艺之后，将基台安装在用于在所述加工期间夹持基台的装置中。激光烧结工艺可以包括构建与基台相连接的支座，借助所述支座将基台安装在用于在所述加工期间夹持基台的装置中。优选地，将基台和支座构造成使得当将基台安装在用于在所述加工期间夹持基台的装置中时，基台的纵轴以及任选地例如用于与种植体构件接合的零件的轴线与用于加工基台的工具(例如切割工具)是平行的，所述的基台的纵轴例如可以是与基台的任何现成的或者还未形成的孔的轴线平行的或者甚至重合的(穿过所述孔可以接纳种植体螺钉或者接纳用于紧固种植体螺钉的螺丝刀)。激光烧结工艺可以包括构建多个与同一支座相连接的基台。可以将多个基台中的至少两个基台，优选全部基台都定向成使得它们的用于与种植体构件接合的零件以相同方向取向，例如，使得它们的纵轴相互平行。
附图说明
下面将参考附图描述本发明，作为一个示例性的实施例，其中：
图1示意性地示出了用于形成物品的选择性激光烧结机；
图2示意性地示出了附接至支承种植体的牙桥的横截主视图；
图3示意性地示出了处于初始状态的牙桥框架的底视图；
图4示意性地示出了处于初始状态的牙桥框架的顶视图；
图5是示出根据本发明的方法的流程图；
图6示意性地示出了制造期间附接至构建板(build plate)的激光烧结框架的横截侧视图；
图7示意性地示出了制造期间使用运动学支座夹紧的处于初始状态的框架；
图8示意性地示出了制造期间对种植体接口的机加工以及对运动学安装特征的机加工；
图9示意性地示出了对螺钉沉孔进行的机加工，所述螺钉沉孔被加工到框架底侧中；
图10a和图10b示意性地示出了包括多个基台的物品的底视图，所述多个基台连接至处于初始状态的中心轮毂；以及
图11a和图11b示意性地示出了图10所示物品的顶视图。
具体实施方式
下面的描述提供了如何应用本发明来制造种植体支承的牙桥的实施例。应当理解的是，种植体支承的牙桥是特定类型的牙齿修复体，其在使用时被紧固至多个已经植入患者下颌内的牙齿种植体，从而将牙齿修复体保持在患者口腔内。通常，种植体支承的牙桥用于代替多颗牙齿。种植体支承的牙桥通常由金属基础结构制成，在装配之前将瓷贴面添加到牙桥的基础结构上以便为牙桥提供希望的成品形状和外观。牙桥的基础结构通常称作“框架”或者“超级结构”。
应当理解的是，本发明并不限于制造种植体支承的牙桥，还可以用于例如制造其他类型的牙齿修复体，诸如单齿修复体，例如种植体支承的基台(如图10a，10b和图11a，11b中所示的)或者牙冠。但是，总体而言，本发明也不限于牙齿修复体。而是，本发明可以用于制造大范围的不同类型的制品，诸如其它类型的医学种植体、航空零件和珠宝。
应当理解的是，需要精确地制造种植体支承的牙桥，从而确保牙桥在患者口腔内提供舒适和持久的配合。已知可以使用机床(诸如CNC铣削机器)由足够体积的坯料生产牙桥的框架，以至于能够对整个框架进行一体地机加工。应当理解的是，对于种植体支承的牙桥而言，坯料通常是金属固体块，所述金属例如是钛或者钴铬合金。还可以使用其他材料，例如氧化锆，但是在这个例子中，在氧化锆主体和种植体之间有时需要金属联接构件。不管怎样，这种铣削/机加工技术都会导致形成高精确度的框架，但是费时、昂贵而且涉及明显的材料浪费。
根据本发明所描述的实施方式利用加法工艺生产初始形式的牙桥框架，然后利用减法工艺对框架进行精整，例如用以提高表面光洁度和/或特定特征的精确度。例如，如下文中更加详细解释的，使用机加工工艺对牙齿修复体主体的第一侧面和第二侧面的至少选择性部分进行精整使其达到高的精确度。使用加法工艺比由固体坯料机加工整个牙齿修复体主体更为有利，因为前者需要的材料明显更少而且耗费的时间也更少。
图1示出选择性激光烧结/熔化机的构建室210的典型布置。构建室210限定位于可降低的构建平台230上方的空间220。构建室220包括粉末分配和涂覆仪器240，用于将粉末250铺洒在构建平台230的表面上。构建室210顶壁中的窗口255使得激光束260被引导以照射铺洒在构建表面270上的粉末，从而选择性地烧结/熔化粉末，由此形成物品20的层体。可以通过控制器280(例如PC)来控制激光和可降低的平台230，所述控制器具有限定用于形成物品20的工艺的程序。所述程序能够基于待形成的零件的CAD数据来控制激光烧结工艺。特别地，CAD数据能够分成多个层体，每个层体都相应于将借助激光烧结工艺而形成的层体。
图2示出了如何将处于最终状态的完整的牙齿修复体(在这个例子中是牙桥2)附加在患者下颌5内的种植体4上。如图所示，牙桥2穿过牙龈11或者齿龈。如图所示，牙桥2包括框架12，将瓷贴面3的外层添加到框架12上，从而提供牙齿修复体的最终外部形状。图2示出种植体/框架接口6，其是框架12和种植体4彼此接合所在的区域。这是框架12的将被精整到高精确度的表面的一部分。如图所示，牙桥2包括一系列形成在牙桥框架12中的沉孔8，种植体螺钉10可以定位在所述沉孔8中。沉孔8包括上部13和下部15。下部15具有比上部13更小的半径，并且，特别地，下部15具有比螺钉10的头部更小的半径，螺钉10用于将牙桥2紧固至种植体4。如图所示，当把螺钉10穿过沉孔8拧紧到种植体4中时，螺钉10牢固地将沉孔8并且因此将牙桥2紧固至种植体4。
图3和图4分别示出物品20的底视图和顶视图，物品20包括根据本发明的方法制成的处于其初始状态的牙桥框架12。框架12的最下表面包括过量材料14形成的圆盘/套筒样的凸起，从所述凸起对框架12的种植体接口进行机加工。物品20还包括位置轮毂22，位置轮毂22包括限定物品上表面上的第一运动学支座的三个V型槽特征18。如下文中所描述的，三个V型槽特征18用于借助机床夹具25将物品20并且因此将牙桥框架12准确地定位在机床仪器空间内的已知位置和方位上(下文中将对此进行更加详细的描述)。图中还示出，位置轮毂22还包括两个方位孔17，它们一直延伸穿过位置轮毂22。如下文中所描述的，这些孔17可以用于确保牙桥框架12在机床夹具25中处于正确的方位。位置轮毂22位于牙桥框架12齿弓的内侧上，其中位置轮毂22和牙桥框架12通过三个大体上圆柱形的连接器21相附接。
图5是示出根据本发明的一个实施方式制备种植体支承的牙桥2的方法的流程图。下面将参考图6至图9解释所示步骤的每一个。
在第一个步骤110中，使用快速制造工艺制造处于其初始状态的牙桥框架12，在这个方法中，所述快速制造工艺是选择性激光烧结工艺。应当理解的是，选择性激光烧结工艺包括使用选择性激光烧结机反复地在物品20上增加粉末材料的层体，所述选择性激光烧结机例如是图1中示意性地示出和前面所描述的机器。将高强度的激光聚焦在粉末材料的区域上，所述区域相应于用于合适层体的物品20的合适形状，从而将粉末粘接起来。接着，降低其上发生烧结的表面，使得当接下来施加粉末材料时，激光可以聚焦在同一高度，但是围绕穿过粉末的合适路径进行扫描。
图6显示了处于初始状态的预先机加工的框架12，其是已经借助选择性激光烧结构建成的，但是仍然位于构建板24上。该图示出牙桥框架12的横截面图，显示了沉孔8在牙桥框架12的结构中的位置。牙桥框架12靠在支承结构23上，支承结构23是密度小于框架12的烧结材料网，但是其具有足以支承牙桥框架12和防止受到其自身重量和内在热应力作用而发生扭曲的强度；在本文中支承结构23也称作脚手架或者支承网。应当理解的是，虽然没有示出，但是构建板24可以明显大于正在制造的牙桥框架12，并且，由此可以允许同时构建数个牙桥2。
第二个步骤120是在完成选择性激光烧结工艺之后，并且该步骤包括从选择性激光烧结仪器上取下构建板24和牙桥框架12并且为它们做好机加工的准备。所述准备可以包括各种任选的阶段，例如，将牙桥框架12与支承网23和构建板24一起放置在工业炉中，为的是可以实施应力消除的热处理循环。然后通过切割支承结构23将牙桥框架12从构建板24上取下，并且借助钳子和摩擦旋转工具去除结构23上的任何剩余部分。然后对牙桥框架18进行喷砂处理，从而使整个表面更加光滑。由于支承结构23的剩余部分保留在牙桥上，所以即使在喷砂处理之后，牙桥框架12的与支承结构相连接的一侧有时仍然会比相对一侧明显更加粗糙(例如取决于喷砂处理前摩擦工具的使用)。如图所示，在物品20的设置有支承结构23的表面上发现存在将要借助机床去除的过量材料14。
如前所述，对处于其初始状态的牙桥框架12的机加工可以是多阶段工艺，因为牙桥框架12可能需要特征从相反方位被机加工。
如图7所示，接下来的步骤130包括将处于其初始状态的牙桥框架12安装到机床仪器(例如电脑数控(CNC)的铣削机器)的安装结构上，在这个例子中所述安装结构是夹具25。图7示意性地示出物品20的视图，物品20包括处于其初始状态的被与位置轮毂22接合的夹具25夹紧就位的牙桥框架12。夹具25包括底座27，底座27具有位于其上表面30上的三个半球形凸起28。将凸起28布置成使得它们能够与牙桥2上的第一组运动学安装特征18接合，由此便于将框架12运动学安装到夹具25上。夹具25还包括与位置轮毂22接合的上夹紧构件26，以便将位置轮毂22推压到底座27中，由此牢固地将物品20保持就位。在这种情况下，上夹紧构件是延伸穿过位置轮毂22中的孔29的螺钉26，以便它的螺纹(未示出)与底座构件27中的配合螺纹相接合，并且当拧紧螺钉26时螺钉26的头部将位置轮毂22的运动学特征18推压到底座27的运动学特征28中。夹紧物品20，以便待机加工的表面是面朝上的。
接下来，在步骤140中，如图8所示，为了形成种植体接口6，使用计算机数控(CNC)机床仪器的第一切割工具31对过量材料14进行机加工。同样，应用CNC机床仪器的第二切割工具33对形成第二运动学支座的三个V型槽19(仅示出其中的两个)进行铣削，从而在位置轮毂22中形成它们(但是，应当理解的是，也可以使用相同的第一切割工具)。虽然该图示出同时工作的第一切割工具31和第二切割工具33，但是并不一定要是这种情况。事实上，机床仪器可以仅仅具有一个主轴，在这种情况下，可以在任一时刻仅仅使用一个工具。
第一组运动学安装特征18和位于夹具的底座27上的相应运动学安装特征28之间的配合将这些特征定位在已知位置，藉此可以简单地确定过量材料部分14的位置。因此，不再需要为了在进行机加工之前确定这些特征的位置而对物品20进行探测。特别地，在这个实施方式中，将该方法，特别是将运动学特征18构造成：使得已知基台12的位置(更具体地，过量材料部分14的位置)是在100μm(微米)的位置公差直径范围内。激光烧结工艺的精确度能够使得每个基台12相对于运动学安装特征18的位置的不确定性是在80μm(微米)的位置公差直径范围内，并且组件的位置可重复性是在8μm(微米)的位置公差直径范围内。因此，i)每个基台12相对于运动学安装特征的位置的不确定性与ii)运动学安装特征的可重复性的比率是10：1。
当然，然而，如果需要可以进行所述探测，例如用于确定物品的至少一部分的位置，但是，任何所述探测操作都可以大大简化并且耗时显著减少，与不设置这种运动学安装特征18的情况相反。应当理解的是，机床还可以接收有关物品20上的这些特征的位置的数据或者信息。所述数据可以是为物品定制的，或者对于多个物品可以是标准的。而且，并不一定需要设置所述预先形成的初始运动学安装特征18，在这种情况下，如果第一特征在物品上的位置是重要的(如这个例子中的情况)，则可以使用替代工艺(例如，探测操作)来确定物品在机床的操作空间中的位置。
该方法中的下一个步骤150包括从夹具25上取下框架12，将其倒置(例如，将其翻转)，然后以所述相反方位将其重新安装在夹具25中。在这个方位上，使用形成第二运动学支座的三个刚刚机加工而成的V型槽19夹紧框架12。
如图9中详细示出的，该方法中的倒数第二个步骤160包括第二机加工阶段，在该阶段中，使用第一切割工具31在框架12中机械加工出沉孔8。而且，由于第二运动学安装特征19是在与加工种植体接口特征相同的第一机加工阶段期间被机加工的，因此这些沉孔8将相对于由过量材料14机加工而成的种植体接口特征6精确地定位。这是重要的，目的是确保沉孔与种植体对齐，从而避免在将基台连接至种植体的螺钉上施加过大的弯曲力。在这个实施方式中，完全借助机加工步骤形成沉孔。但是，应当理解的是，并不一定需要是这样。例如，可以在前面的加法制造工艺期间已经至少部分地形成沉孔。
而且，应当理解的是，将第一运动学支座18和第二运动学支座19构造成使得：当借助运动学支座18、19中的每一个将物品20安装在夹具25中时，物品20占据大致相同的机加工体积。特别地，例如，如图8和图9所示，当借助第一运动学安装特征进行安装时制品(即牙桥框架12)所占据的空间基本上与当借助第二运动学安装特征进行安装时制品(即牙桥框架12)所占据的空间重叠(例如，重叠至少50％，在这个例子中重叠至少80％)。因此，这减小了需要被校准的机床的体积，并且减小了在机床的不同空间中在控制或者精确度方面不一致所导致的影响。
最后的步骤170包括从机床上取下框架12。从框架12上分离下来位置轮毂22和连接器21，手动磨平所述连接器的任何残余物。然后可以将瓷贴面3的层体添加到框架12上，从而在它被种植到患者下颌内之前形成完整的牙桥2。
在上面描述的实施方式中，借助激光烧结工艺在位置轮毂22的上表面中形成第一组运动学安装特征18。这帮助将物品20定位安装在机床仪器内，并且能够减少/免除对于在进行机加工步骤之前探测物品20以找到其位置的需要。但是，并不一定需要是这样。事实上，并不一定需要精确地控制在第一机加工步骤期间形成的特征的位置。而是，可能会仅仅需要精确地控制在第二机加工步骤期间在物品的相对一侧上形成的特征相对于在第一机加工步骤期间形成的特征的位置。即使确实需要精确地控制在第一机加工步骤期间形成的特征的位置，就算是没有这些运动学特征也能够实现，例如，可以在第一机加工步骤之前探测物品的位置。
在上面描述的实施方式中，如图8所示，在第一机加工阶段期间从头开始形成第二组运动学安装特征19。但是，并不一定需要是这样。例如，可以在激光烧结工艺期间形成第二组运动学特征的形状的主体。在这种情况下，只需要应用第一机加工阶段期间的机床对它们进行精整。这样将会清除掉支承结构23存在于第二组运动学安装特征19上的任何证据，并且使得机床仪器能够得知它们相对于在第一机加工阶段期间机加工而成的特征的精确位置。
图10a和10b以及图11a和11b分别示出根据本发明的另一实施方式的物品20’的底视图和顶视图，物品20’是由粉末钴铬合金借助激光烧结工艺制成的，其包括多个单独的基台12’，每个基台12’都借助连接杆21’附接至公共的位置轮毂22’。如图所示，每个基台12’的最下表面都包括过量材料14’形成的圆盘/套筒样凸起，仍然将借助机加工从所述凸起形成基台12’的种植体接口6’。这些图中还示出，在位置轮毂22’的一个侧面上，设置有三个限定第一运动学支座的V型槽特征18’。以与上面所描述的相同的方式，可以使用三个V型槽特征18，以便借助机床夹具25以已知的位置和方位将物品20’精确地定位在机床仪器空间中。这些图中还示出，位置轮毂22’还包括两个一直延伸穿过位置轮毂22’的总体取向孔17’。如下文中所描述的，这些孔17’可以用于确保物品20’在机床夹具25中正确地总体取向。以与上面所描述的相同的方式，当借助三个V型槽特征18’将物品20’安装在夹具25中时，不仅能够在过量材料部分14’中机加工种植体接口特征，而且能够在相同的第一机加工工艺期间(即，当借助由三个V型槽特征18提供的第一运动学支座安装物品20时)在位置轮毂的底侧上(即，在与其上设置第一组三个V型槽特征18的侧面相对的侧面上)机加工出限定第二运动学支座的第二组三个V型槽特征。然后，可以翻转物品20’并且借助刚刚机加工而成的三个V型槽特征和在物品20’的所述相对的侧面上铣削的其他特征(例如，沉孔8’)将物品20’重新安装到夹具25上，即使不探测物品20’，也能够通过借助第二运动学支座的三个V型槽特征安装物品20’来精确地定位物品20’相对于种植体接口的位置，所述三个V型槽特征是在与形成接口特征相同的机加工阶段期间形成的。如图所示，将所有基台12’都定向成使得它们的纵轴32是彼此平行的。而且，将基台和支座构造成使得当在后面的加工期间将物品20’安装在夹具中时，基台的纵轴32能够与切割工具的纵轴平行。

Claims (16)

1.一种制造物品的方法，包括：
获取借助加法制造工艺以初始状态形成的物品；以及
实施第二制造工艺以将所述物品转变成第二状态，所述第二制造工艺包括：
(a)将所述物品安装在机器的夹持装置中用于对所述物品进行操作，并且在所述物品如此地安装在所述夹持装置中的情况下，加工所述物品上的至少一个第一特征并且加工所述物品上的至少一个安装特征，并且相对于所述至少一个第一特征以已知方式约束所述至少一个安装特征的位置，以及
(b)借助所述至少一个安装特征将所述物品重新安装在所述机器的夹持装置中，并且在所述物品如此地重新安装在所述夹持装置中的情况下，加工所述物品上的至少一个第二特征，并且应用对所述至少一个安装特征相对于所述至少一个第一特征的位置的了解，相对于所述至少一个第一特征控制所述至少一个第二特征的位置。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述物品借助激光烧结工艺形成。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述至少一个安装特征已经借助所述加法制造工艺至少部分地形成在所述物品中。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述第二制造工艺是减法工艺。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述第二制造工艺是机加工工艺。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述至少一个安装特征包括运动学安装特征。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述物品包括牙齿修复体。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述至少第一特征和/或至少第二特征是将要与患者口腔内的另一个构件接合的特征。
9.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述物品包括连接在一起的多个制品，后来将所述多个制品彼此分开。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述多个制品包括多个牙齿修复体。
11.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述物品包括至少一个制品和至少一个构件，在所述至少一个构件上设置所述安装特征，随后将所述至少一个构件与所述至少一个制品分离开。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述多个制品经由所述至少一个构件连接在一起。
13.根据权利要求1或2所述的方法，其中，借助加法制造工艺以初始状态形成的所述物品包括至少一个预先形成的初始安装特征，并且，其中，所述第二制造工艺包括借助所述至少一个预先形成的初始安装特征将所述物品安装在夹持装置中，然后对所述物品上的所述至少一个第一特征和至少一个安装特征进行加工。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，将所述至少一个安装特征和所述至少一个预先形成的初始安装特征构造成位于所述物品的基本上相对的表面上。
15.根据权利要求13所述的方法，其中，将所述至少一个预先形成的初始安装特征和所述至少一个安装特征构造成使得：当借助所述至少一个预先形成的初始安装特征以及借助所述至少一个安装特征将所述物品安装在所述夹持装置中时，所述物品占据着对所述物品进行加工的机床仪器的大致相同的体积。
16.通过如权利要求1至15中任一项所述的方法制造的物品。
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