CN104510537A

CN104510537A - 口腔金属修复体的激光立体成形制备方法

Info

Publication number: CN104510537A
Application number: CN201410805450.8A
Authority: CN
Inventors: 张晓明; 高晓丽; 惠敏
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-12-23
Filing date: 2014-12-23
Publication date: 2015-04-15

Abstract

本发明提供一种口腔金属修复体的激光立体成形制备方法，包括如下步骤：备料、熔制、水淬、粉碎、喷雾干燥、成形、烧结。本发明提供的口腔金属修复体的激光立体成形制备方法，除具有节约材料、可加工任意形状的一般特点外，更具有能够制作复合材料修复体和修复体理化、力学性能可人为控制的优点，极大拓宽计算机辅助制作修复体的种类和范围。

Description

口腔金属修复体的激光立体成形制备方法

技术领域

本发明涉及口腔义齿或义齿部件制备方法，特别涉及口腔金属修复体的激光立体成形制备方法。

背景技术

牙体、牙列缺损是口腔科的一种常见病和多发病，自然人中约占24％--53％，发病时通常选择固定修复体以手工个别制作方式进行修复。修复体的制作采用精密铸造方法，工艺繁琐，速度慢，效率低，病人就诊次数多，时间长。变革传统的制作方法势在必行。

上世纪80年代开始，CAD/CAM技术被引入口腔修复学领域，法国、瑞士、德国、美国等相继开发出牙科CAD/CAM系统，其中以德国CEREC--CAD/CAM系统最为著名和普及，已售出5000多台，能制作陶瓷嵌体、贴面和全冠。该技术被认为是口腔医学领域的革命性突破。但由于加工方法采用失材铣削方式，存在如下问题：第一必须预先制备相匹配的机加工材料，且机加工材料的体积必须大于切削成型体才能留出足够的加工余量，因此在加工过程中势必造成材料的大量浪费；第二受机加工材料性能的限制，只能制作较小和形状简单的修复体，如单冠、简单固定桥，应用范围很有限；第三，机加工材料材质单，或者为金属或者为陶瓷，不具备制作复合材料修复体的能力。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种口腔金属修复体的激光立体成形制备方法，以极大拓宽计算机辅助制作修复体的种类和范围。

本发明提供一种口腔金属修复体的激光立体成形制备方法，包括如下步骤：备料、熔制、水淬、粉碎、喷雾干燥、成形、烧结。

进一步的，所述成形的步骤具体包括：在计算机中生成口腔金属修复体的三维CAD模型，并根据加工精度要求对该模型进行分层切片处理，将口腔金属修复体形状的三维立体数据转换成一系列二维平面数据；

根据每一层的平面数据确定激光束扫描的轨迹，生成加工程序，并将之传递给数控工作台；由数控工作台实现激光束按照加工程序确定的扫描轨迹在基材上进行扫描，同时，通过送粉器向激光熔池中送入金属/合金粉末，从而获得与该平面形状一致的涂层；在激光束扫描完一层后，激光头和送粉喷嘴沿Z轴上升一段距离ΔZ，其数值大小与CAD二维切片模型的厚度相等；再按照下一层的扫描轨迹进行扫描，当所有的平面都扫描完后，即得到三维的实体口腔金属修复体。

进一步的，所述口腔金属为锂基铸瓷口腔修复材料，所述锂基铸瓷口腔修复材料的以重量计的化学组成成分为：Li2O17～24％、Al2O310～15％、SiO255～65％、K2O4～6％、Na2O0.5～3％、ZrO20.5～4％以及着色剂氧化物0.5～3％。

本发明的有益效果在于，除具有节约材料、可加工任意形状的一般特点外，更具有能够制作复合材料修复体和修复体理化、力学性能可人为控制的优点，极大拓宽计算机辅助制作修复体的种类和范围。

附图说明

图1所示为本发明口腔金属修复体的激光立体成形制备方法的流程图。

具体实施方式

下文将结合具体实施例详细描述本发明。应当注意的是，下述实施例中描述的技术特征或者技术特征的组合不应当被认为是孤立的，它们可以被相互组合从而达到更好的技术效果。

本发明采用的激光加工实验设备包括激光器、反射聚焦镜、送粉器、基材、熔池、数控工作台。

本发明采用的实验材料如下：

锂基铸瓷口腔修复材料的化学组成成分(重量％)为：Li2O17～24％、Al2O310～15％、SiO255～65％、K2O4～6％、Na2O0.5～3％、ZrO20.5～4％以及着色剂氧化物0.5～3％。其中SiO2与Li2O的摩尔比为1.2～1.8∶1。着色剂氧化物为Fe2O3、MnO2、CeO2中的任意一种或一种以上。

图1所示为本发明的锂基铸瓷口腔修复材料的制备方法的流程图。

本发明的锂基铸瓷口腔修复材料的制备方法，包括如下具体步骤：

步骤S100：备料；

步骤S200：熔制；

步骤S300：水淬；

步骤S400：粉碎；

步骤S500：喷雾干燥；

步骤S600：成形；

步骤S700：烧结。

具体而言，步骤S600具体包括如下步骤：

(1).按口腔修复学要求进行人造全冠牙体制备，取印模，翻制超硬石膏模型，利用石膏模型制备可卸代型。用嵌体蜡制作全冠蜡型。将蜡型用HD-EV通用型探伤显像剂喷涂均匀，放置10分钟，表面干燥。将蜡型置于扫描平台上，通过计算机控制机械平台的移动，平台在X-Y轴方向平移，在Z轴方向旋转，以便于测量到蜡型的各个表面，激光发射装置产生激光束，入射激光与水平面垂直，双CCD的接收光束与入射光束的夹角均为45度。激光束为线状投出，当线状光束投射到蜡型表面发生反射后，其反射光被传感器接收装置接收并输入到计算机。随着平台在Z轴方向的不断旋转，逐步测量出蜡型的360度轮廓，取得蜡型的全部数据，扫描步距0.01mm。

计算机系统处理激光扫描仪所测得的数据为点云数据、SCN数据格式。

将以上SCN点云数据处理，形成按层分布的SLC格式文件。

将SLC文件处理，变成二进制SLFC文件，此文件为快速原型分层数据文件。

将SLFC文件处理，最终生成STL格式文件。

通过激光扫描测量法实现磨牙全冠的三维重建，获得全冠的CAD模型，文件格式为STL格式。

(2).设备、材料准备：制备锂基铸瓷口腔修复材料粉末，粒度为-300目～+400目，粉末颗粒呈球形，流动性要好。设计制造微量送粉器，送粉量范围为5.0～20g/min，送粉精度±3.3％。

(3).将牙冠CAD实体模型输入激光立体成形设备，该设备软件将牙冠CAD实体模型切成0.3mm厚薄片，每片数据转换成数控加工命令，控制激光立体成形系统工作。

(4).激光束1经反射聚焦镜后在基材表面上形成一定尺寸的熔池，并在数控工作台的带动下，按照步骤(3)所生成的扫描轨迹线数控加工指令，在基材表面进行扫描。在激光束扫描的同时，送粉器向熔池中送入金属/合金粉末，即进行同步送粉涂覆，冷凝后得到一层材料。扫描完一层后，激光束和送粉器按步骤(3)所输出的设定沿Z轴方向上升一个距离ΔZ，再按照下一层的扫描轨迹线涂覆下一层材料。全部层都涂覆完后，就得到三维实体零件。

(5).实验所选取的参数为：激光功率3300w～4000w，扫描速度5mm/s～10mm/s，送粉量10g/min～20g/min，保护气体流量3.51/min～6.51/min。每一层激光熔覆道，搭接率40％。得到人造牙冠，其精度为x-y方向±1mm/100mm，z方向±1mm/200mm。材料的力学性能为：室温屈服强度达850MPa，拉伸强度达到950MPa，延伸率超过10％，疲劳性能达到锻造材料水平。

本发明口腔金属修复体的激光立体成形制备方法，除具有节约材料、可加工任意形状的一般特点外，更具有能够制作复合材料修复体和修复体理化、力学性能可人为控制的优点，极大拓宽计算机辅助制作修复体的种类和范围。

本文虽然已经给出了本发明的一些实施例，但是本领域的技术人员应当理解，在不脱离本发明精神的情况下，可以对本文的实施例进行改变。上述实施例只是示例性的，不应以本文的实施例作为本发明权利范围的限定。

Claims

1.一种口腔金属修复体的激光立体成形制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

备料、熔制、水淬、粉碎、喷雾干燥、成形、烧结。

2.如权利要求1所述的一种口腔金属修复体的激光立体成形制备方法，其特征在于，所述成形的步骤具体包括：

在计算机中生成口腔金属修复体的三维CAD模型，并根据加工精度要求对所述三维CAD模型进行分层切片处理，将口腔金属修复体形状的三维立体数据转换成二维平面数据；

3.如权利要求1或2所述的一种口腔金属修复体的激光立体成形制备方法，其特征在于，所述口腔金属为锂基铸瓷口腔修复材料，所述锂基铸瓷口腔修复材料的以重量计的化学组成成分为：Li2O17～24％、Al2O310～15％、SiO255～65％、K2O4～6％、Na2O0.5～3％、ZrO20.5～4％以及着色剂氧化物0.5～3％。