CN109223215A - 一种聚醚醚酮/氧化锆复合材料义齿的3d方法 - Google Patents

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张玉琪
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Abstract

本发明公开了一种聚醚醚酮/氧化锆复合材料义齿的制造方法，制造义齿的复合材料是由聚醚醚酮和氧化锆混合而成，其中氧化锆的质量占比为1％～10％；该制造方法通过3D打印方法得到义齿；具体为：该制造方法通过将聚醚醚酮和氧化锆材料按一定比例混合，用双螺杆挤出机制造出复合材料的丝材，或继续加工至粉末复合材料，最后用3D打印机打印出复合材料的义齿。本发明制造的义齿既解决了聚醚醚酮义齿由于材质较软而最终抛光难度大的问题，同时又解决了氧化锆义齿由于硬度过高而对对侧自然牙齿过量磨损的问题。

Description

一种聚醚醚酮/氧化锆复合材料义齿的3D方法
技术领域
本发明属于口腔修复体制造技术领域，具体涉及一种聚醚醚酮/氧化锆复合材料义齿的3D方法。
背景技术
聚醚醚酮(PEEK)是一种半结晶型的热塑性高分子,具有十分优异的稳定性、力学性能、耐滑动磨损和微动磨损性能。PEEK的弹性模量与骨骼的弹性模量接近，具有优良的生物相容性、稳定的化学特性和放射线投射性，已作为骨科植入物在临床上得到应用。医用级的PEEK聚合物被指定为“最佳长期骨骼移PEEK”，经美国食品及药品管理局的验证，PEEK具有典型医用性能，如高纯度、高断裂伸长率、良好的生物兼容性等。过去十年间，PEEK材料在口腔修复体领域得到广泛的应用，它具有美观耐用、断裂韧性好、质量轻等优点，但是传统的加工方法工艺复杂，设备要求高，硬度过低等缺点。
氧化锆陶瓷材料具有高熔点、高硬度、高耐磨性、耐氧化等良好的综合性能，而且生产原料来源充足，制造成本低廉，适合进行大规模的工业生产。它凭借其优异的力学性能和生物学性能广泛应用于生物医学领域，尤其是口腔修复体领域。然而，氧化锆陶瓷较低的断裂韧性和较高的硬度导致对侧自然牙齿严重磨损，成为其进一步发展的主要原因。此外，氧化锆陶瓷材料作为义齿材料，由于高硬度和低断裂韧性而导致对侧自然牙齿过度磨损，以及聚醚醚酮材料由于材质较软而导致最终义齿抛光难度大。
发明内容
本发明的目的是针对上述技术问题而提出的一种聚醚醚酮/氧化锆复合材料义齿的3D方法，该制造方法通过将聚醚醚酮和氧化锆材料按一定比例混合，用双螺杆挤出机制造出复合材料的丝材，或继续加工至粉末复合材料，最后用3D打印机打印出复合材料的义齿。这种义齿既解决了聚醚醚酮义齿由于材质较软而最终抛光难度大的问题，同时又解决了氧化锆义齿由于硬度过高而对对侧自然牙齿过量磨损的问题。
本发明采用如下技术方案来实现的：
一种聚醚醚酮/氧化锆复合材料义齿的3D打印方法，制造义齿的复合材料是由聚醚醚酮和氧化锆混合而成，其中氧化锆的质量占比为1％～10％；该制造方法通过3D打印的方法直接得到义齿。
本发明进一步的改进在于，包括的工艺方法有熔融沉积成形、选区激光烧结和选区激光熔融。
本发明进一步的改进在于，具体包括下列步骤：
1)将氧化锆质量占比为1％～10％的聚醚醚酮/氧化锆复合材料放入双螺杆挤出机中以360～370℃的温度条件挤出复合材料丝材用于熔融沉积成形工艺，或继续加工至粒径为30～50μm的粉末复合材料用于选区激光烧结、选区激光熔融；
2)利用建模软件对CT数据进行三维重建得到stl模型，然后用3D打印机打印出复合材料的义齿。
本发明进一步的改进在于，熔融沉积成形的打印温度为380～410℃，分层层厚为0.1～0.2mm；选区激光烧结工艺的激光功率为40～50W，扫描速度为1500～2000mm/s，分层厚度为0.1～0.2mm。
本发明具有如下有益的技术效果：
本发明提供的一种聚醚醚酮/氧化锆复合材料义齿的3D方法，将聚醚醚酮和氧化锆材料按设定比例混合，用双螺杆挤出机制造出复合材料的丝材，或继续加工至粉末复合材料，最后用3D打印机打印出复合材料的义齿。这种义齿既解决了聚醚醚酮义齿由于材质较软而最终抛光难度大的问题，同时又解决了氧化锆义齿由于硬度过高而对对侧自然牙齿过量磨损的问题。概括来说，本发明具有几处优点：
1.该制造过程主要用到双螺杆挤出机和3D打印机设备，制造工艺简单，降低了设备及人力物力费用，进而降低了制造成本20％—30％。
2.义齿性能可控，可以通过对聚醚醚酮和氧化锆质量分数的调整，使制造得到的义齿咬合面硬度在250—450HV之间，以更好地匹配患者对侧自然牙齿的硬度(350HV)，减少磨损，提高义齿和自然牙齿的寿命。
3.采用该方法制造的义齿致密性较高，性能优异，使用时可直接用作义齿或牙冠，不易出现脆性破坏和过量磨损现象。也可以满足口腔修复体、义齿、骨修复、骨填充等临床应用场合。
附图说明
图1是本发明义齿的截面示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明做出进一步的说明。
本发明提供的一种具有良好力学性能的聚醚醚酮义齿的3D方法，包括以下具体步骤：
1)将氧化锆质量占比为1％～10％的聚醚醚酮/氧化锆复合材料放入双螺杆挤出机中以360～370℃的温度条件挤出复合材料丝材，或继续加工至粉末复合材料。
2)利用建模软件对CT数据进行三维重建得到stl模型，将stl模型导入切片软件中进行切片层厚度，打印温度等参数的设置，必要时添加支撑。最后，将切片文件导入3D打印机中打印出义齿。如图1所示，其中附图标记1为聚醚醚酮基体，2为氧化锆颗粒。
实施例1：
将氧化锆质量占比为1％的聚醚醚酮/氧化锆复合材料放入双螺杆挤出机中以360℃挤出复合材料丝材。利用mimics软件对CT数据进行三维重建得到stl模型，将stl模型导入Cura切片软件中进行切片层厚度，打印温度等参数的设置，必要时添加支撑。最后，将切片文件导入熔融沉积成形3D打印机中，在层厚为0.1mm，打印温度为380℃的条件下，打印出复合材料的义齿。用牙科设备对所得的义齿进行抛光处理,得到的义齿咬合面硬度为238HV。
实施例2：
将氧化锆质量占比为3％的聚醚醚酮/氧化锆复合材料放入双螺杆挤出机中以365℃挤出复合材料丝材。利用mimics软件对CT数据进行三维重建得到stl模型，将stl模型导入Cura切片软件中进行切片层厚度，打印温度等参数的设置，必要时添加支撑。最后，将切片文件导入熔融沉积成形3D打印机中，在层厚为0.2mm，打印温度为410℃的条件下打印复合材料的义齿。用牙科设备对所得注塑的义齿进行抛光处理,得到的义齿咬合面硬度为302HV。
实施例3：
将氧化锆质量占比为6％的聚醚醚酮/氧化锆复合材料放入双螺杆挤出机中以360℃挤出复合材料丝材。利用mimics软件对CT数据进行三维重建得到stl模型，将stl模型导入Cura切片软件中进行切片层厚度，打印温度等参数的设置，必要时添加支撑。最后，将切片文件导入选区激光烧结3D打印机中,在激光功率为40W，扫描速度为1500mm/s，分层厚度为0.1mm的条件下打印出复合材料的义齿。用牙科设备对所得注塑的义齿进行抛光处理,得到的义齿咬合面硬度为282HV。
实施例4：
将氧化锆质量占比为6％的聚醚醚酮/氧化锆复合材料放入双螺杆挤出机中以370℃挤出复合材料丝材。利用mimics软件对CT数据进行三维重建得到stl模型，将stl模型导入Cura切片软件中进行切片层厚度，打印温度等参数的设置，必要时添加支撑。最后，将切片文件导入选区激光烧结3D打印机中,在激光功率为50W，扫描速度为2000mm/s，分层厚度为0.15mm的条件下打印出复合材料的义齿。用牙科设备对所得注塑的义齿进行抛光处理,得到的义齿咬合面硬度为328HV。
实施例5：
将氧化锆质量占比为10％的聚醚醚酮/氧化锆复合材料放入双螺杆挤出机中以370℃挤出复合材料丝材。利用mimics软件对CT数据进行三维重建得到stl模型，将stl模型导入Cura切片软件中进行切片层厚度，打印温度等参数的设置，必要时添加支撑。最后，将切片文件导入选区激光烧结3D打印机中,在激光功率为50W，扫描速度为1600mm/s，分层厚度为0.2mm的条件下打印出复合材料的义齿。用牙科设备对所得注塑的义齿进行抛光处理,得到的义齿咬合面硬度为396HV。
必须指出的是，所属领域的技术人员凡依本发明申请内容所作的各种等效修改、变化与修正，都应成为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种聚醚醚酮/氧化锆复合材料义齿的3D打印方法，其特征在于，制造义齿的复合材料是由聚醚醚酮和氧化锆混合而成，其中氧化锆的质量占比为1％～10％；该制造方法通过3D打印的方法直接得到义齿。
2.根据权利要求1所述的一种聚醚醚酮/氧化锆复合材料义齿的3D打印方法，其特征在于，包括的工艺方法有熔融沉积成形、选区激光烧结和选区激光熔融。
3.根据权利要求2所述的一种聚醚醚酮/氧化锆复合材料义齿的3D打印方法，其特征在于，具体包括下列步骤：
1)将氧化锆质量占比为1％～10％的聚醚醚酮/氧化锆复合材料放入双螺杆挤出机中以360～370℃的温度条件挤出复合材料丝材用于熔融沉积成形工艺，或继续加工至粒径为30～50μm的粉末复合材料用于选区激光烧结、选区激光熔融；
2)利用建模软件对CT数据进行三维重建得到stl模型，然后用3D打印机打印出复合材料的义齿。
4.根据权利要求2所述的一种聚醚醚酮/氧化锆复合材料义齿的3D方法，其特征在于，熔融沉积成形的打印温度为380～410℃，分层层厚为0.1～0.2mm；选区激光烧结工艺的激光功率为40～50W，扫描速度为1500～2000mm/s，分层厚度为0.1～0.2mm。
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