CN110680532B - 义齿3d打印制作工艺及其3d打印装置 - Google Patents

义齿3d打印制作工艺及其3d打印装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及3D打印技术领域，尤其是涉及一种义齿3D打印制作工艺及其3D打印装置，利用CBCT拍摄患者牙齿的若干张水平断层图，两张前后拍摄的水平断层图的断层间距小于0.5mm；在每张水平断层图中画出全牙列的对称轴；在水平断层图上找出与缺失齿对称的位置并做标记，上传水平断层图至AutoCAD，在AutoCAD中描出全牙列中距离标记最近牙齿的轮廓，并将该轮廓的镜像图保存为电子文档；按顺序上传所有水平断层图的电子文档至3D打印装置的电脑。本发明具有在患者牙齿缺失的情况下仍能建立缺失牙义齿模型的特点。

Description

义齿3D打印制作工艺及其3D打印装置
技术领域
本发明涉及3D打印技术领域，尤其是涉及一种义齿3D打印制作工艺及其3D打印装置。
背景技术
义齿就是人们常说的“假牙”，医学上是对上、下颌牙部分或全部牙齿缺失后制作的修复体的总称。义齿加工行业是高精密行业，现有的义齿加工方法均以蜡型铸造为主要生产工艺，辅助工艺复杂，辅助材料繁多，且多为人工生产，自动化程度较低，生产效率较低。
授权公告号为CN208929212U的专利公开了一种义齿金属激光3D打印装置，在使用时，通过USB插口将义齿模型文件传输到控制箱内，激光打印头在横向进给电机、纵向进给电机和高度调节电机的共同作用下，开始按照设定的路径进行3D打印，在打印的过程中，激光打印头发射激光将粉料烧结以实现打印。
义齿模型通过扫描牙齿和全牙列的三维形态数据后重新建模得到，可以扫描离体牙或在体牙（仍在人体上未脱落的牙齿）倒模，但患者牙齿缺失的情况下则无法扫描、建立义齿模型。
发明内容
本发明的目的是提供一种义齿3D打印制作工艺，其具有在患者牙齿缺失的情况下仍能建立缺失牙义齿模型的特点。
本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：一种义齿3D打印制作工艺，包括以下步骤：Step1.利用CBCT拍摄患者牙齿的若干张水平断层图，两张前后拍摄的水平断层图的断层间距小于0.5mm；Step2.在每张水平断层图中画出全牙列的对称轴；Step3.在水平断层图上找出与缺失齿对称的位置并做标记，上传水平断层图至AutoCAD，在AutoCAD中描出全牙列中距离标记最近牙齿的轮廓，并将该轮廓的镜像图保存为电子文档；Step4.按顺序上传所有水平断层图的电子文档至3D打印装置的电脑；Step5.3D打印装置根据电子文档打印出竖直的柱体，柱体的轮廓即电子文档中的镜像图，柱体的高度等于两张前后拍摄的水平断层图的断层间距，3D打印装置根据排序的电子文档逐个打印、叠加若干柱体，最终形成义齿毛坯；Step6.打磨义齿毛坯直至棱角呈圆滑状。
通过采用上述技术方案，利用CBCT（即锥形束CT）获得患者牙齿的水平断层图，根据患者对称侧的牙齿描绘出缺失齿的镜像轮廓，从而获得缺失齿的轮廓，将缺失齿每一层轮廓转化为数据传输给3D打印装置的电脑，电脑控制3D打印装置将缺失齿的每一层轮廓打印成柱体，从下至上依次叠加打印后即可得到义齿毛坯，将义齿毛坯精加工后即可得到所需的义齿。
优选的，所有水平断层图的拍摄的水平基准相同，仅拍摄的竖直位置不同，在AutoCAD中于所有水平断层图上同一位置绘出直角坐标轴。
通过采用上述技术方案，所有水平断层图中，组成轮廓的每一点均可用坐标表示，而且所有水平断层图的坐标系均可重合，所以相当于所有轮廓上的点均位于同一坐标系中，方便了确定一个轮廓上的点相对于另一个轮廓上点的位置。
优选的，两张前后拍摄的水平断层图的断层间距为0.2mm-0.35mm。
通过采用上述技术方案，控制水平断层图的数量不至于过多，减轻了在AutoCAD上描绘轮廓的工作量，同时也保证了义齿的成型精度。
优选的，在Step3中，在水平断层图上找出与缺失齿及缺失齿的两侧牙齿对称的位置并做标记，上传水平断层图至AutoCAD，在AutoCAD中描出全牙列中距离标记最近的三颗牙齿的轮廓，并将该轮廓的镜像图保存为电子文档。
优选的，在Step5中，最终形成的三颗义齿毛坯中，相邻的两颗义齿毛坯边缘连为一体。
优选的，在Step6中，打磨三颗义齿毛坯直至棱角呈圆滑状，将两边的义齿底部掏空制成牙套。
通过采用上述技术方案，同时制作三颗义齿，对应于缺失齿的义齿位于三颗中间，其余两颗作为套子套在患者牙齿上，方便了在患者口中安装义齿。
本发明的目的还在于提供一种用于上述义齿3D打印制作工艺的3D打印装置，包括计算机控制系统、光纤激光器、光束隔离器、成型室、成型缸、粉料缸，计算机控制系统包括所述电脑，计算机控制系统与光纤激光器电连接，成型缸与粉料缸之间设有铺粉辊，光束隔离器内设有扩束镜、振镜、F-Theta透镜，光纤激光器射出的激光依次穿过扩束镜、振镜反射、穿过F-Theta透镜射入成型缸，成型室与成型缸、粉料缸密封连接，成型室连接有保护气气源。
通过采用上述技术方案，利用激光烧结粉料使粉料成型为与一层牙齿轮廓对应的柱体，一层柱体烧结完成后，铺粉辊向柱体上铺粉，而后激光继续烧结粉料成型为下一层柱体，重复操作至义齿毛坯完全成型。成型室内环境密闭，且成型室内充有保护气，保护气使粉体烧结时不会氧化成氧化物杂质，使成型的义齿毛坯质地纯净、无杂质。
优选的，所述成型室还连接有粉尘净化器，粉尘净化器与成型室通过出粉管和补粉管连通，粉尘净化器内设有滤网，出粉管与补粉管分别位于滤网的上下两侧。
通过采用上述技术方案，成型缸内未用完的粉料，通过出粉管被送入粉尘净化器的滤网上方空间内，滤网过滤掉粉料中已烧结部分（体积较大），较细的未烧结部分漏至滤网下方供重复利用。
综上所述，本发明的有益技术效果为：
1.利用CBCT（即锥形束CT）获得患者牙齿的水平断层图，根据患者对称侧的牙齿描绘出缺失齿的镜像轮廓，从而获得缺失齿的轮廓，将缺失齿每一层轮廓转化为数据传输给3D打印装置的电脑，电脑控制3D打印装置将缺失齿的每一层轮廓打印成柱体，从下至上依次叠加打印后即可得到义齿毛坯，将义齿毛坯精加工后即可得到所需的义齿；
2.3D打印装置的成型室内环境密闭，且成型室内充有保护气，保护气使粉体烧结时不会氧化成氧化物杂质，使成型的义齿毛坯质地纯净、无杂质。
附图说明
图1是实施例中3D打印装置的结构示意图。
图中，1、计算机控制系统；2、光纤激光器；3、光束隔离器；4、成型室；5、成型缸；6、粉料缸；7、铺粉辊；8、扩束镜；9、振镜；10、F-Theta透镜；11、保护气气源；12、粉尘净化器；13、出粉管；14、补粉管；15、滤网。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例：图1为本发明公开的一种3D打印装置，包括计算机控制系统1和成型室4，计算机控制系统1上连接有光纤激光器2，成型室4顶部连通有光束隔离器3。光束隔离器3的一端正对光纤激光器2射出的激光，光束隔离器3的另一端与成型室4的接通处设有F-Theta透镜10。光束隔离器3呈L型，光束隔离器3内固定振镜9和扩束镜8，其中振镜9位于光束隔离器3的转角处。激光先穿过扩束镜8，再经过振镜9的反射，然后穿过F-Theta透镜10，最后射入成型室4内。
如图1所示，成型室4的底部设有成型缸5和粉料缸6，成型缸5和粉料缸6的顶部均与成型室4内部相通，打印的成型物在成型缸5内生成，粉料缸6用于储存用于打印的粉料。成型室4内于粉料缸6与成型缸5之间设有铺粉辊7，铺粉辊7在粉料缸6与成型缸5之间往复移动，铺粉辊7用于将粉料缸6内的粉料平铺于成型缸5内。成型室4的一端连接有保护气气源11，另一端连接有粉尘净化器12，粉尘净化器12与成型室4通过出粉管13和补粉管14连通。粉尘净化器12内设有滤网15，出粉管13与补粉管14分别位于滤网15的上下两侧，成型缸5内未用完的粉料通过出粉管13被送入粉尘净化器12的滤网15上方空间内，滤网15过滤掉粉料中已烧结部分（体积较大），较细的未烧结部分漏至滤网15下方供重复利用。
利用上述3D打印装置打印制作义齿的工艺如下：
先采用CBCT（即锥形束CT）拍摄患者牙齿的若干张水平断层图（所有水平断层图的拍摄的水平基准相同，仅拍摄的竖直位置不同），两张前后拍摄的水平断层图的断层间距为0.3mm，在每张水平断层图中画出全牙列的对称轴，根据对称轴在每张水平断层图上找出与缺失齿对称的位置并做标记，将水平断层图以插入图片的形式插入到AutoCAD中，在AutoCAD中于所有水平断层图上的同一位置处绘出直角坐标系（所有水平断层图重合后，它们的直角坐标系重合）、描出全牙列中距离标记最近牙齿的轮廓，最后将该轮廓的镜像图保存为电子文档。
接着按顺序上传所有水平断层图的电子文档至3D打印装置的电脑（上述计算机控制系统1包括电脑），3D打印装置根据电子文档打印出竖直的柱体，柱体的轮廓即电子文档中的镜像图，柱体的高度等于两张前后拍摄的水平断层图的断层间距，3D打印装置根据排序的电子文档逐个打印、叠加若干柱体，最终形成义齿毛坯，最后精加工打磨义齿毛坯直至棱角呈圆滑状。
为了方便打印出的义齿安装于患者口中，一般打印N+2颗义齿，N为缺失齿的数量，额外打印的两颗义齿为缺失齿两侧的牙齿，将这两颗牙齿挖空后套在患者的原有牙齿上，即可将N颗义齿安装于患者口中。一次打印N+2颗义齿的方法与打印一颗义齿的方法基本相同，需要注意的是相邻的两颗义齿毛坯边缘应连为一体。
本实施例的实施原理为：利用激光烧结粉料使粉料成型为与一层牙齿轮廓对应的柱体，一层柱体烧结完成后，铺粉辊7向柱体上铺粉，而后激光继续烧结粉料成型为下一层柱体，重复操作至义齿毛坯完全成型。成型室4内环境密闭，且成型室4内充有保护气，保护气使粉体烧结时不会氧化成氧化物杂质，使成型的义齿毛坯质地纯净、无杂质。
本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种义齿3D打印制作工艺，其特征在于，包括以下步骤：
Step1.利用CBCT拍摄患者牙齿的若干张水平断层图，两张前后拍摄的水平断层图的断层间距小于0.5mm；
Step2.在每张水平断层图中画出全牙列的对称轴；
Step3.在水平断层图上找出与缺失齿对称的位置并做标记，上传水平断层图至AutoCAD，在AutoCAD中描出全牙列中距离标记最近牙齿的轮廓，并将该轮廓的镜像图保存为电子文档，所有水平断层图的拍摄的水平基准相同，仅拍摄的竖直位置不同，在AutoCAD中于所有水平断层图上同一位置绘出直角坐标轴，在水平断层图上找出与缺失齿及缺失齿的两侧牙齿对称的位置并做标记，上传水平断层图至AutoCAD，在AutoCAD中描出全牙列中距离标记最近的三颗牙齿的轮廓，并将该轮廓的镜像图保存为电子文档；
Step4.按顺序上传所有水平断层图的电子文档至3D打印装置的电脑；
Step5.3D打印装置根据电子文档打印出竖直的柱体，柱体的轮廓即电子文档中的镜像图，柱体的高度等于两张前后拍摄的水平断层图的断层间距，3D打印装置根据排序的电子文档逐个打印、叠加若干柱体，最终形成义齿毛坯；
Step6.打磨义齿毛坯直至棱角呈圆滑状。
2.根据权利要求1所述的义齿3D打印制作工艺，其特征在于：两张前后拍摄的水平断层图的断层间距为0.2mm-0.35mm。
3.根据权利要求1所述的义齿3D打印制作工艺，其特征在于：在Step5中，最终形成的三颗义齿毛坯中，相邻的两颗义齿毛坯边缘连为一体。
4.根据权利要求1所述的义齿3D打印制作工艺，其特征在于：在Step6中，打磨三颗义齿毛坯直至棱角呈圆滑状，将两边的义齿底部掏空制成牙套。
5.一种用于权利要求1-4任意一项所述的义齿3D打印制作工艺的3D打印装置，其特征在于：包括计算机控制系统（1）、光纤激光器（2）、光束隔离器（3）、成型室（4）、成型缸（5）、粉料缸（6），计算机控制系统（1）包括所述电脑，计算机控制系统（1）与光纤激光器（2）电连接，成型缸（5）与粉料缸（6）之间设有铺粉辊（7），光束隔离器（3）内设有扩束镜（8）、振镜（9）、F-Theta透镜（10），光纤激光器（2）射出的激光依次穿过扩束镜（8）、振镜（9）折射、穿过F-Theta透镜（10）射入成型缸（5），成型室（4）与成型缸（5）、粉料缸（6）密封连接，成型室（4）连接有保护气气源（11）。
6.根据权利要求5所述的3D打印装置，其特征在于：所述成型室（4）还连接有粉尘净化器（12），粉尘净化器（12）与成型室（4）通过出粉管（13）和补粉管（14）连通，粉尘净化器（12）内设有滤网（15），出粉管（13）与补粉管（14）分别位于滤网（15）的上下两侧。
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