CN111372536A - 用于制造假牙部件的方法以及假牙部件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种假牙部件制造方法，其中，在考虑牙列模型(3)的情况下产生假牙部件模型(2)；对所述假牙部件模型(2)实施负载分析；在所述假牙部件模型(2)之内设置具有第一形状和位置的第一增强结构模型(4)，并且将所述假牙部件模型(2)减小与所设置的第一增强结构模型(4)相应的容积；将经减小的假牙部件模型(2)划分出下部分容积(6)和上部分容积(8)；根据所述下部分容积(6)，借助所述SD打印机(9)由第一复合材料产生所述假牙部件(10)的下部分(10.1)；将与所述第一增强结构模型(4)相应的第一增强结构(11)设置在所述假牙部件(10)的第一部分(10.1)上；根据上部分容积(8)将假牙部件(10)的上部分(10.3)放置到包括所设置的第一增强结构(11)的假牙部件(10)的下部分(10.1)上，所述上部分借助所述3D打印机(9)由所述第一复合材料制成。

Description

用于制造假牙部件的方法以及假牙部件
技术领域
本发明涉及一种用于制造假牙部件的方法以及一种假牙部件。
背景技术
较大的永久性假牙部件、例如永久性齿桥治疗装置(Brückenversorgung)，典型地由特别坚固的材料、例如氧化锆或金属制造。
所谓的牙科复合材料更容易加工且更便宜，然而由于牙科复合材料的物理性质而不适合于制造永久性齿桥治疗装置。
然而，为了能够利用复合材料的优点，从G.Rappelli等人的文章“Clinical andlaboratory procedures to fabricate fiber-reinforced composite fixed partialdentures”(Cosmetic Dentistry，第4期，2008年)中已知由复合材料和增强玻璃纤维来制造牙科齿桥结构，其中用复合材料和玻璃纤维层填充铸模，并通过光聚合来固化所述复合材料。
还存在用于牙科应用的纤维增强的复合材料(所谓的fiber reinforcedcomposite)、例如日本东京GC公司的everX Posterior。该材料主要由聚合物基质和作为填充物的短玻璃纤维组成，并且根据制造商说明该材料适用于提供较大的空腔。如对于牙科复合材料常见的那样，将材料分层地引入到空腔中并借助聚合来固化。
在此背景下，本发明的目的是，进一步改进现有技术并且提供一种用于假牙部件的尽可能可靠且成本有利的制造方法以及一种坚固且成本有利的假牙部件。
发明内容
本发明的技术方案是一种根据权利要求1所述的用于假牙部件的制造方法以及一种根据权利要求17所述的假牙部件。优选的实施方式包含在从属权利要求中。
根据本发明的方法提出借助3D打印机来制造假牙部件，其中，在考虑数字牙列模型的情况下计算机辅助地产生三维数字假牙部件模型，所述数字牙列模型包括下颌和/或上颌的待治疗的有齿区域和/或无齿区域，并且在考虑牙列模型的情况下计算机辅助地实施对假牙部件模型的负载分析。
在考虑所述负载分析的结果的情况下，在假牙部件模型之内计算机辅助地设置具有第一三维形状和第一位置的三维数字第一增强结构模型，将假牙部件模型减小与所设置的第一增强结构模型相应的容积，并且将所述假牙部件模型划分出下部分容积和上部分容积，其中，所述下部分容积和上部分容积分别邻接于所设置的第一增强结构模型。
根据假牙部件模型的下部分容积，借助3D打印机由复合材料产生假牙部件的下部分，将与第一增强结构模型相应的第一增强结构设置在假牙部件的第一部分上，并且根据假牙部件模型的上部分容积将假牙部件的上部分放置到包括所设置的第一增强结构的假牙部件的下部分上，以完成假牙部件，所述假牙部件的上部分借助3D打印机由所述复合材料制成。
根据一种进一步扩展方案，将具有另外的形状和另外的位置的至少一个另外的增强结构模型计算机辅助地设置在假牙部件模型之内的第一增强结构模型之上和/或旁边，将假牙部件模型减小与所设置的第一增强结构模型和所述至少一个另外的增强结构模型相应的容积，并且将经减小的假牙部件模型划分出下部分容积和上部分容积，并且对于每个定位在第一增强结构之上的另外的增强结构模型，将所述假牙部件模型划分出另外的中间部分容积。根据所述部分容积中的一个部分容积，借助3D打印机由复合材料逐步地分别产生假牙部件的一个部分，并且将与所述增强结构模型中的一个增强结构模型相应的增强结构设置在相应的位置上。
例如借助口内摄像机例如从二维或三维图像产生牙列模型。不言而喻地，所述牙列模型包括为了治疗所必需的关于待治疗区域的信息、例如邻接的牙齿的轮廓、预备位置、具有结构的移植体。手动地借助合适的输入器件或自动地产生假牙部件模型。来自牙齿数据库的一个模型牙齿或多个模型牙齿例如被虚拟地定位在牙列模型中的一个或多个缺陷位置上，必要时根据尺寸来调整，并且扩大与在相邻牙齿上的预备位置和/或预备区域相应的结构。
根据第一实施方式，借助有限元法来实施负载分析。不言而喻地，对于负载分析，所述牙列模型有利地包括与待治疗的区域相邻的牙齿和/或相对的牙齿。在一种扩展方案中，颌关节或颌关节运动或咀嚼运动也被牙列模型包括，并且是负载分析的基础。因此，在负载分析的范围内，不仅可以考虑假牙部件本身的几何形状，而且可以考虑对随后的环境的影响。
根据负载分析的结果，直接通过计算机自动地和/或由使用者手动地定位增强结构或增强结构的虚拟模型，或根据进一步扩展方案，将两个或更多个增强结构模型定位在假牙部件之内。
根据第一实施方式，将三维数字纤维束模型设置为增强结构模型，其中，纤维束模型的形状具有长度和直径。在打印假牙部件的下部分和上部分之间，在长度和直径上与纤维束模型相应的纤维束设置在假牙部件的第一部分上。
备选地，增强结构由短纤维增强的复合材料构成，并借助3D打印机产生。为此，数字化地规划具有形状和位置的增强结构模型，并且在产生假牙部件的下部分和上部分之间，打印由短纤维增强的复合材料制成的与模型相应的增强结构。为此，3D打印机例如具有其它喷嘴。
将常见的牙科复合材料用作第一复合材料。典型的复合材料由渗入有无机填充体的有机塑料基质组成。在优选的实施方式中，第一复合材料的有机塑料基质的质量份额为最高40％，而无机填充体的质量份额为至少60％。
借助3D打印机例如逐层固化第一复合材料，以便产生假牙部件的各个部分。根据优选的进一步扩展方案，借助光聚合、即借助于具有合适的辐射源的光输入来进行固化。
借助包括纤维束或短纤维增强的复合材料的所述至少一个增强结构，在其他方面由常见的复合材料组成的假牙部件获得高稳定性。因此，利用本发明的方法也可以制造更大的齿桥治疗装置和/或永久性假牙。
根据本发明的方法的一个优点是，通过使用3D打印机的制造是特别简单、成本有利且快速的。通过划分假牙部件模型使得借助3D打印机来简单、逐步且快速地制造成为可能。
不言而喻地，如果第一部分容积已经部分地围绕容纳增强结构的容积区域延伸，则将构成为纤维束的增强结构定位在假牙部件的首先制造的部分上是特别可靠的。根据一种进一步扩展方案，下部分容积和/或每个中间部分容积具有至少一个用于容纳第一或另外的增强结构的凹部。
此外，不言而喻地，在纤维束作为增强结构的情况下，第一部分容积也不应围绕容纳增强结构的容积区域延伸过远，以便避免在定位纤维束时损坏假牙部件的已经制造的第一部分。如果增强结构构成为纤维束，则相应有利的是，第一部分容积无侧凹地构成。如果所述至少一个增强结构构成为纤维束，则特别优选的是，将减小了至少一个增强结构的假牙部件模型这样划分出多个部分容积，使得在与所述增强结构之一邻接的区域中的所有部分容积不具有侧凹。
根据本发明的制造方法的另一个优点是，所述方法非常可靠、快速且能容易实施，并且导致非常稳定且成本有利的假牙部件。
有利地，借助多个二维光学图像来计算牙列模型。检测患者牙齿状况的简单方法是借助口内摄像机来测量，其中，所述摄像机例如产生多个二维图像。于是，以已知的方式可以从所述图像产生所测量的牙齿状况的三维模型、即牙列模型。
有利地，所述复合材料是生物相容的。由此，该复合材料适用于牙科治疗。
有利地，借助光聚合方法打印所述假牙部件，并且所述复合材料包含用于光聚合方法的引发剂和稳定剂。
有利地，构成为纤维束的至少一个增强结构包括玻璃纤维或碳纤维或陶瓷纤维或由氧化铝制成的纤维或不同纤维的组合。备选地或作为进一步扩展方案，所述至少一个纤维束包括嵌入在由生物相容的材料制成的基质中的多根纤维，其中，根据一种进一步扩展方案，所述基质由有机树脂组成和/或包含用于光聚合方法的引发剂和稳定剂。
有利地，从预定的厚度集合中选择所述至少一个构成为纤维束模型的增强结构的厚度，由此确保存在与纤维束模型相应的纤维束。纤维束典型地以如下确定的强度或厚度存在，所述强度或厚度无法任意地调整。而长度可以任意缩短，并因此可以适配于纤维束模型。通过基质产生所谓的纤维复合材料。由纤维材料和基质材料的组合可能性得出多个自由度，以便构造增强结构(这里称为纤维束)。
本发明的另一个技术方案是假牙部件，其中，利用上述方法完全或部分地借助3D打印机来打印假牙部件。
本发明的另一个技术方案是假牙部件，其中，完全或部分地借助3D打印机来打印所述假牙部件，并且其中，所述假牙部件由第一复合材料组成，并且具有至少一个由纤维束或短纤维增强的复合材料组成的第一增强结构。同样优选地，利用上述方法制造所述假牙部件。
关于根据本发明的方法所讨论的优点也相应地存在于根据本发明的假牙部件。
附图说明
在附图中示出本发明的实施例。图中：
图1示出根据本发明的制造方法的第一实施方式的示意性流程，
图2示出根据本发明的假牙部件的第一实施方式的示意图，
图3示出根据本发明的假牙部件的第二实施方式的示意图。
具体实施方式
图1示出用于假牙部件10的制造方法的根据本发明的第一实施方式的六个方法步骤。
借助计算机单元1产生三维数字假牙部件模型2并实施负载分析。为了设计或产生假牙部件模型2以及为了对假牙部件模型2进行负载分析而考虑数字牙列模型3，所述数字牙列模型包括下颌和/或上颌的待治疗的有齿区域和/或无齿区域。假牙部件模型2被规划到牙列模型3中和/或适配于牙列模型3。根据第一实施方式，假牙部件模型2定位在牙列模型中以用于负载分析，并且此外模拟咀嚼运动。
在示出的实施例中，借助负载分析的结果将上部和下部的三维数字增强结构模型4、5计算机辅助地设置在假牙部件模型3之内。增强结构模型4、5的数量、各自的三维形状以及各自的位置由计算机单元1全自动确定，或者由使用者借助合适的输入器件纯手动确定，或者通过自动步骤(例如对位置和形状的建议)和手动步骤(例如可选地改变方位或形状)的组合来确定。
然后，将假牙部件模型2减小与所设置的增强结构模型4、5相应的容积，即，减小被增强结构模型4、5占据的容积区域，并将其划分出下部分容积6、中间部分容积7和上部分容积8，其中下部分容积6从部分容积6的下表面延伸直到下增强结构模型4，中间部分容积7从下增强结构模型4延伸到上增强结构模型5，而上部分容积8从上增强结构模型5延伸直到假牙模型2的与第一表面相对的第二表面。假牙模型2相应地沿增强结构模型4、5的走向被划分。
然后以多个步骤来制造假牙部件10。首先，根据假牙部件模型2的下部分容积6，借助3D打印机9由复合材料产生假牙部件10的下部分10.1。然后设置下增强结构模型4。
如果将根据第一实施方式的增强结构模型4规划或设计为纤维束模型，则将在形状上、即特别是在长度和厚度方面与增强结构模型4相应的第一纤维束作为下增强结构11设置在假牙部件10的第一部分10.1上在针对下增强结构模型4规划的位置上。
如果根据第二实施方式的增强结构11应该由短纤维增强的复合材料组成，则在三维形状方面与增强结构模型4相应的主体(所述主体由短纤维增强的复合材料制成)作为下增强结构11设置在针对下增强结构模型4规划的位置上。根据第一备选方案，这样的增强结构11例如借助另外的3D打印机预先或并行地产生，然后将其设置在假牙部件10的下部分10.1上。备选地，借助同一3D打印机直接在假牙部件10的下部分10.1上产生增强结构11。
然后，根据中间部分容积7，将假牙部件10的中间部分10.2(所述中间部分利用3D打印机9由复合材料制成)放置到假牙部件10的下部分10.1和下增强结构11上。
将与上增强结构模型5相应的上增强结构12设置在假牙部件10的中间部分10.2上在针对上增强结构模型5规划的位置上。为此，优选地定位与上增强结构模型5相应的纤维束，或者借助3D打印机在所规划位置上由短纤维增强的复合材料产生与上增强结构模型5相应的形状。
根据假牙部件模型2的上部分容积8，将假牙部件10的上部分10.3(所述上部分借助3D打印机9由第一复合材料制成)放置到包括所设置的上增强结构12的假牙部件10的中间部分10.2上。
不言而喻地，为了制造仅具有第一增强纤维束4的假牙部件10，将假牙部件模型2沿第一纤维束4仅划分出下部分容积6和上部分容积8，从而上部分容积8也邻接于第一纤维束4，并且根据上部分容积8将假牙部件10的上部分10.3直接放置到具有所设置的第一增强结构11的下部分10.2上。
如果在假牙部件模型2中设置有多于两个用于增强的增强结构模型4、5，则假牙部件模型被相应地划分出多于三个部分容积，其中，随着每个另外的纤维束添加一个另外的中间部分容积和一个相应的具有打印和设置或产生另外的增强结构的制造步骤。
在图2中示意性地示出根据本发明的假牙部件10的第一实施方式。所述假牙部件10构成为具有作为增强结构11的单个玻璃纤维填料的三部分式齿桥。所述齿桥10是借助3D打印机由复合材料打印。厚度D的玻璃纤维束11在齿桥的内部平行于齿桥10的整个上侧延伸。根据一种进一步扩展方案，通过玻璃纤维束11到假牙部件10的每个外表面(即例如到齿桥10的上侧)的可确定的最小距离来确保纤维束总是被足够厚的复合材料层覆盖。
在图3中示意性地示出根据本发明的假牙部件10的第二实施方式。所述假牙部件10构成为具有由短纤维增强的复合材料制成的单个增强结构11的三部分式齿桥。

Claims (19)

1.用于借助3D打印机制造假牙部件(10)的方法，其中，
-在考虑数字牙列模型(3)的情况下计算机辅助地产生三维数字假牙部件模型(2)，
-所述数字牙列模型(3)包括下颌和/或上颌的待治疗的有齿区域和/或无齿区域，
-在考虑所述牙列模型(3)的情况下计算机辅助地实施对所述假牙部件模型(2)的负载分析，
-在考虑所述负载分析的结果的情况下，在所述假牙部件模型(2)之内计算机辅助地设置具有第一三维形状和第一位置的三维数字化第一增强结构模型(4)，并且将所述假牙部件模型(2)减小与所设置的第一增强结构模型(4)相应的容积，
-将经减小的假牙部件模型(2)划分出下部分容积(6)和上部分容积(8)，
-所述下部分容积(6)和所述上部分容积(8)分别邻接于所设置的第一增强结构模型(4)，
-根据所述假牙部件模型(10)的所述下部分容积(6)，借助所述3D打印机(9)由第一复合材料产生所述假牙部件(10)的下部分(10.1)，
-将与所述第一增强结构模型(4)相应的第一增强结构(11)设置在与所述假牙部件(10)的第一部分(10.1)相应的第一位置上，
-根据所述假牙部件模型(2)的所述上部分容积(8)，将所述假牙部件(10)的上部分(10.3)放置到包括所设置的第一增强结构(11)的所述假牙部件(10)的所述下部分(10.1)上，以完成所述假牙部件(10)，所述假牙部件的上部分借助所述3D打印机(9)由第一复合材料制成。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，
-将具有另外的形状和另外的位置的至少一个另外的增强结构模型(5)计算机辅助地设置在所述假牙部件模型(2)之内的所述第一增强结构模型(4)之上和/或旁边，
-将所述假牙部件模型(2)减小与所设置的第一增强结构模型(4)和所述至少一个另外的增强结构模型(5)相应的容积，
-将经减小的假牙部件模型(2)划分出下部分容积(6)和上部分容积(8)，并且对于每个定位在所述第一增强结构之上的另外的增强结构模型，将所述假牙部件模型划分出另外的中间部分容积(7)，
-根据所述部分容积(6、7、8)中的一个部分容积，借助3D打印机(9)由所述第一复合材料逐步地分别产生所述假牙部件(10)的一个部分(10.1、10.2、10.3)，并且将与所述增强结构模型(4、5)中的一个增强结构模型相应的增强结构(11、12)设置在相应的位置上。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，借助有限元法来实施所述负载分析。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，对于所述负载分析考虑与待治疗的颌区相邻和/或相对的牙齿和/或咀嚼运动。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述下部分容积(6)具有至少一个用于容纳所述第一增强结构模型(4)的凹部，和/或每个中间部分容积(7)具有至少一个用于容纳另外的增强结构模型(5)的凹部。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，借助多个二维光学图像来计算所述牙列模型(3)。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一复合材料是生物相容的。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一复合材料由有机塑料基质和无机填充体组成，其中，所述有机塑料基质的质量份额为最高40％，而所述无机填充体的质量份额为至少60％。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，借助光聚合方法打印所述假牙部件，并且所述第一复合材料包含用于所述光聚合方法的引发剂和稳定剂。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于，所述至少一个增强结构模型(4、5)构成为三维数字纤维束模型，所述至少一个增强结构模型(4、5)的形状具有厚度和长度，并且与所述至少一个纤维束模型相应的纤维束作为增强结构(11、12)设置在所述假牙部件(10)的所述下部分(10.1)或所述假牙部件(10)的中间部分(10.2)上。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，至少一个纤维束包括玻璃纤维或碳纤维或陶瓷纤维或由氧化铝制成的纤维或不同纤维的组合。
12.根据权利要求10或11所述的方法，其特征在于，所述至少一个纤维束包括嵌入在由生物相容的材料制成的基质中的多根纤维。
13.根据权利要求12的方法，其特征在于，所述基质由有机树脂组成和/或包含用于光聚合方法的引发剂和稳定剂。
14.根据权利要求10至13中任一项所述的方法，其特征在于，从预定的厚度集合中选择所述至少一个纤维束模型的厚度。
15.根据权利要求10至14中任一项所述的方法，其特征在于，所述经减小的假牙部件模型(2)被划分出部分容积(6、7、8)，使得所有部分容积(6、7、8)在邻近于所述增强结构模型(4、5)中的一个增强结构模型的区域中不具有侧凹。
16.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于，借助所述3D打印机由短纤维增强的复合材料产生所述增强结构(11、12)。
17.假牙部件，所述假牙部件完全或部分地借助3D打印机(9)打印，其特征在于，利用根据权利要求1至16中任一项所述的方法来制造所述假牙部件(10)。
18.假牙部件，所述假牙部件完全或部分地借助3D打印机(9)打印，其特征在于，所述假牙部件(10)由第一复合材料组成，并且具有至少一个由纤维束或由短纤维增强的复合材料组成的第一增强结构。
19.根据权利要求18所述的假牙部件，其特征在于，利用根据权利要求1至16中任一项所述的方法来制造所述假牙部件(10)。
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