CN106510878B - 一种通过3d打印技术实现的仿生结构空心牙模制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种通过3D打印技术实现的仿生结构空心牙模制作方法，该空心牙模包括表面薄壁和内支撑结构；所述内支撑结构为薄壁框架结构，并内接于所述表面薄壁，对所述表面薄壁进行支撑；该制作方法具体包括对患者牙齿的3D扫描、对3D模型进行3D重构和通过3D打印机输出。本发明提供了一种通过3D打印技术实现的仿生结构空心牙模制作方法，结构轻量化，不仅强度好，而且大大地减少了耗材，提高了效率，降低了成本，实现了大批量生产。

Description

一种通过3D打印技术实现的仿生结构空心牙模制作方法
技术领域
本发明涉及口腔医疗技术领域，具体涉及一种通过3D打印技术实现的仿生结构空心牙模制作方法。
背景技术
3D打印技术作为一种新兴技术，是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过3D打印机以逐层打印的方式来生成三维实体的技术。3D打印技术这项被称为第三次工业革命的高科技技术，对牙科工业发展带来革命性影响。随着数字化技术、3D打印等广泛应用于口腔修复领域，口腔医疗进入数字化时代，义齿的数字化制备将成为未来的发展趋势，而在义齿的数字化制备过程中，3D打印牙模将成为未来的发展趋势。
然而，一方面由于3D打印设备和材料的核心技术被国外所垄断和我国自主创新能力不够，国内的3D打印制造厂商在产品的强度、刚度等各方面性能不能满足工业化使用的要求，造成目前市场上3D打印牙模的造价昂贵。
针对造价昂贵的3D打印牙模，本发明提供了一种内部为仿生结构的3D打印牙模，实现牙模的结构轻量化，不仅结构强度好，而且大大地减少了耗材，还使得3D打印牙模具有优越的机械物理性能，提高了效率，降低了成本，实现个性化牙模的大批量生产。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种通过3D打印技术实现的仿生结构空心牙模制作方法，结构轻量化，不仅强度好，而且大大地减少了耗材，提高了效率，降低了成本，实现了大批量生产。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种通过3D打印技术实现的仿生结构空心牙模制作方法，该空心牙模包括表面薄壁和内支撑结构；所述内支撑结构为薄壁框架结构，并内接于所述表面薄壁，对所述表面薄壁进行支撑。
由于将内部结构更改为空心的内支撑结构，实现了牙模的轻量化，同时还保证了牙模的物理强度。
该制作方法包括以下步骤：
(1)通过3D扫描仪对患者牙齿进行扫描，以获得患者牙齿的表面数据信息；
(2)将患者牙齿的表面数据信息导入逆向工程软件，进行曲面重构，并获得所述表面薄壁的3D模型；
(3)使用3D建模软件在所述表面薄壁的3D模型的内部，生成所述内支撑结构的3D模型，并构成所述空心牙模的3D模型；
(4)将所述空心牙模的3D模型通过3D打印机打印输出。
作为一种优选，步骤(1)中所述3D扫描仪为口内扫描仪。
作为一种优选，步骤(2)中所述的曲面重构具体包括，三角网格化编辑、曲面划分和抽壳处理。
作为一种优选，所述表面薄壁的厚度为1.0mm～2.0mm。
作为一种优选，所述内支撑结构为蜂巢结构；该蜂巢结构包括若干个紧密排列的正六边形薄壁；该正六边形的边长为1.0mm～3.0mm，该正六边形薄壁的壁厚为0.2mm～0.4mm。
作为一种优选，所述内支撑结构为树状结构；该树状结构包括一个主干薄壁和若干个由主干薄壁延伸而出的分枝薄壁。
作为一种优选，所述内支撑结构为竹状结构；该竹状结构包括若干个平行设置的圆柱形薄壁，该圆柱形薄壁的设有分隔的竹节结构。
所述内支撑结构使用为蜂巢结构、树状结构或竹状结构等仿生结构作为承力模型，更为合理高效。
作为一种优选，所述3D打印机为工业级FDM 3D打印机或SLA 3D打印机。
作为一种优选，还包括步骤(5)，对空心牙模的表面进行光整或打磨。
本发明的有益效果是：实现牙模的结构轻量化，不仅强度好，而且大大地减少了耗材，还使得3D打印牙模具有优越的机械物理性能，提高了效率，降低了成本，实现个性化牙模的大批量生产。
以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明；但本发明的一种通过3D打印技术实现的仿生结构空心牙模制作方法不局限于实施例。
附图说明
图1是本发明的制备方法流程图；
图2是本发明的空心牙模的结构示意图；
图3是本发明的蜂巢结构内支撑结构的结构示意图一；
图4是本发明的蜂巢结构内支撑结构的结构示意图二。
具体实施方式
实施例：
参见图1至图4所示，本发明的一种通过3D打印技术实现的仿生结构空心牙模制作方法，该空心牙模包括表面薄壁和内支撑结构；所述内支撑结构为薄壁框架结构，并内接于所述表面薄壁，对所述表面薄壁进行支撑。其中，内支撑结构可为蜂巢结构、树状结构或竹状结构，本实施例以蜂巢结构为例，对本发明的实现过程进行说明。
本发明的制作方法包括以下步骤：
(1)通过3D扫描仪对患者牙齿进行扫描，以获得患者牙齿的表面数据信息；
(2)将患者牙齿的表面数据信息导入逆向工程软件，进行曲面重构，并获得所述表面薄壁的3D模型；具体包括，三角网格化编辑、曲面划分和抽壳处理；
(3)使用3D建模软件在所述表面薄壁的3D模型的内部，生成所述内支撑结构的3D模型，并构成所述空心牙模的3D模型；
(4)将所述空心牙模的3D模型通过3D打印机打印输出；
(5)对空心牙模的表面进行光整或打磨。
本实施例中，所使用的3D扫描仪为牙科专用的3Shape口内扫描仪。
作为一种优选，所述3D打印机为工业级FDM 3D打印机或SLA 3D打印机。
在本实例中，使用Geomagic Studio软件进行三角网格化编辑和曲面划分，并进一步优化牙模的表面薄壁的3D模型。
在本实例中，利用Magics软件，进行抽壳处理，并获得壁厚为1.0mm的表面薄壁3D模型。
在本实例中，所使用的3D建模软件为Pro-e三维建模软件，并用于构建内部为蜂窝仿生结构的空心牙模。
在本实例中，所使用的3D打印机为Objet Eden260VS 3D打印机。
上述实施例仅用来进一步说明本发明的一种通过3D打印技术实现的仿生结构空心牙模制作方法，但本发明并不局限于实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明技术方案的保护范围内。

Claims (18)

1.一种通过3D打印技术实现的仿生结构空心牙模制作方法，其特征在于，该空心牙模包括表面薄壁和内支撑结构；所述内支撑结构为薄壁框架结构，并内接于所述表面薄壁，对所述表面薄壁进行支撑；所述内支撑结构为蜂巢结构；该蜂巢结构包括若干个紧密排列的正六边形薄壁；该正六边形的边长为1.0mm～3.0mm，该正六边形薄壁的壁厚为0.2mm～0.4mm；
该制作方法包括以下步骤：
(1)通过3D扫描仪对患者牙齿进行扫描，以获得患者牙齿的表面数据信息；
(2)将患者牙齿的表面数据信息导入逆向工程软件，进行曲面重构，并获得所述表面薄壁的3D模型；
(3)使用3D建模软件在所述表面薄壁的3D模型的内部，生成所述内支撑结构的3D模型，并构成所述空心牙模的3D模型；
(4)将所述空心牙模的3D模型通过3D打印机打印输出。
2.根据权利要求1所述的一种通过3D打印技术实现的仿生结构空心牙模制作方法，其特征在于：步骤(1)中所述3D扫描仪为口内扫描仪。
3.根据权利要求1所述的一种通过3D打印技术实现的仿生结构空心牙模制作方法，其特征在于：步骤(2)中所述的曲面重构具体包括，三角网格化编辑、曲面划分和抽壳处理。
4.根据权利要求1所述的一种通过3D打印技术实现的仿生结构空心牙模制作方法，其特征在于：所述表面薄壁的厚度为1.0mm～2.0mm。
5.根据权利要求1所述的一种通过3D打印技术实现的仿生结构空心牙模制作方法，其特征在于：所述3D打印机为工业级FDM 3D打印机或SLA 3D打印机。
6.根据权利要求1所述的一种通过3D打印技术实现的仿生结构空心牙模制作方法，其特征在于：还包括步骤(5)，对空心牙模的表面进行光整或打磨。
7.一种通过3D打印技术实现的仿生结构空心牙模制作方法，其特征在于，该空心牙模包括表面薄壁和内支撑结构；所述内支撑结构为薄壁框架结构，并内接于所述表面薄壁，对所述表面薄壁进行支撑；所述内支撑结构为树状结构；该树状结构包括一个主干薄壁和若干个由主干薄壁延伸而出的分枝薄壁；
该制作方法包括以下步骤：
(1)通过3D扫描仪对患者牙齿进行扫描，以获得患者牙齿的表面数据信息；
(2)将患者牙齿的表面数据信息导入逆向工程软件，进行曲面重构，并获得所述表面薄壁的3D模型；
(3)使用3D建模软件在所述表面薄壁的3D模型的内部，生成所述内支撑结构的3D模型，并构成所述空心牙模的3D模型；
(4)将所述空心牙模的3D模型通过3D打印机打印输出。
8.根据权利要求7所述的一种通过3D打印技术实现的仿生结构空心牙模制作方法，其特征在于：步骤(1)中所述3D扫描仪为口内扫描仪。
9.根据权利要求7所述的一种通过3D打印技术实现的仿生结构空心牙模制作方法，其特征在于：步骤(2)中所述的曲面重构具体包括，三角网格化编辑、曲面划分和抽壳处理。
10.根据权利要求7所述的一种通过3D打印技术实现的仿生结构空心牙模制作方法，其特征在于：所述表面薄壁的厚度为1.0mm～2.0mm。
11.根据权利要求7所述的一种通过3D打印技术实现的仿生结构空心牙模制作方法，其特征在于：所述3D打印机为工业级FDM 3D打印机或SLA 3D打印机。
12.根据权利要求7所述的一种通过3D打印技术实现的仿生结构空心牙模制作方法，其特征在于：还包括步骤(5)，对空心牙模的表面进行光整或打磨。
13.一种通过3D打印技术实现的仿生结构空心牙模制作方法，其特征在于，该空心牙模包括表面薄壁和内支撑结构；所述内支撑结构为竹状结构；该竹状结构包括若干个平行设置的圆柱形薄壁，该圆柱形薄壁的设有分隔的竹节结构。
该制作方法包括以下步骤：
(1)通过3D扫描仪对患者牙齿进行扫描，以获得患者牙齿的表面数据信息；
(2)将患者牙齿的表面数据信息导入逆向工程软件，进行曲面重构，并获得所述表面薄壁的3D模型；
(3)使用3D建模软件在所述表面薄壁的3D模型的内部，生成所述内支撑结构的3D模型，并构成所述空心牙模的3D模型；
(4)将所述空心牙模的3D模型通过3D打印机打印输出。
14.根据权利要求13所述的一种通过3D打印技术实现的仿生结构空心牙模制作方法，其特征在于：步骤(1)中所述3D扫描仪为口内扫描仪。
15.根据权利要求13所述的一种通过3D打印技术实现的仿生结构空心牙模制作方法，其特征在于：步骤(2)中所述的曲面重构具体包括，三角网格化编辑、曲面划分和抽壳处理。
16.根据权利要求13所述的一种通过3D打印技术实现的仿生结构空心牙模制作方法，其特征在于：所述表面薄壁的厚度为1.0mm～2.0mm。
17.根据权利要求13所述的一种通过3D打印技术实现的仿生结构空心牙模制作方法，其特征在于：所述3D打印机为工业级FDM 3D打印机或SLA 3D打印机。
18.根据权利要求13所述的一种通过3D打印技术实现的仿生结构空心牙模制作方法，其特征在于：还包括步骤(5)，对空心牙模的表面进行光整或打磨。
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