CN107669490B - 一种陶齿3d打印在齿科修复行业的生产方法 - Google Patents

一种陶齿3d打印在齿科修复行业的生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及齿科修复领域，尤指一种陶齿3D打印在齿科修复行业的生产方法,包括如下步骤：步骤一:扫描；步骤二:陶齿加工中心设计3D陶齿仿真模型档案；步骤三:3D打印机生产出医生所需要的待修复体雏形；步骤四:打印完成后，待修复体雏形去除支撑，再置于结晶炉中烧结脱脂成型；步骤五:对烧结后的待修复体雏形进行浸泡染色或涂色再高温结晶成型处理,即完成整个产品制作。本发明的有益效果在于：制作周期短、质量稳定性高、成本大幅下降、可工业化量产、数字化生产程度高。

Description

一种陶齿3D打印在齿科修复行业的生产方法
技术领域
本发明涉及齿科修复领域，尤指一种陶齿3D打印在齿科修复行业的生产方法。
背景技术
传统陶齿生产是医生将患者需要修复的牙齿进行临床处理，取得石膏模型，通过陶齿厂业务员或快递公司业务员将需要制作陶齿的石膏模型邮寄到陶齿加工厂，陶齿制作厂技师需要通过石膏-刻蜡-铸造-车金-OP-堆瓷-形修-上釉-抛光-消毒处理-包装-邮寄到医院或口腔门诊，让医生给患者安装假牙。这种方法存在以下几点问题:
1.制作周期长：需要5-10天的工作周期，外地加工或国外件OEM代工快递来回邮寄时间3-5天；
2.人工依赖程度高:现有陶齿制作所有工序基本上完全依靠技师手工完成；
3.质量稳定性差:传统流程里，医生取模，陶齿技师数工序制作，因为完全依靠人工来完成，会因人员技术熟悉程度不同，工艺流程，机器精度，环境，材料质量稳定性，作业方法等诸多原因导致质量的不稳定性，通常陶齿加工质量的合格率只能达到85-95％左右的合格率，这些合格率里还包括部份因医生在临床上修改未返回重做的；
4.制作成本高:因传统制作流程，涉及业务员支出，邮寄费用，各工序陶齿技师人员工资，管理成本等综合成本，同时因宏观经济环境导致物价，人工工资不断上涨，陶齿制作成本己接近销售成本80-90％,部份陶齿企业更是无利润。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种陶齿3D打印在齿科修复行业的生产方法。
为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案是基于陶齿制作行业现状，本发明提供一种陶齿3D打印在齿科修复行业的生产方法，
步骤一:医生取得石膏模型，对石膏模型进行扫描，或者医生对患者口内直接进行扫描，获得扫描数据；通过邮件将扫描数据发送到陶齿加工中心；
步骤二:陶齿加工中心使用齿科CAD设计软件，依据医生所提出的制作种类要求对陶齿形态进行CAD档案设计3D陶齿仿真模型档案；
步骤三:将3D陶齿仿真模型档案的数据传输至3D打印设备，将陶瓷料浆置于3D打印料槽内，使陶瓷料浆的液位高度达到预设高度，设计好的3D陶齿仿真模型档案通过软件等高切片加支撑后通过去3D打印机光源中投射的UV紫外光层层固化成型，3D打印机生产出医生所需要的待修复体雏形；
步骤四:打印完成后，待修复体雏形去除支撑，再置于结晶炉中烧结脱脂成型；
步骤五:对烧结后的待修复体雏形进行浸泡染色或涂色再高温结晶成型处理,即完成整个产品制作。
其中，在步骤三所述的陶瓷料浆由80％-90％纳米级二氧化锆、10-18％光敏树脂、0.5-2％有机氧化物分别按比例混合调制成浆料，有机氧化物，用于调色。
光敏树脂用于光固化快速成型的材料为液态光固化树脂，或称液态光敏树脂。光敏树脂包括齐聚物、反应性稀释剂。齐聚物是光敏树脂的主体，是一种含有不饱和官能团的基料，它的末端有可以聚合的活性基团，一旦有了活性种，就可以继续聚合长大，一经聚合，分子量上升极快，很快就可成为固体。光引发剂是激发光敏树脂交联反应的特殊基团，当受到特定波长的光子作用时，会变成具有高度活性的自由基团，作用于基料的高分子聚合物，使其产生交联反应，由原来的线状聚合物变为网状聚合物，从而呈现为固态。光引发剂的性能决定了光敏树脂的固化程度和固化速度。
其中，在步骤三所述的陶瓷料浆由50％-80％纳米级二氧化锆、8％-40％纳米级二氧化铝、8-19％光敏树脂、0.5-2％有机氧化物分别按比例混合调制成浆料，有机氧化物用于调色。传统陶齿透光性差，肉眼便查看到是假齿，而通过纳米氧化锆与纳米氧化铝结合能增强结晶后陶齿的透光性，改善产品的逼真度。
其中，所述的有机氧化物为硝酸铒、硝酸镨、氯化铁的混合染色液。通过有机氧化物对陶齿染色可满足Vita16色需求，还可以染出A5、B5、C5、G1(牙龈瓷色)四种效果色，弥补了技师生产需求和填补了行业内效果色的空白，并且无需增加任何添加剂，在染色效果好的同时，缩短了浸染的时间，发明所提供的染色液具备优良的渗透速率，5秒单方向渗透0.8mm，10秒单方向渗透1.2mm，20秒单方向渗透1.5mm，渗透速度快，预烧义齿染色后整体颜色均匀，且透光率与天然颜色相似。
其中，在步骤三所述的待修复体雏形为固定瓷修复体或活动修复体或种植导板或娇正类产品，固定瓷修复体可以为贴面或嵌体或全冠或内冠，活动修复体可以为活动支架或活动胶托。
其中，在步骤四所述的结晶炉包括硅碳棒结晶炉或硅钼棒结晶炉或微波发热结晶炉。
一种用于陶齿打印的3D打印设备，包括安装背板、成型平台、树脂料盘、光学镜头及DMD发光芯片，所述成型平台、树脂料盘、光学镜头及DMD发光芯片由上至下平行固定于安装背板上，且均与所述安装背板呈90°的垂直角度，所述成型平台通过成型平台挂臂固定于安装背板上，所述安装背板固定有丝杆运动部件，所述成型平台挂臂与所述丝杆运动部件固定连接,树脂料盘内设有在水平面内相对树脂料盘作直线往复左右滑动的材料刮平板，材料刮平板将喷在树脂料盘上的陶齿材料刮平，并保持陶齿材料厚度在预设的厚度，均匀铺设在树脂料盘内。
3D打印技术制造速度快，成本低，可以按个体化需求制造复杂零件，随着计算机辅助设计和制造技术的进步以及数字化3D打印技术的成熟和应用，使制造个性化、精密的全口陶齿或半口陶齿成为可能。3D打印设备成型原理为DLP打印成型原理或光固化立体印刷技术(SLA),其中
DLP打印成型原理,用高分辨率的数字光处理器(DLP)投影仪来固化液态光聚合物，逐层的进行光固化，由于每层固化时通过幻灯片似的片状固化)；
立体3D打印技术以光敏树脂为原料，也可在其中加入其他材料形成复合材料,通过计算机控制激光按零件的各分层截面信息在液态的光敏树脂表面或其他可固化材料进行逐点扫描，被扫描区域的树脂薄层产生光聚合反应而固化，形成零件的一个薄层,一层固化完成后，工作台下移一个层厚的距离，然后在原先固化好的树脂表面再敷上一层新的液态树脂，直至得到三维实体模型,本发明非材料挤出式成型原理及方法,SLA技术具有高精度、性能稳定、产品力学强度高等优点，是目前技术最成熟和应用最广的3D打印技术。
本发明的有益效果在于：
1.制作周期短:工艺流程从原来的石膏-刻蜡-铸造-车金-OP-堆瓷-形修-上釉-抛光-消毒处理-包装，简化到石膏(口扫数据-3D打印牙模)-设计-批量陶瓷3D打印-烧结-抛光-上釉-出货。
2.数字化生产程度高:本发明依托数字化3D扫描-互联网-3D设计-3D打印，整个流程实现高度数字化，智能化生产，最大程度改变了传统手工制作的模式；
3.质量稳定性高:在取模石膏或口扫数据精准的情况下，因其工艺流程高度实现数字化制造，人为手工制造不稳定性的因素极大的减少，从而保证产品的质量稳定性高。按照本发明制作的陶齿可确保每一件产品的精度达到0.02MM以内的高精度；质量合格率高。
4.成本大幅下降:因本发明全程采用数字化3D扫描+互联网+3D设计+3D打印，整个工艺流程最大程度实现智能化，数字化，大部份工序可实现机器自动化加工，同时因工艺上的改进，减少了原来近一半的工艺流程，原材料消耗少，人工成本大幅降低，同时生产周期更快，原材料，人工，管理成本等均可降到最低。
5.可工业化量产:本发明制作方法，最大程度依托数字化智能生产，陶齿制作企业可轻松实现低成本投入，工业化量产模式。
附图说明
图1是本发明的生产步骤示意图。
图2是本发明的3D打印设备结构图。
标注说明：1.安装背板；2.成型平台；3.树脂料盘；31.材料刮平板；4.光学镜头；5.DMD发光芯片；6.成型平台挂臂；7.丝杆运动部件；8.料盘隔板；9.投影机固定安装板。
具体实施方式
请参阅图1所示，本发明关于一种陶齿3D打印在齿科修复行业的生产方法，
步骤一:医生取得石膏模型，对石膏模型进行扫描，或者医生对患者口内直接进行扫描，获得扫描数据；通过邮件将扫描数据发送到陶齿加工中心；
步骤二:陶齿加工中心使用齿科CAD设计软件，依据医生所提出的制作种类要求对陶齿形态进行CAD档案设计3D陶齿仿真模型档案；
步骤三:将3D陶齿仿真模型档案的数据传输至3D打印设备，将陶瓷料浆置于3D打印料槽内，使陶瓷料浆的液位高度达到预设高度，设计好的3D陶齿仿真模型档案通过软件等高切片加支撑后通过去3D打印机光源中投射的UV紫外光层层固化成型，3D打印机生产出医生所需要的待修复体雏形；
步骤四:打印完成后，待修复体雏形去除支撑，再置于结晶炉中烧结脱脂成型；
步骤五:对烧结后的待修复体雏形进行浸泡染色或涂色再高温结晶成型处理,即完成整个产品制作。
其中，在步骤三所述的陶瓷料浆由80％-90％纳米级二氧化锆、8-19％光敏树脂、0.5-2％有机氧化物分别按比例混合调制成浆料，有机氧化物用于调色。
光敏树脂用于光固化快速成型的材料为液态光固化树脂，或称液态光敏树脂。光敏树脂包括齐聚物、反应性稀释剂。齐聚物是光敏树脂的主体，是一种含有不饱和官能团的基料，它的末端有可以聚合的活性基团，一旦有了活性种，就可以继续聚合长大，一经聚合，分子量上升极快，很快就可成为固体。光引发剂是激发光敏树脂交联反应的特殊基团，当受到特定波长的光子作用时，会变成具有高度活性的自由基团，作用于基料的高分子聚合物，使其产生交联反应，由原来的线状聚合物变为网状聚合物，从而呈现为固态。光引发剂的性能决定了光敏树脂的固化程度和固化速度。
其中，在步骤三所述的陶瓷料浆由50％-80％纳米级二氧化锆、8％-40％纳米级二氧化铝、8-19％光敏树脂、0.5-2％有机氧化物分别按比例混合调制成浆料，有机氧化物用于调色。
其中，在步骤三所述的待修复体雏形为固定瓷修复体或活动修复体或种植导板或娇正类产品，固定瓷修复体可以为贴面或嵌体或全冠或内冠，活动修复体可以为活动支架或活动胶托。
其中，在步骤四所述的结晶炉包括硅碳棒结晶炉或硅钼棒结晶炉或微波发热结晶炉。
请查看图2，一种用于陶齿打印的3D打印设备，包括安装背板1、成型平台2、树脂料盘3、光学镜头4及DMD发光芯片5，所述成型平台2、树脂料盘3、光学镜头4及DMD发光芯片5由上至下平行固定于安装背板1上，且均与所述安装背板1呈90°的垂直角度，所述成型平台2通过成型平台挂臂6固定于安装背板1上，所述安装背板1固定有丝杆运动部件7，所述成型平台挂臂6与所述丝杆运动部件7固定连接，所述树脂料盘3通过料盘隔板8固定于安装背板1上，且料盘隔板8与所述安装背板1固定连接，所述光学镜头4及DMD发光芯片5通过投影机固定安装板9固定于安装背板1上，且投影机固定安装板9与所述安装背板1固定连接，安装背板1材料为合金铝板硬质材料,树脂料盘3内设有在水平面内相对树脂料盘3作直线往复左右滑动的材料刮平板31，材料刮平板31将喷在树脂料盘3上的陶齿材料刮平，因陶瓷浆料粘度大，流动性差，所以每层打印前需要X轴控制部份控制刮平板使陶瓷浆料均匀附着在打印区域，由此保持陶齿材料厚度在预设的厚度，均匀铺设在树脂料盘内。
基于上述3D打印机高精度安装结构的3D打印方法，包括如下步骤：
(1)将测试件所打印区域的打印时间段分为普通打印时间段与附加打印时间段；
(2)依据测试件的材料及光照强度的情况设定普通打印时间段为10s；
(3)将所打印区域在XY平面区域内尺寸等分成X/Y等尺寸的48个方块；
(4)通过照度计精确单独测量步骤(3)中每个方块的紫外光照强度误差，结合所述打印测试件的厚度在打印软件中设置参数1～100来调节每个方块的附加打印时间段。
作为一种优选方案，步骤(2)中设定普通打印时间段为15s，步骤(3)中将所打印区域在XY平面区域内尺寸等分成X/Y等尺寸的60个方块。
基于上述，所述高精度安装结构能保证光学镜头4及DMD发光芯片5与树脂料盘3、成型平台2高度平行，从而使投影光平面、成型材料液面及打印成型台三个面平行尺寸控制在0.02-0.20MM以内，并使光学镜头4发射光的平面与成型平台2在X(左右)、Y(前后)平面的垂直距离最大限度的保证了同一高度尺寸，精度将能最有效保证。将普通打印时间段根据材料及光照设定，并通过调整附加时间段的参数(0-100)来设定单独的曝光时间，测试件厚的区域调小曝光时间，测试件偏薄的区域调大曝光时间，从而精准控制打印尺寸，达到高精度打印，并最终使产品误差范围在0.02-0.05MM的范围内。
以上实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (4)

1.一种陶齿3D打印在齿科修复行业的生产方法，其特征在于：
步骤一:医生取得石膏模型，对石膏模型进行扫描，或者医生对患者口内直接进行扫描，获得扫描数据；通过邮件将扫描数据发送到陶齿加工中心；
步骤二:陶齿加工中心使用齿科CAD设计软件，依据医生所提出的制作种类要求对陶齿形态进行CAD档案设计3D陶齿仿真模型档案；
步骤三:将3D陶齿仿真模型档案的数据传输至3D打印设备，将陶瓷料浆置于3D打印料槽内，使陶瓷料浆的液位高度达到预设高度，设计好的3D陶齿仿真模型档案通过软件等高切片加支撑后通过去3D打印机光源中投射的UV紫外光层层固化成型，3D打印机生产出医生所需要的待修复体雏形；
其中，所述的陶瓷料浆由80％-90％纳米级二氧化锆、8-19％光敏树脂、0.5-2％有机氧化物分别按比例混合调制成浆料或者由50％-80％纳米级二氧化锆、8％-40％纳米级二氧化铝、8-19％光敏树脂、0.5-2％有机氧化物分别按比例混合调制成浆料；
步骤四:打印完成后，待修复体雏形去除支撑，再置于结晶炉中烧结脱脂成型；
步骤五:对烧结后的待修复体雏形进行浸泡染色或涂色再高温结晶成型处理,即完成整个产品制作。
2.根据权利要求1所述的一种陶齿3D打印在齿科修复行业的生产方法，其特征在于：在步骤三所述的待修复体雏形为固定瓷修复体或活动修复体或种植导板或娇正类产品。
3.根据权利要求1所述的一种陶齿3D打印在齿科修复行业的生产方法，其特征在于：在步骤四所述的结晶炉包括硅碳棒结晶炉或硅钼棒结晶炉或微波发热结晶炉。
4.一种用于陶齿打印的3D打印设备，包括安装背板、成型平台、树脂料盘、光学镜头及DMD发光芯片，所述成型平台、树脂料盘、光学镜头及DMD发光芯片由上至下平行固定于安装背板上，且均与所述安装背板呈90°的垂直角度，所述成型平台通过成型平台挂臂固定于安装背板上，所述安装背板固定有丝杆运动部件，所述成型平台挂臂与所述丝杆运动部件固定连接,其特征在于：树脂料盘内设有在水平面内相对树脂料盘作直线往复左右滑动的材料刮平板。
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Address after: 518000 10H, 10th floor, 72 Songgang Avenue, Songgang Street, Baoan District, Shenzhen City, Guangdong Province

Applicant after: SHENZHEN YUANHUAXIN TECHNOLOGY Co.,Ltd.

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Applicant before: Huang Zhenghua

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Patentee after: Guangdong Yamei Shiguang Biotechnology Co.,Ltd.

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Patentee before: SHENZHEN YUANHUAXIN TECHNOLOGY Co.,Ltd.