CN112754702B - 一种轻质结构冠桥及slm 3d打印制作工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种轻质结构冠桥及SLM 3D打印制作工艺，对于冠桥中的修复齿（16）采用中空结构，减轻了传统冠桥的重量，提高了模型的可保留性，简化了在制作冠桥时的繁琐性，提高用户使用舒适度；其中，在3D打印过程中，针对修复齿（16）上设计通孔（17）结构，便于将修复齿（16）内成型过程中积累的多余粉料倒出，防止在热处理过程中将多余的粉料固化在修复齿（16）内侧，同时避免在热处理过程中，修复齿（16）内侧与外侧形成较大压差，影响修复齿（16）热处理效果和强度，同时在上瓷过程中，陶瓷材料将修复齿（16）表面通孔（17）进行覆盖，便于利用光固化技术对小孔上的陶瓷材料进行固化成型，保证修复齿的完整性；整体技术方案，具有成型速度快，设计制造智能化，成型精度高，制作成本低，高度柔性的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种轻质结构冠桥及SLM 3D打印制作工艺，属于冠桥制作工业技术领域。
背景技术
冠桥是一种最具美观效果的牙齿修复体，它具有坚硬、耐磨、抗压强度高，外观自然纯真，晶莹剔透、色泽逼真，接近天然牙的特点，佩戴更舒服。一般不会出现牙龈退缩、牙龈发青、牙龈边黑、牙龈红肿等现象，这些优点使得陶瓷牙在口腔修复体有广泛的应用。然而陶瓷牙冠、牙桥加工困难，传统制造方式，如铸瓷冠、瓷沉积全冠及CAD/CAM 全冠加工周期长，成本高，特别是具有沟尖窝等复杂曲面形态的脆性牙冠表面，对加工精度和加工质量提出了更高的要求，这使得陶瓷牙冠、牙桥费用很高。归根结底，传统机械切削加工和加工，难以实现高效高质加工成型，这使得加工方式、加工成本严重制约了陶瓷牙冠桥广泛应用。
现有技术中，冠桥中的牙齿多采用实心加工，增加了冠桥的重量，对患者牙床造成负担，大大降低了用户的体验会对患者的口腔造成一定的伤害。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种轻质结构冠桥，采用中空结构设计，能够有效降低质量，为使用者提供舒适的佩戴感受。
本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本发明设计了一种轻质结构冠桥，由各个连接桥依次串联各个牙冠、各个修复齿所组成；其特征在于：所述各个修复齿的内部均为中空结构，且各个修复齿的表面均为封闭结构。
作为本发明的一种优选技术方案：所述各个修复齿壁厚为0.8mm-1mm。
与上述相对应，本发明所要解决的技术问题是提供一种针对轻质结构冠桥的SLM3D打印制作工艺，采用3D打印工艺制作具有中空结构修复齿的冠桥，能够有效提高冠桥加工的工作效率。
本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本发明设计了一种针对轻质结构冠桥的SLM 3D打印制作工艺，包括如下步骤：
步骤A. 针对所述轻质结构冠桥中各修复齿的顶部，分别设计一个贯穿其内外空间的通孔，构成轻质结构冠桥打印结构，并获得轻质结构冠桥打印结构整体所对应的各个切片，构成所对应的aff打印文件，然后进入步骤B；
步骤B. 针对轻质结构冠桥打印结构所对应的aff打印文件，应用SLM 3D打印设备进行3D打印，获得轻质结构冠桥打印结构，然后进入步骤C；
步骤C. 针对轻质结构冠桥打印结构，将其中各修复齿中的粉料，分别由相应顶部的通孔倒出，然后进入步骤D；
步骤D. 针对轻质结构冠桥打印结构进行后处理，封闭各修复齿顶部的通孔，获得轻质结构冠桥。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤A中，针对轻质结构冠桥打印结构，依次执行导入数字化模型、修复模型、magics处理、autofab处理，获得轻质结构冠桥打印结构整体所对应的各个切片，构成所对应的aff打印文件；
其中，导入数字化模型，用于将轻质结构冠桥打印结构所对应模型的三维点云数据，导入逆向工程软件得到轻质结构冠桥打印结构所对应的冠桥模型；
修复模型，用于在逆向工程软件中对冠桥模型进行修复操作，获得其中各个修复齿，构成修复模型；
magics处理，用于针对修复模型，将各个牙冠内部和各个修复齿内部设计为中空结构，并在所述各个修复齿顶部设置通孔，更新为轻质结构冠桥打印结构所对应的冠桥模型；
autofab处理，用于将轻质结构冠桥打印结构所对应的冠桥模型导入Autofab软件中，设置切片参数并进行切片处理，并生成aff打印文件。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤D中，针对轻质结构冠桥打印结构，依次执行热处理、喷砂、打磨清洗、op处理、上瓷、上釉、高温处理，获得轻质结构冠桥；
其中，热处理，用于将轻质结构冠桥打印结构放入退火炉进行热处理；
喷砂，用于采用压缩空气动力，以高速喷射束将喷料高速喷射到轻质结构冠桥打印结构上需处理的表面；
打磨清洗，用于去除轻质结构冠桥打印结构表面的氧化层、及其它附着物；
op处理，用于针对轻质结构冠桥打印结构的表面，铺设一层结合层和遮色瓷；
上瓷，用于针对轻质结构冠桥打印结构的表面进行上瓷操作，且上瓷过程覆盖各修复齿顶部的通孔；
上釉，用于针对轻质结构冠桥打印结构的表面进行上釉操作；
高温处理，用于将轻质结构冠桥打印结构放入烤瓷进行烧结处理，获得轻质结构冠桥。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤A中的magics处理中，还包括针对修复模型进行加支撑处理；
所述步骤D中，在热处理操作与喷砂操作之间，还包括去支撑操作，用于将热处理后轻质结构冠桥打印结构上的支撑结构去除。
作为本发明的一种优选技术方案：所述热处理操作中，向退火炉中充入保护性气体，再将轻质结构冠桥打印结构放入退火炉进行热处理。
作为本发明的一种优选技术方案：所述热处理操作中的升温过程为：先1h时间升温至800℃，接着保温1h，然后自然冷却至300℃以下，最后取出烧结完毕的轻质结构冠桥打印结构。
作为本发明的一种优选技术方案：所述喷砂操作中，采用120目的氧化铝材料，喷砂枪的喷砂压力不大于3Pa，喷砂枪的喷砂头倾斜40°—50°对轻质结构冠桥打印结构的表面进行喷沙。
作为本发明的一种优选技术方案：所述上瓷操作中，基于上瓷对各修复齿顶部通孔的覆盖，应用光固化方法针对各通孔上的氧化锆进行固化处理。
本发明所述一种轻质结构冠桥及SLM 3D打印制作工艺，采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
本发明所设计一种轻质结构冠桥及SLM 3D打印制作工艺，对于冠桥中的修复齿采用中空结构，减轻了传统冠桥的重量，提高了模型的可保留性，简化了在制作冠桥时的繁琐性，提高用户使用舒适度；其中，在3D打印过程中，针对修复齿上设计通孔结构，便于将修复齿内成型过程中积累的多余粉料倒出，防止在热处理过程中将多余的粉料固化在修复齿内侧，同时避免在热处理过程中，修复齿内侧与外侧形成较大压差，影响修复齿热处理效果和强度，同时在上瓷过程中，陶瓷材料将修复齿表面通孔进行覆盖，便于利用光固化技术对小孔上的陶瓷材料进行固化成型，保证修复齿的完整性；整体技术方案，具有成型速度快，设计制造智能化，成型精度高，制作成本低， 高度柔性的优点。
附图说明
图1是本发明设计冠桥示意图；
图2是本发明设计应用中所涉及SLM 3D打印设备示意图；
图3是本发明设计针对轻质结构冠桥的SLM 3D打印制作工艺的工序示意图。
其中，1.过渡舱 2.溢粉口 3.激光器 4.成型舱 5.通风口入口 6.刮刀 7.螺栓8.料缸 9.电动推杆 10.活动式出风口 11.基板 12.舱室门 13.操作手套，14.连接桥，15.牙冠，16.修复齿，17.通孔。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
本发明设计了一种轻质结构冠桥，如图1所示，由各个连接桥14依次串联各个牙冠15、各个修复齿16所组成；其特征在于：所述各个修复齿16的内部均为中空结构，且各个修复齿16的表面均为封闭结构，其中，各个修复齿16的壁厚，设计为0.8mm-1mm。
针对上述所设计轻质结构冠桥，本发明进一步设计采用针对轻质结构冠桥的SLM3D打印制作工艺，具体基于现有SLM 3D打印设备进行操作，如图2所示，其中，SLM 3D打印设备制作成型过程中，主要在其成型舱进行，所述的成型舱包括料缸、成型缸、基板、刮刀、舱室门、通风口进气口、通风口出气口、溢粉口，透明玻璃、操作手套、过渡舱室所述的成型缸内设置有活塞、电动推杆，所述的基板通过螺丝固定于成型缸内部活塞顶侧，所述成型粉料放置于料缸内侧，所述刮刀固定于成型仓后壁，所述刮刀上固定有刮条，所述刮条通过三颗螺栓固定，所述刮条在工作之前调整至离工作面0.1mm，所述的操作手套固定于舱室门表面内侧，所述的舱室门上设置有透明玻璃，所述通风口进气口设置于成型仓后方下侧，所述通风口出气口固定于成型舱前壁下侧，所述过渡舱设置于成型舱左侧，所述过渡舱上设置有两个密封门，可在不开成型舱室的情况下将样件取出，防止成型舱室内侧保护气泄漏的同时，也可避免操作人员直接接触粉末，保护操作人员人身安全；所述溢粉口设置于成型缸左侧，便于将多余粉末收集至溢粉瓶；
打印成型过程主要包括打印准备、开始打印、打印结束，所述的打印准备包括调整基板、导入文件、铺粉、洗气；所述的导入文件是将aff文件导入打印设备，所述的调整基板是将基板水平固定成型缸内侧活塞上，所述成型件在基板上打印成型，所述的铺粉是将金属粉料均匀的铺一层在基板表面，所述的洗气是在成型舱充入保护气，所述的开始打印在打印准备结束后进行，打印过程中，激光束根据打印模型轮廓喷射在基板表面，固化基板表面的金属粉，层层打印，最终完成打印，打印结束后，在不开舱室门的情况下，将通过操作手套将成型舱室内将基板取下放置于过渡舱，通过过渡舱将基板取出，并将基板上的冠桥内侧的粉料抖出，防止后处理过程中固化在支撑内部，不易于去支撑。
实际应用中，如图3所示，具体执行包括如下步骤。
步骤A. 针对所述轻质结构冠桥中各修复齿16的顶部，分别设计一个贯穿其内外空间的通孔17，构成轻质结构冠桥打印结构，并获得轻质结构冠桥打印结构整体所对应的各个切片，构成所对应的aff打印文件，然后进入步骤B。
实际应用中，修复齿16顶部的通孔17，位于修复齿16顶部的中间位置，直径0.5mm-0.8mm。
上述步骤A中，针对轻质结构冠桥打印结构，依次执行导入数字化模型、修复模型、magics处理、autofab处理，获得轻质结构冠桥打印结构整体所对应的各个切片，构成所对应的aff打印文件。
其中，导入数字化模型，用于将轻质结构冠桥打印结构所对应模型的三维点云数据，导入逆向工程软件得到轻质结构冠桥打印结构所对应的冠桥模型。
修复模型，用于在逆向工程软件中对冠桥模型进行修复操作，获得其中各个修复齿16，构成修复模型。
magics处理，用于针对修复模型，将各个牙冠15内部和各个修复齿16内部设计为中空结构，并在所述各个修复齿16顶部设置通孔17，以及针对修复模型进行加支撑处理，更新为轻质结构冠桥打印结构所对应的冠桥模型；其中，修复模型上增加的支撑结构采用圆柱状，直径0.5mm。
autofab处理，用于将轻质结构冠桥打印结构所对应的冠桥模型导入Autofab软件中，设置切片参数并进行切片处理，并生成aff打印文件。
步骤B. 针对轻质结构冠桥打印结构所对应的aff打印文件，应用SLM 3D打印设备进行3D打印，获得轻质结构冠桥打印结构，然后进入步骤C。
步骤C. 针对轻质结构冠桥打印结构，将其中各修复齿16中的粉料，分别由相应顶部的通孔17倒出，然后进入步骤D。
步骤D. 针对轻质结构冠桥打印结构进行后处理，封闭各修复齿16顶部的通孔17，获得轻质结构冠桥。
上述骤D中，针对轻质结构冠桥打印结构，依次执行热处理、去支撑、喷砂、打磨清洗、op处理、上瓷、上釉、高温处理，获得轻质结构冠桥。
其中，热处理，基于向退火炉中充入保护性气体，再将轻质结构冠桥打印结构放入退火炉进行热处理，其中，先1h时间升温至800℃，接着保温1h，然后自然冷却至300℃以下，最后取出烧结完毕的轻质结构冠桥打印结构。实际应用中，保护性气体注入氮气或者氩气。
去支撑，用于将热处理后轻质结构冠桥打印结构上的支撑结构去除。
喷砂，用于采用压缩空气动力，以高速喷射束将喷料高速喷射到轻质结构冠桥打印结构上需处理的表面，其中，采用120目的氧化铝材料，喷砂枪的喷砂压力不大于3Pa，喷砂枪的喷砂头倾斜40°—50°对轻质结构冠桥打印结构的表面进行喷沙。
打磨清洗，用于去除轻质结构冠桥打印结构表面的氧化层、及其它附着物。
op处理，用于针对轻质结构冠桥打印结构的表面，铺设一层结合层和遮色瓷。
上瓷，用于针对轻质结构冠桥打印结构的表面进行上瓷操作，且上瓷过程覆盖各修复齿16顶部的通孔17，其中，基于上瓷对各修复齿16顶部通孔17的覆盖，应用光固化方法针对各通孔17上的氧化锆进行固化处理。
上釉，用于针对轻质结构冠桥打印结构的表面进行上釉操作。
高温处理，用于将轻质结构冠桥打印结构放入烤瓷进行烧结处理，获得轻质结构冠桥。
上述所设计轻质结构冠桥及SLM 3D打印制作工艺，对于冠桥中的修复齿16采用中空结构，减轻了传统冠桥的重量，提高了模型的可保留性，简化了在制作冠桥时的繁琐性，提高用户使用舒适度；其中，在3D打印过程中，针对修复齿16上设计通孔17结构，便于将修复齿16内成型过程中积累的多余粉料倒出，防止在热处理过程中将多余的粉料固化在修复齿16内侧，同时避免在热处理过程中，修复齿16内侧与外侧形成较大压差，影响修复齿16热处理效果和强度，同时在上瓷过程中，陶瓷材料将修复齿16表面通孔17进行覆盖，便于利用光固化技术对小孔上的陶瓷材料进行固化成型，保证修复齿的完整性；整体技术方案，具有成型速度快，设计制造智能化，成型精度高，制作成本低， 高度柔性的优点。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。
Claims (8)
1.一种轻质结构冠桥的SLM 3D打印制作工艺，其特征在于：所述轻质结构冠桥,由各个连接桥(14)依次串联各个牙冠(15)、各个修复齿(16)所组成；各个修复齿(16)的内部均为中空结构，且各个修复齿(16)的表面均为封闭结构；SLM 3D打印制作工艺包括如下步骤：
步骤A.针对所述轻质结构冠桥中各修复齿(16)的顶部，分别设计一个贯穿其内外空间的通孔(17)，构成轻质结构冠桥打印结构，并获得轻质结构冠桥打印结构整体所对应的各个切片，构成所对应的aff打印文件，然后进入步骤B；
步骤B.针对轻质结构冠桥打印结构所对应的aff打印文件，应用SLM 3D打印设备进行3D打印，获得轻质结构冠桥打印结构，然后进入步骤C；
步骤C.针对轻质结构冠桥打印结构，将其中各修复齿(16)中的粉料，分别由相应顶部的通孔(17)倒出，然后进入步骤D；
步骤D.针对轻质结构冠桥打印结构进行后处理，封闭各修复齿(16)顶部的通孔(17)，获得轻质结构冠桥；
上述步骤D中，针对轻质结构冠桥打印结构，依次执行热处理、喷砂、打磨清洗、op处理、上瓷、上釉、高温处理，获得轻质结构冠桥；
其中，热处理，用于将轻质结构冠桥打印结构放入退火炉进行热处理；
喷砂，用于采用压缩空气动力，以高速喷射束将喷料高速喷射到轻质结构冠桥打印结构上需处理的表面；
打磨清洗，用于去除轻质结构冠桥打印结构表面的氧化层、及其它附着物；
op处理，用于针对轻质结构冠桥打印结构的表面，铺设一层结合层和遮色瓷；
上瓷，用于针对轻质结构冠桥打印结构的表面进行上瓷操作，且上瓷过程覆盖各修复齿(16)顶部的通孔(17)；
上釉，用于针对轻质结构冠桥打印结构的表面进行上釉操作；
高温处理，用于将轻质结构冠桥打印结构放入烤瓷进行烧结处理，获得轻质结构冠桥。
2.根据权利要求1所述一种轻质结构冠桥的SLM 3D打印制作工艺，其特征在于，所述步骤A中，针对轻质结构冠桥打印结构，依次执行导入数字化模型、修复模型、magics处理、autofab处理，获得轻质结构冠桥打印结构整体所对应的各个切片，构成所对应的aff打印文件；
其中，导入数字化模型，用于将轻质结构冠桥打印结构所对应模型的三维点云数据，导入逆向工程软件得到轻质结构冠桥打印结构所对应的冠桥模型；
修复模型，用于在逆向工程软件中对冠桥模型进行修复操作，获得其中各个修复齿(16)，构成修复模型；
magics处理，用于针对修复模型，将各个牙冠(15)内部和各个修复齿(16)内部设计为中空结构，并在所述各个修复齿(16)顶部设置通孔(17)，更新为轻质结构冠桥打印结构所对应的冠桥模型；
autofab处理，用于将轻质结构冠桥打印结构所对应的冠桥模型导入Autofab软件中，设置切片参数并进行切片处理，并生成aff打印文件。
3.根据权利要求1所述一种轻质结构冠桥的SLM 3D打印制作工艺，其特征在于，所述步骤A中的magics处理中，还包括针对修复模型进行加支撑处理；
所述步骤D中，在热处理操作与喷砂操作之间，还包括去支撑操作，用于将热处理后轻质结构冠桥打印结构上的支撑结构去除。
4.根据权利要求1所述一种轻质结构冠桥的SLM 3D打印制作工艺，其特征在于：所述热处理操作中，向退火炉中充入保护性气体，再将轻质结构冠桥打印结构放入退火炉进行热处理。
5.根据权利要求1或4所述一种轻质结构冠桥的SLM 3D打印制作工艺，其特征在于：所述热处理操作中的升温过程为：先1h时间升温至800℃，接着保温1h，然后自然冷却至300℃以下，最后取出烧结完毕的轻质结构冠桥打印结构。
6.根据权利要求1所述一种轻质结构冠桥的SLM 3D打印制作工艺，其特征在于：所述喷砂操作中，采用120目的氧化铝材料，喷砂枪的喷砂压力不大于3Pa，喷砂枪的喷砂头倾斜40°—50°对轻质结构冠桥打印结构的表面进行喷沙。
7.根据权利要求1所述一种轻质结构冠桥的SLM 3D打印制作工艺，其特征在于：所述上瓷操作中，基于上瓷对各修复齿(16)顶部通孔(17)的覆盖，应用光固化方法针对各通孔(17)上的氧化锆进行固化处理。
8.根据权利要求1所述一种轻质结构冠桥的SLM 3D打印制作工艺，其特征在于：所述各个修复齿(16)壁厚为0.8mm-1mm。
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