CN104470463B - 用于制造制品的方法 - Google Patents

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Abstract

一种制造制品的方法，所述方法包括：获取使用增材制造过程形成的处于初始状态的制品，所述制品包括至少一组安装特征；执行第二制造过程以将所述制品转变到第二状态，这包括经由所述至少一组安装特征将所述制品安装在机器的保持装置中以对该制品进行操作，其中所述制品在机器操作体积中的三个线性自由度和三个旋转自由度的位置和方位是已知的并且依靠所述安装特征和所述保持装置的相互作用进行限定，以及处理所述制品上的至少一个特征。所述至少一个安装特征包括动态安装特征，所述动态安装特征与所述机器的所述保持装置上的对应动态安装特征接合。

Description

用于制造制品的方法
技术领域
本发明涉及一种用于制造制品例如包括至少一个牙齿修复物的制品的方法。
背景技术
使用快速制造技术来生产各种不同零件变得更加广泛。特别是，逐层构建零件的技术变得更加为人了解并且被使用在工业中以制造定制零件。选择性激光烧结法是一种这样的快速制造技术，通过所述选择性激光烧结法可以由粉末材料例如金属粉末逐层构建产品。例如，可以将一层粉末材料施加在激光烧结机器的机床上，并且然后控制激光以使所述粉末材料的选择部分烧结或者熔融，从而形成所述零件的第一层。然后将另一层粉末施加在顶部并且再次控制激光以使所述零件的另一层烧结或者熔融。重复该过程直到形成整个零件。然后从粉末床上移除所形成的零件。这种技术是熟知的并且例如描述在EP1021997和EP1464298中。
与诸如从坯料或毛坯铣削零件之类的更传统的技术相比，这种技术提供了更加快速的制造，并且便于制造更加复杂的零件并能够有助于使材料浪费最少。结果，更加希望使用这种技术来制造零件。实际上，使用这种技术来形成牙齿修复物特别是牙齿框架(其通常是复杂的预定零件)是已知的。
然而，由这种技术制得的产品有时候需要进一步的操作以改变单独由快速制造技术无法实现的零件上的某些特征的精确度和/或表面光洁度(surface finish)。
EP1974688公开了这样的一种技术，其中采用快速原型法在框架内形成多个牙齿假体，所述框架保持在精加工机床中。WO2011/124474公开了固定夹具和连接器结构以将半成品零件夹持在精加工机床中，所述半成品零件由选择性激光烧结法形成。EP2238941公开了由快速原型法形成的钻孔样板，其中使用参考点来将所述钻孔样板定位在铣床中以进行后续处理。
在本申请的优先权日之后公开的WO2012/064257公开了一种包括上部结构的牙桥中间结构，所述上部结构包括连接件，所述连接件包括用于将所述牙桥中间结构连接至刀具的连接装置。
发明内容
本发明描述了一种通过增材制造过程来制造制品的方法，所述制品包括至少一个(例如一组)安装特征，并且所述安装特征在随后被安装在机床的保持装置中时将所述制品的位置控制到已知的位置和方位。
根据本发明的第一方面，提供了一种制造制品的方法，所述方法包括：获取使用增材制造过程形成的处在初始状态的制品，所述制品包括至少一个(例如一组)安装特征；执行第二制造过程以将所述制品转变到第二状态，这包括经由所述至少一个(例如一组)安装特征将所述制品安装在机器的保持装置中以对所述制品进行操作，其中所述制品在机器操作体积中的例如三个线性自由度和三个旋转自由度的位置和方位依靠所述至少一个(例如一组)安装特征和所述保持装置的相互作用进行约束(并且例如是已知的并且依靠所述至少一个(例如一组)安装特征和所述保持装置的相互作用进行限定)，以及处理所述制品上的至少一个特征；
因此，所述增材制造过程可以被用来形成所述制品的大部分(bulk)，并且所述第二制造过程可以被用来完成所述制品的某些方面或特征。设置限定所述制品在所述机器操作体积中的位置的至少一个安装特征能够避免需要在对所述制品进行操作之前探查所述制品以确定其定位。所述至少一个安装特征可以确保所述制品的位置和方位在其被安装到所述机器中时是已知的。特别是，其可以确保以已知的方式约束三个正交自由度中的横向位置(lateral position)和围绕三个正交旋转轴的旋转方位。因此，所述至少一个安装特征可以被描述为位置限定安装特征。这可以意味着所述制品上的所述至少一个特征的所述处理可以立即进行而无需要求检查制品的定位的耗时的位置和/或方位识别操作，例如无需探查所述制品以找到其定位。
在准备被处理的所述至少一个特征的位置可能存在两个主要误差来源。一个误差来源可能是准备被机加工的所述至少一个特征相对于所述至少一个(例如一组)安装特征(并且因此相对于所述机器的所述保持装置)的位置的不确定性。这种误差可能依赖于所述增材制造过程的准确度。因此，这种误差可能依赖于所述增材制造过程的准确度而变化，但是通常是已知的并且可以相对于所采用的过程进行限定。另一种误差来源可能是所述制品与所述机器的所述保持装置的位置可重复性(其可以受所述至少一个(例如一组)安装特征和所述保持装置上的对应特征的构造来限定)。优选的是，所述至少一个(例如一组)安装特征被构造成使得i)零件(例如准备被机加工的至少一个特征)的位置的不确定性与ii)所述制品的位置可重复性的比例不超过50:1，更优选不超过10:1，特别优选的是不超过5:1，例如不超过4:1，如不超过1:2。如应理解的那样，所述零件的位置的不确定性和所述制品的位置可重复性可以被测量为位置公差直径。
因此，优选的是，所述方法被构造成并且例如所述制品的所述至少一个(例如一组)安装特征和所述保持装置被构造成使得当所述制品被安装到所述保持装置中时，已知准备在所述机器的操作体积内处理的所述至少一个特征的定位处在所要求的例如所预定的公差内，例如处在100μm(微米)的位置公差直径内，更优选处在50μm(微米)的位置公差直径内。
所述至少一个(例如一组)安装特征可以被构造成使得在所述机器操作体积内沿着所有三个相互垂直的轴线的线性位置和围绕那些轴线的旋转方位是已知的，并且依靠所述至少一个(例如一组)安装特征与所述保持装置的相互作用进行限定。
例如，所述至少一个(例如一组)安装特征可以是动态安装特征。如将理解并且如例如在H.J.J.Braddick的“Mechanical Design of Laboratory Apparatus”,Chapman&Hall,London,1960第11-30页所描述的那样，动态设计涉及使用最少数量的约束来约束主体或特征的运动自由度，并且特别是涉及避免过度约束。这确保了所述制品相对于所述保持装置的高度可重复的定位，并且意味着所述制品将以可断定的已知方式保持在所述保持装置上。因此，所述动态安装特征可以与工具(例如机床)的所述保持装置上的对应动态安装特征接合以在所述制品上进行操作。
由于在机加工过程中经受的高度载荷的缘故，因此此前还没有考虑到使用动态安装特征来保持所述制品以进行机加工。因此，对为此目的而使用动态安装特征一直存在技术偏见。
所述制品还可以包括总体定向特征(gross orientation feature)，这些总体定向特征限制使用者能够将所述制品放置在所述保持装置上的总体定向。特别是，优选它们被构造成使得它们能够使所述制品只被放置在所述保持装置上的一个方位上。所述特征可以利用所述至少一个(例如一组)安装特征来提供。可选的是，它们被设置为独立于所述至少一个(例如一组)安装特征的独立特征。优选的是，所述总体定向特征没有干扰到由所述制品上的所述至少一个(例如一组)安装特征和所述保持装置上的对应特征的接合提供的所述制品的位置和方位的控制。
所述制品可以已经根据所述制品的计算机模型例如CAD模型通过所述增材制造过程构建。
因此，所述第二制造过程可以包括使用与所述制品的特征的位置有关的数据确定所述特征的所述定位。所述数据可以源自于计算机模型。因此，所述方法可以包括接收与所述制品的至少一些特征的位置有关的数据。
所述制品可以已经通过所述增材制造过程逐层构建。所述制品可以已经经通过激光固结过程如激光烧结或熔融过程(也被称为选择性激光烧结法或选择性激光熔融法)构建。可选的是，所述制品可以已经通过激光熔覆过程、熔融沉积成型(fused depositionmodelling，FDM)过程或电子束熔融过程构建。所述方法可以包括通过所述增材过程形成所述制品的步骤。
所述第二制造过程可以是减材过程。因此，处理所述至少一个第一特征包括从所述制品上移除材料。例如，所述机器可以是机床，并且其中所述第二制造过程包括对所述制品的至少一部分进行机加工例如铣削。
所述制品可以从多个侧面进行处理。例如，所述制品可以在相对两侧上进行处理。这可以通过将所述制品安装成其在多个侧面上可以被处理机器所接近来实现。这可以通过在所述第二制造过程期间翻转所述制品来实现。因此，所述第二制造过程可以包括处理所述制品的第一侧面并且随后翻转所述制品以对所述制品的另一侧进行操作。更具体地说，所述第二制造过程可以包括处理所述制品的第一侧并且随后翻转所述制品以在所述制品的相反侧上进行操作。这可以例如包括对所述制品的第一侧进行机加工，并且随后翻转所述制品以对所述制品的相反侧进行机加工。所述制品可以通过所述保持装置进行翻转。也就是说，所述保持装置可以具有旋转轴。
可能的是，在所述第二制造过程期间完全形成所述至少一个第一特征。可选的是，所述至少一个第一特征可以已经在所述制品中通过所述增材制造过程至少部分地形成。因此，处理所述至少一个第一特征可以包括对所述至少一个第一特征进行精加工。这可以包括移除所述至少一个第一特征上的材料。因此，所述至少一个第一特征可以提供有过量的材料，所述过量的材料在所述第二制造过程期间移除。因此，当所述方法包括通过增材过程形成所述制品时，这个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上。所述过量的材料可以是超过最终产品最后所需的量的材料。
所述制品可以包括至少一个牙齿修复物。所述制品可以包括至少一个植入物支撑的牙齿修复物。所述牙齿修复物可以是基台(abutment)。所述牙齿修复物可以是单个牙齿修复物，例如植入物支撑的基台或者齿冠。可以将其他材料添加至所述牙齿修复物上以对所述修复物进行精加工。例如，可以添加瓷釉或齿冠以提供在美学上更加类似于天然牙齿的光洁度。
所述第二制造过程可以包括对所述牙齿修复物的与患者口腔中的另一个物体例如另一个构件接口(interface)的部分进行机加工。这对于确保良好吻合(good fit)可能是重要的。确保良好吻合可能是重要的的原因有很多，例如对于在结构上用于降低牙齿修复失败的概率而言是重要的。确保良好吻合对于降低或者避免可能会藏有细菌的缝隙而言也可能是重要的。例如，所述方法可以包括对与制备用于容纳所述修复物的牙齿(在患者口腔中通常称为“prep”)或者患者额部中的植入物接口的区域进行机加工。所述牙齿修复物可以包括用于与患者口腔中的至少一个构件例如至少一个植入物构件接口的至少一个部分，并且所述第二制造过程包括对所述至少一个部分进行机加工。
所述制品可以包括结合在一起的多个产品。如将理解的那样，所述产品可以随后被彼此分开。因此，可以同时形成和处理多个产品。在它们结合在一起的时候，它们可以一起运输和一起安装在机器中以进行所述第二制造过程。
所述制品可以包括在上面设置有所述至少一个(例如一组)安装特征的至少一个构件和至少一个产品。因此，所述至少一个(例如一组)安装特征可以与所述产品分开地设置。如将理解的那样，随后所述至少一个构件可以在所述构件所需要的所有处理之后与所述产品分开。所述构件可以是保持构件(例如夹持构件)，所述制品可以通过所述保持构件而被保持(例如夹持)，以在所述第二制造过程期间限定并保持其定位。所述至少一个构件可以包括中央毂，所述至少一个产品围绕所述中央毂布置。
所述多个产品可以通过至少一个构件结合在一起。
所述多个产品可以包括多个牙齿修复物。例如，所述多个产品可以包括多个牙齿基台。
在所述制品在所述增材制造过程期间已经由位于所述制品的下侧上的脚手架支撑的情况下，在所述制品上处理所述至少一个特征可以在与所述脚手架的同侧上进行。
所述至少一个特征可以在所述第二制造过程期间在所述制品上在所述制品的设置有脚手架的表面上处理。
根据本发明的另一个方面，提供了一种制造制品的方法，所述方法包括：获取使用增材制造过程形成的处在初始状态的制品，所述制品包括至少一个安装特征；和执行第二制造过程以将所述制品转变到第二状态，这包括经由所述至少一个安装特征将所述制品安装在机器的保持装置中以对所述制品进行操作，以及处理所述制品上的至少一个特征；其中所述制品在所述增材制造过程期间已经由位于所述制品的下侧上的脚手架支撑，并且其中在所述第二制造过程期间在所述制品上在所述脚手架的同侧上处理所述至少一个特征。
所述制品在机器操作体积中的三个线性自由度和三个旋转自由度的位置和方位可以是已知的并且可以依靠所述至少一个安装特征和所述保持装置的相互作用进行限定。
所述至少一个安装特征可以包括动态安装特征，所述动态安装特征与机床的所述保持装置上的对应动态安装特征接合。
所述至少一个特征可以在所述第二制造过程期间在所述制品上在所述制品的提供有所述脚手架的表面上进行处理。
根据本发明的另一个方面，提供了制造牙齿修复物的方法，所述方法包括：i)通过增材过程形成处在初始状态的牙齿修复物主体，所述牙齿修复物主体包括具有至少一组定位特征的底座；ii)通过所述底座的所述至少一组定位特征将处在其初始状态中的所述牙齿修复物主体安装到机床中；和iii)从所述牙齿修复物主体的基本相对的第一和第二侧对所述牙齿修复物主体进行机加工，以将所述牙齿修复物主体转变到第二状态。
因此，本发明的方法在不同的阶段采用不同的制造技术以有效的方式来形成准确的牙齿修复物。
使用增材过程与由实心毛坯来机加工整个牙齿修复物主体相比是有利的，因为所述增材过程需要显著较少的材料并且还能够消耗较少的时间。而且还允许形成单独采用机加工过程不可能形成的几何结构。
所述定位特征的提供可以消除对探查以确定牙齿修复物主体在机床中的位置的需要。所述定位特征可以确保牙齿修复物主体的定位在其被安装在所述机床中时是已知的。
步骤iii)可以包括从所述牙齿修复物主体的所述第一侧机加工所述牙齿修复物主体，对处于初始状态的牙齿修复物进行重新定向，并且然后从所述处在初始状态的牙齿修复物主体的所述第二侧对所述牙齿修复物主体进行机加工。
所述至少一组定位特征可以包括至少一组动态安装特征。
所述牙齿修复物主体可以包括用于与患者颚部中的植入物接口(以将所述牙齿修复物定位在所述患者的颚部中)的至少一个界面，所述至少一个界面出现在所述牙齿修复物的所述第一侧和第二侧中的一个上。
所述至少一个界面(所述牙齿修复物主体的与患者颚部中所述植入物匹配的(区域)具有非常精确的光洁度可能是重要的。没有这种精确的光洁度，所述植入物与所述界面之间的吻合可能不足，并且可能导致所述牙齿修复物没有充分地固定在所述患者的颚部中。
因此，在所述牙齿修复物主体的初始状态，可以使用过量的所需材料来形成所述至少一个界面。所述方法可以进一步包括对所述至少一个界面进行机加工以移除所述过量的材料中的至少一些材料。
可以提供沿着所述牙齿修复物主体间隔开的多个界面。尤其是在所述牙齿修复物是植入物牙桥的情况下。已经发现，如果所述多个界面没有准确地形成，例如如果所述界面之间的间隔不同于患者颚部中的对应植入物之间的间隔，那么牙齿修复物主体在被固定入位时可能会变得扭曲。这种扭曲可能在所述牙齿修复物主体中导致应力，这样的应力又可能在所述植入物上导致不希望的应力。底座上的这种应力可能造成穿戴者的不适和所述牙齿修复物主体自行松脱甚至是失败的可能。
因此，所述方法可以包括对所述多个界面中的至少一个界面进行机加工以移除过量的材料，由此操纵所述多个界面相对于彼此的相对位置。
所述至少一个界面可以在所述牙齿修复物主体的所述第二侧上提供。
所述至少一个界面可以是用于与固定到患者颚部中的植入物接口的植入物界面。
处于其初始状态中的所述牙齿修复物主体可以包括至少一个钻孔，所述钻孔用于容纳用于将所述牙齿修复物主体固定至患者颚部中的植入物的紧固件。如将理解的那样，紧固件的头部紧靠所述牙齿修复物主体抵靠的表面可能需要高水平的光滑度以确保固定吻合。因此，所述方法可以包括对所述至少一个钻孔进行机加工以提供所述至少一个钻孔的最终形成。
所述至少一个钻孔的机加工可以从所述牙齿修复物主体的所述第一侧进行。
增材过程可以包括选择性激光熔融/烧结过程。
所述牙齿修复物可以是基台。所述牙齿修复物可以是植入物支撑的基台。
所述牙齿修复物主体可以形成所述牙齿修复物的最终外部形状。可选的是，所述牙齿修复物主体可以是能够在上面形成外部结构以为所述牙齿修复物提供最终的外部形状的主体或者“框架”。因此，所述方法可以包括将外部结构添加到所述主体上。所述外部结构可以包括一层瓷釉。
根据本发明的另一个方面，提供了一种制造制品的方法，所述方法包括：使用增材制造过程形成处在初始状态的制品，所述制品包括至少一个(例如一组)安装特征，例如至少一组动态安装特征(例如通过所述增材制造过程形成)。所述方法可以包括通过所述一组动态安装特征将所述制品安装在机器的保持装置中。
根据本发明的又一个方面，提供了通过增材制造过程制得的制品，所述制品包括至少一个(例如一组)安装特征，例如一组动态安装特征。
根据本发明的又一个方面，提供了由增材制造过程制得的制品，所述制品包括需要在第二制造过程中处理的至少一个特征，其中所述制品在所述增材制造过程期间已经由位于所述制品的下侧上的脚手架支撑，并且其中准备在所述第二制造过程期间处理的所述至少一个特征位于所述脚手架的同侧上。所述脚手架或者至少其边角料(remnant)可以保留在所述制品上。
所述制品可以包括至少一个牙齿修复物。
所述至少一个特征可以包括所述牙齿修复物的与患者口腔中的另一个构件接口的至少一个部分。所述第二制造过程可以是这样的过程，在该过程中对所述至少一个部分进行机加工的过程。
所述至少一个特征可以包括用于与至少一个植入物构件接口的至少一个部分。
根据本发明的又一个方面，提供了一种制造制品的方法，所述方法包括：获取处在初始状态的制品，所述制品包括至少一个安装特征；和执行一系列的两个或者更多个制造过程以将所述制品转变到所述一系列的两个或者更多个制造过程中的每一个制造过程中的不同的相应状态，对于所述一系列的两个或者更多个制造过程中的每一个制造过程来说，这都包括：经由所述至少一个安装特征将所述制品安装在机器的保持装置中以在该制造过程期间对所述制品进行操作，其中所述制品在机器操作体积中的三个线性自由度和三个旋转自由度的位置和方位是已知的并且依靠所述至少一个安装特征和所述保持装置的相互作用进行限定，以及处理所述制品。
所述至少一个安装特征可以包括动态安装特征，所述动态安装特征与所述机器的所述保持装置上的对应动态安装特征接合。
处在所述初始状态的带有所述至少一个安装特征的所述制品可以使用增材制造过程形成。
根据本发明的又一个方面，提供了通过本文所述的方法生产的产品或制品。
本申请还描述了制造牙齿植入物支撑的基台的方法，所述方法包括：通过激光烧结过程，由粉末材料逐层地构建基台，所述基台包括用于与植入物构件接口的部分。所述方法可以包括在所述激光烧结过程之后处理所述基台的至少一部分。
所述处理可以包括例如通过机加工从所述基台移除材料。所述方法可以包括处理用于与植入物构件接口的部分。处理可以包括在所述激光烧结过程之后，在所述处理过程中将所述基台安装在用于保持所述基台的装置中。所述激光烧结过程可以包括构建与所述基台连接的底座，所述基台在所述处理的过程中经由所述底座而被安装在用于保持所述基台的所述装置中。优选的是，所述基台和底座被构造成使得当所述基台在所述处理过程中被安装到用于保持所述基台的所述装置中时，所述基台的纵向轴线(其可以例如与所述基台的任何已有的或者准备形成的钻孔(通过该钻孔可以容纳植入螺钉或者用于紧固植入螺钉的螺丝起子)的轴线平行或者甚至重合)以及可选的例如用于与所述植入物构件接口的零件的轴线与用于处理所述基台的工具例如切屑工具是平行的。所述激光烧结过程可以包括构建与同一底座连接的多个基台。所述多个基台中的至少两个基台优选所有的基台可以被定向成使得它们的与植入物构件接口的部分在相同的方向上定向，例如使得它们的纵轴相对于彼此平行。
附图说明
本发明现在将参照附图描述作为实施例的优选实施方式，其中：
图1示意性地显示了用于形成制品的选择性激光烧结机器。
图2示意性地显示了附接至支撑植入物的植入物基台的剖视图。
图3a和3b示意性地显示了制品的底侧视图，该制品包括多个基台，所述多个基台在中央毂的初始状态下连接至所述中央毂。
图4a和4b示意性地显示了图3所示的所述制品的顶侧视图。
图5是展示根据本发明的方法的流程图。
图6示意性地显示了图3和4的激光烧结制品的侧剖视图，该激光烧结制品在制造过程中仍然附接至构建板(build plate)。
图7示意性地显示了图3和4的使用动态底座夹持在机床中的激光烧结制品的侧剖视图；和
图8a示意性地显示了被机加工到牙齿修复物的下侧的植入物界面(implantinterface)，并且图8b示意性地显示了在制作准备机加工到所述基台中的埋头孔中利用夹持构件上下翻转的制品。
具体实施方式
下文描述提供了本发明如何能够被用来制造植入物支撑的基台的实施例。如将理解的那样，植入物支撑的基台是一种特殊类型的牙齿修复物，其在使用中被固定至已经植入到患者颚部中的牙齿植入物，以将牙齿修复物保持在患者的口腔内。植入物支撑的基台一般被用来代替单颗牙齿。植入物支撑的基台一般由金属的基体结构制成，在装配之前利用陶瓷将牙桥或齿冠添加至基台，以给基台提供所希望的光洁度样式和外观。
如将理解的那样，本发明没有限于制造植入物支撑的基台，而是还可以用于例如制造其他类型的牙齿修复物，如牙桥或齿冠。然而，本发明一般也不限于牙齿修复物。相反，本发明可以被用来制造广泛范围的不同类型的产品，例如其他类型的医学植入物、航天零件和珠宝。
如将理解的那样，植入物支撑的基台需要被准确制造以确保基台在患者的口腔中提供舒适和持久的吻合。使用机床例如CNC铣床由具有足够提体积以使得整个基台能够被机加工成一个部件的毛坯或“坯料”来生产牙齿基台是已知的，如将理解的那样，对于植入物支撑的基台，所述毛坯可以是金属(例如钛、钴铬合金)的实心部件。可以使用其他材料例如氧化锆，尽管在该情况中有时候在氧化锆主体和植入物之间需要金属连接构件。在任何情况中，这种铣削/机加工技术虽然都导致形成高度准确的基台，但是耗时、昂贵并且导致显著的材料浪费。
根据本发明所描述的实施方式使用增材过程来生产初始形式的基台。然后使用另外的机加工过程来进一步处理基台的至少一个选择区域。增材过程的使用相对于由实心毛坯机加工整个牙齿修复物主体是有利的，因为其需要显著较少的材料并且还能够消耗较少的时间。
图1展示了选择性激光烧结/熔融机器的构建腔室210的典型布置。构建腔室210限定了位于可下降的构建平台230上方的空间220。构建腔室220包括粉末分配和涂布设备240，该粉末分配和涂布设备240用于将粉末250散布在构建平台230的表面上。位于构建腔室210的上壁中的窗口255允许对激光束260进行引导而照射分散在构建表面270上的粉末上，以选择性地烧结/熔融粉末，由此形成准备制造的制品20的一层。激光和可下降平台230可以由诸如PC之类的控制器280进行控制，该控制器280具有限定用于形成制品20的过程的程序。所述程序可以基于准备形成的零件的CAD数据来控制激光烧结过程。特别是，所述CAD数据可以被分成很多层，每一层对应于准备采用激光烧结过程形成的层。
图2展示了处在其最终状态的一个完成了的牙齿修复物(在这个情况中是植入物基台12)如何可以被固定至患者颚骨5中的植入物4上。在该图中，为了简洁目的，没有显示出邻近的牙齿。如图所示，外层瓷釉3被添加至基台2上以提供牙齿修复物2的最终外部形状。图1显示了植入物/基台界面6，该植入物/基台界面6是基台12和植入物4彼此接合的区域。这是基台12的准备被精加工至高精确度的部分。如图所示，基台12包括在基台12中形成的埋头孔8，植入物螺钉10可以定位在埋头孔8中。埋头孔8包括上区段13和下区段15。下区段15具有比上区段13小的半径，并且特别是具有比被用来将基台12固定至植入物4上的螺钉10的头部小的半径。如图所示，当通过埋头孔8被拧入植入物4中时，螺钉10牢固地将埋头孔8紧固至植入物4，并因而将基台12紧固至植入物4。
图2还显示的是浮现轮廓区域7，该露出轮廓区域7位于i)植入物界面6和ii)基台12的部分9之间，瓷釉/齿冠被添加在部分9上，该部分9通常被称为齿冠区域9。这个浮现轮廓区域还可以被描述为位于植入物界面6和基台的边缘线11之间的区域。如将理解的那样，边缘线一般被理解为围绕齿冠的边缘，一般要将瓷釉或齿冠设置到该边缘。基台金属表面的这个区域因此是暴露的，并且与患者的牙龈11或者齿龈直接接触。这个区域在牙科领域一般被称为“浮现轮廓”或者“穿龈区域”。对于这个浮现轮廓区域7来说光滑可能十分重要，以避免牙龈发炎并且还为了预防藏有细菌。可以经由适当的精加工技术使这个区域平滑。
图3a和3b以及图4a和4b分别显示了制品20的顶侧视图和底侧视图，所述制品20采用激光烧结过程由钴-铬粉末制得，所述制品包括多个单独的基台12，每一个基台12都通过连接杆21附接至公共定位毂22。如图所示，每个基台12的最下表面包括圆盘/圆凸台状的过量材料14的突起，仍然将从该突起14开始通过机加工来形成基台12的植入物界面6。这些图还显示，在定位毂22的一侧上，设置有限定动态底座的三个V形凹槽特征18。如下文所述的那样，这三个V形凹槽18被用来通过机床夹具25(下文有更加详细的描述)将制品20准确地定位在机床设备的体积的已知的位置和方位。如图所示，定位毂22还包括两个总体定向孔17，所述总体定向孔17自始至终穿过定位毂22延伸。如下文所述，这些孔17可以被用来确保制品20在机床夹具25中的正确的总体定向。如图所示，所有的基台12都被定向成使得它们纵向轴线32相对于彼此平行。而且(并且如图8a中所展示的那样)，基台和底座被构造成使得当制品20在随后处理的过程中被安装在夹具25中的时候，基台的纵向轴线32平行于切削工具31的纵向轴线。
图5是展示根据本发明的一个实施方式生产植入物支撑的基台12的方法的流程图。所展示的每个步骤都将参照图6至8进行说明。
在第一步骤110中，处于其初始状态的基台12使用快速制作过程生产，所述快速制作过程在该实施例中是选择性激光烧结过程。如将理解的那样，所述选择性激光烧结过程包括使用选择性激光烧结机器例如在图1中示意性地显示并且在上文中描述的选择性激光烧结机器来重复地将多层粉末材料添加至制品20。对于适当的层，将高强度激光聚焦在与制品20的适当形状相对应的区域的粉末材料上，以将所述粉末粘结。随后，降低发生烧结的表面，使得当下次施加粉末材料时，激光可以聚焦在相同的高度，但是横跨粉末围绕适当的路线进行扫描。在所述的实施方式中，基台12被形成为制品20的部分，所述制品20包括多个基台12(在该实施例中为8个基台)，所述多个基台20被连接至毂22(也采用激光烧结过程形成)。
图6显示了已经采用选择性激光烧结方法构建但是仍然定位在构建板24上的制品20的剖视图。制品20搁置在支撑结构23上，所述支撑结构23是密度低于制品但是具有足以支撑制品并且防止在其自重和内部热应力两者作用下变形的强度的烧结材料网(web)；支撑结构23在本文中还被称为脚手架或者支撑网。如将理解的那样，虽然没有在图中显示，但是构建板24可以显著大于正在生产的制品20，并且因此可以允许同时构建若干个制品。从图6中还可以看出，在制品20在增材制造过程期间由位于制品20的下侧上的脚手架23支撑的情况下，一个或者多个安装特征18设置在制品20的没有脚手架23的不同侧(即制品20的上侧)上。
第二步骤120在所述选择性激光烧结过程完成之后，并且包括从选择性激光烧结机器移除构建板24和制品20并且准备它们以便机加工。准备可以包括各种可选阶段例如将制品20和支撑网23和构建板24一起放到工业烘炉中，以便可以进行应力释放热处理循环。然后通过将支撑结构23切削(该结构23留下的任何部分都通过镊子和磨料旋转式工具(abrasive rotary tool)移除)而从构建板24中移除制品20。然后对制品20进行喷砂以使整个表面更加光滑。即使在喷砂之后，制品20的连接至支撑结构23的侧面有时(取决于例如喷砂前磨料工具的使用)可能仍然显著比相对一侧粗糙，因为支撑结构23的边角料仍然保留在制品20上。如图所示，基台12的浮现轮廓区域7和将从中机加工出植入物界面的过量材料14出现在制品20的设置有支撑结构23的表面上。
如前文所述，处于其初始状态的基台20的机加工可以是多阶段过程，因为基台12可能需要从相反方向机加工特征。
仍然如图7所示，下一个步骤130包括将处于其初始状态的制品20安装到机床(例如计算机数控(CNC)铣床)中的安装结构(在这个情况中是夹具25)上。图7示意性地显示了处于其初始状态的制品20由夹具25夹持在接合定位毂22的位置中的图。夹具25包括具有定位在其上表面30上的三个半球形突起28(其中只有两个显示在图7中)的基座27。突起28被布置成使得它们能够与位于定位毂22上的动态特征18接合，由此便于将制品20动态安装在夹具25上。夹具25还包括上夹持构件26，所述上夹持构件26接合定位毂22，以将定位毂22推压到基座27中，由此将制品20牢固地保持就位。在这种情况下，上夹持构件是延伸穿过位于定位毂22中的孔洞29延伸的螺钉26，使得其螺纹(未示出)与基座构件27中的配合螺纹接合，并且使得随着其被拧紧，螺钉26的头部将定位毂22的动态特征18推进到基座27的动态特征28中。制品20被夹持成使得准备被机加工的表面朝上面向。
然后在步骤140并且如图8a所示，采用计算机数控(CNC)机床设备的铣刀31机加工提供在每个基台12上的过量材料14，以形成能够与植入物4上的对应特征接合的植入物界面结构6。动态特征约束制品20因此约束基台12在机床的操作体积内的所有三个线性自由度和所有三个旋转自由度上的位置和方位。因此，这个机加工步骤可以在不需要探查制品20以确定其定位的情况下进行。也就是说，可以根据对基台12相对于定位毂22应当所处的位置的了解来推定基台12的位置。在本实施例中，每个制品20都根据标准模型来制造，使得可以推定每个过量材料部分14处在预定的位置。也就是说，已知制品20将包括8个基台12并且每个基台12的过量材料部分14将相对于定位毂22处在预定的位置。具体地说，在这个实施方式中，所述方法以及特别是所述动态特征被构造成使得基台12的位置更具体地说是过量材料部分14的位置已知处在100μm(微米)的位置公差直径内。因此，激光烧结过程的准确度使得每个基台12相对于动态安装特征18的位置的不确定性处在80μm(微米)的位置公差直径内，并且套件(assembly)的位置可重复性处在8μm(微米)的位置公差直径内。因此，i)每个基台12相对于动态安装特征的位置的不确定性与ii)动态安装特征的可重复性的比例为10:1。
由于定位毂22的位置被定位毂22和基座27上的动态安装特征18和28准确地限定，因此过量材料部分的位置也被准确地限定并且是已知的，并且可以由执行铣削操作的机床设备所推定。如将理解的那样，这不一定非得如此，并且例如某些特征例如过量材料部分14的位置可以根据指示这些特征的位置的数据来确定，例如可以根据如所述制品的在激光烧结步骤的过程中用来生产该制品的CAD模型进行确定。
在所述的实施方式中，夹具的基座27被连接至旋转单元33，所述旋转单元33能够使夹具25围绕轴线A旋转，使得制品20能够在机床设备中上下翻转。校准程序已经被执行，使得已经知道如何使夹具25围绕轴线A旋转来影响制品20的位置。因此，下一步骤150包括如图8b所展示的那样翻转制品20，然后机加工埋头孔8以对它们精加工，从而确保螺钉头的肩部11和埋头孔8的匹配表面9之间的紧密接触。由于已经校准夹具25，因此可以相对于植入物界面结构6准确地精加工/形成埋头孔8。为了确保埋头孔与植入物对准以避免在将基台连接至植入物的螺钉上有过量的弯曲力。在所述的实施方式中，埋头孔8在增材制造过程期间部分地形成，并且然后在这个机加工步骤的过程中精确地精加工。然而，如将理解的那样，这不必非得如此，并且例如埋头孔可以采用这个机加工步骤彻底形成(即，根本没有采用增材制造过程来最初地形成任何埋头孔)。
最后的步骤160包括从机床上移除制品20。将定位毂22和连接器21从基台12上拆下，并且通过手工方式打磨掉连接器21的所有其余部分。然后将一层瓷釉3或者齿冠结构添加到基台12上以形成植入物基台，然后将其固定至患者颚部中的植入物4上。
本发明的实施方式对于制品12的多阶段处理是特别有用的，其中制品20需要在多个不同机器中不同的相应时间进行处理，并且制品20需要保持在每个机器中，使得制品20的零件的位置是已知的。在制品20上提供限定制品20在机器操作体积(在多阶段处理中每一个不同机器的各自操作体积中)的位置的至少一个安装特征能够避免需要在每个阶段都要探查制品20以在对制品20进行操作之前确定其位置。所述至少一个安装特征能够确保制品20在被安装在多阶段处理的每个机器中时其位置和方位是已知的。应当理解的是，不管如何形成所述至少一个安装特征，都是可以实现这种好处的，即，不需要是采用增材制造过程，而是可以例如采用诸如铣削之类减材制造过程或者这些过程的组合来形成。例如，不同的处理阶段可以包括检查阶段，一个或者多个机加工阶段和抛光阶段以及一个或者多个另外的机加工阶段。对于抛光阶段的一个例子，参见WO 2013/167905。不过在WO 2013/167905中，制品不需要保持在电子抛光机内的精确位置和方位中，因此没有提供位置限定安装特征，应当容易理解的是，WO 2013/167905的电子抛光机可以容易地被用来容纳具有这种位置限定安装特征的制品。WO 2013/167905还公开了在电子抛光阶段之后的机加工阶段，其中制品被夹持到机床中并且其中在制品上进行机加工操作，例如基台的机加工/铣削。
再参照图6，同样注意到的是，准备从中机加工出植入物界面的过量材料14出现在制品20的设置有支撑结构23的表面上，即，在支撑结构23的同侧上。这有点反直觉，因为一般都会在增材构建过程期间采用将支撑结构23远离那些被认为是关键的表面放置并且将它们放置在不需要平滑或者准确光洁度的表面上的方式来布置制品20。
例如，对于牙齿框架，关键部分是植入物界面，并且框架的上表面没有那么关键，因此其无论如何都会被一层瓷釉所覆盖；将为牙齿修复物提供其最终的外观的是所述瓷釉。实际上，由支撑结构23的余留在制品20上的边角料造成的任何表面粗糙度都可能被认为对于牢固地保持瓷釉层其关键作用而言是有利的。
然而，本申请人已经认识到，在按照与被认为正常的相反的方式(即，在关键界面的同侧上布置支撑结构23或者布置在第二机加工阶段中正被机加工的任何其他特征)进行的一些应用中有显著的好处。在关键界面自始至终都在第二阶段中机加工的两阶段制造过程中，在关键界面上的支撑结构的存在不是问题。采用这种方位进行增材制造过程还意味着在顶部表面(例如植入物牙桥的顶部表面)上不需要手工精加工或者打磨；在这个方面，通常需要将预制制品附接到该顶部表面上，并且如果其在该表面上具有支撑件(其被打磨掉)，该表面对此不会还保持足够的准确度。
应当认识到的是，为了实现这种好处，安装特征18不一定是依靠安装特征18和保持装置的相互作用精准地限定制品在机器操作体积中的位置和方位的类型(例如动态的)。因此，所述至少一个安装特征可以包括与机床的保持装置上的对应动态安装特征接合的动态安装特征，但是这不是必需的。如果没设置这种预成形的初始动态安装特征18，并且如果制品20上正在被处理的这些特征的位置是重要的话(如其在这种情况中那样)，那么可以采用替代过程(例如探查操作)来确定制品20在机床的操作体积中的定位。

Claims (25)

1.一种制造制品的方法，所述方法包括：
执行增材制造过程以形成处在初始状态的制品，所述制品包括动态安装特征并且所述增材制造过程包括根据所述制品的计算机模型由材料增材地形成包括所述动态安装特征的所述制品，从而使得相对于所述动态安装特征所述制品上的预定特征的位置能够源自于所述计算机模型；和
执行第二制造过程以将所述制品转变到第二状态，所述第二制造过程包括
(a)经由在所述增材制造过程期间形成的所述动态安装特征将所述制品安装在机器的保持装置中以对所述制品进行操作，其中所述制品在机器操作体积中的三个线性自由度和三个旋转自由度的位置和方位是已知的并且依靠所述动态安装特征和所述保持装置的相互作用进行限定，以及
(b)随着如此安装所述制品，利用源自于相对于所述动态安装特征的所述预定特征的位置的所述计算机模型的了解处理所述制品上的所述预定特征，其中，由于在所述机器操作体积内的所述位置和方位是已知的并且依靠所述动态安装特征和所述保持装置的相互作用进行限定，在所述制品上能够处理所述预定特征无需事先探查所述制品以确定其在所述机器操作体积中的定位。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述制品在所述增材制造过程期间由位于所述制品的下侧上在所述制品和构建平台之间的脚手架支撑在所述构建平台上，并且其中在所述制品上在所述脚手架的同侧上处理所述预定特征。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，在所述第二制造过程期间在所述制品上在所述制品的设置有所述脚手架的表面上处理所述预定特征。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二制造过程包括减材过程。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述机器包括机床，并且其中所述第二制造过程包括机加工所述制品的至少一部分。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述制品包括至少一个牙齿修复物。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述第二制造过程包括机加工所述牙齿修复物的将与患者口腔中的另一个构件接口的部分。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述牙齿修复物包括用于与植入物构件接口的至少一个部分，并且所述第二制造过程包括机加工用于与植入物构件接口的所述至少一个部分。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述制品包括连接在一起的多个产品，并且所述多个产品随后被彼此分开。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述多个产品包括多个牙齿修复物。
11.根据权利要求9所述的方法，其中，所述制品包括至少一个产品和至少一个构件，安装特征设置在所述至少一个构件上，所述至少一个构件随后从所述至少一个产品拆下。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述至少一个构件包括中央毂，所述至少一个产品围绕所述中央毂布置。
13.根据权利要求11所述的方法，其中，所述多个产品经由所述至少一个构件连接在一起。
14.根据权利要求1所述的方法，其中，所述制品在所述增材制造过程期间由位于所述制品的下侧上的脚手架支撑，并且其中所述动态安装特征设置在所述制品的没有所述脚手架的不同侧上。
15.根据权利要求1所述的方法，其中，所述制品通过所述增材制造过程一层一层地形成。
16.根据权利要求1所述的方法，其中，所述增材制造过程包括激光固结过程。
17.根据权利要求1所述的方法，其中，所述增材制造过程包括激光烧结或激光熔融过程。
18.根据权利要求1所述的方法，其中，所述制品从多个侧面进行处理。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，在所述第二制造过程期间翻转所述制品。
20.根据权利要求1所述的方法，其中，所述预定特征通过所述增材制造过程部分地形成在所述制品中，并且处理所述预定特征可以包括精加工所述预定特征。
21.根据权利要求1所述的方法，其中，所述预定特征提供有过量的材料，所述过量的材料在所述第二制造过程期间移除。
22.一种制造制品的方法，所述方法包括：
执行增材制造过程以形成处在初始状态的制品，所述制品包括安装特征并且所述增材制造过程包括根据所述制品的计算机模型由材料增材地形成包括所述安装特征的所述制品，从而使得相对于所述安装特征所述制品上的预定特征的相应位置能够源自于所述计算机模型；和
执行一系列的两个或者更多个制造过程以将所述制品转变到所述一系列的两个或者更多个制造过程中的每一个制造过程中的不同的相应状态，对于所述一系列的两个或者更多个制造过程中的每一个制造过程来说，这都包括：
(a)经由在所述增材制造过程期间形成的所述安装特征将所述制品安装在机器的保持装置中以在该制造过程期间对所述制品进行操作，其中所述制品在机器操作体积中的三个线性自由度和三个旋转自由度的位置和方位是已知的并且依靠所述安装特征和所述保持装置的相互作用进行限定，以及
(b)利用源自于相对于所述安装特征的至少一个预定特征的位置的所述计算机模型的了解处理所述制品上的至少一个所述预定特征，其中，由于在所述机器操作体积内的所述位置和方位是已知的并且依靠所述安装特征和所述保持装置的相互作用进行限定，能够处理所述制品无需事先探查所述制品以确定其在所述机器操作体积中的定位；以及
(c)从所述机器的所述保持装置移除所述制品，如果有的话，为系列随后的制造过程的步骤(a)准备好。
23.根据权利要求22所述的方法，其中，所述安装特征是动态安装特征，所述动态安装特征与所述机器的所述保持装置上的对应动态安装特征接合。
24.根据权利要求22所述的方法，其中，处在所述初始状态的带有所述安装特征的所述制品使用增材制造过程形成。
25.通过权利要求1至24中任一项所述的方法生产的制品。
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