CN112888402A - 具有支撑元件的3d打印牙科修复物前体及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及3d打印牙科修复物前体、包括3d打印牙科修复物前体的3d打印阵列、包括至少两个3d打印牙科修复物前体或3d打印牙科修复物的套件盒以及制备此类3d打印阵列、3d打印牙科修复物前体或3d打印牙科修复物的方法。3d打印牙科修复物前体包括具有外表面和内表面的至少一个冠部单元以及具有固定部分的至少一个支撑元件。支撑元件在特定区域中通过固定部分连接到冠部单元的外表面。

Description

具有支撑元件的3D打印牙科修复物前体及制备方法
技术领域
本发明涉及3d打印牙科修复物前体、包括3d打印牙科修复物前体的3d打印阵列、包括至少两个3d打印牙科修复物前体或3d打印牙科修复物的套件盒以及制备此类3d打印阵列、3d打印牙科修复物前体或3d打印牙科修复物的方法。
制备3d打印牙科修复物前体的方法可在工业规模或小规模上进行，例如，在牙科诊所中以所谓的椅子侧方法制备3d打印牙冠。
背景技术
在多种技术领域中，越来越多地通过增材制造方法来制造物理对象或机械工件。
此类增材制造方法通常允许以对象的期望的单独形状来构建对象，这通过随后添加材料以形成该形状来实现。通过移除材料来从超大坯料中加工出对象的所谓的减成方法越来越多地被增材制造方法所取代。
虽然增材制造方法在快速成型的行业中被同时广泛使用，但是在许多领域中的最终产品的制造仍然具有挑战性。
特别是对于制作牙科修复物，一般需要使用与用于人体相容的材料。
另外，由构建过程制造的牙科修复物通常不得不满足关于机械稳定性的要求以及对美学的期望，例如涉及颜色和半透明度。
一些增材制造方法基于立体光刻或数字光处理技术。
立体光刻通常使用光来硬化可辐射固化树脂。基于计算机辅助设计和/或计算机辅助制造(CAD/CAM)的数据被用于在可辐射固化树脂层上投影光图案。辐射敏感树脂通常由于暴露于光而固化，使得形成根据图案的固化树脂层。三维对象通过连续添加层来创建。从而根据三维对象的期望外部形状来控制图案。
分层制造方法通常需要每个层被支撑在构建物理对象的构建平台上。对于任何新层而言，先前构建的层可自然地提供支撑。然而，在任何新层的一个或多个部分延伸超过任何先前构建的层的情况下，此类部分不能由先前构建的层支撑。因此，此类部分悬垂在先前构建的层上。
通常通过支撑结构来支撑悬垂部分，该支撑结构在对象已被构建之后被移除。通常，支撑结构为杆形的并且在构建对象的过程中来构建。因此，直接在支撑结构上创建层的悬垂部分。这意味着悬垂部分的先前构建的层为支撑结构层。
一方面，支撑结构需要足够稳固和稳定以用于打印和后处理(例如，清洁)，但需要在最终对象完成之后被移除。
在用于3d打印中的常见支撑策略中，需要一定数量的支撑件，以充分支撑三维对象，例如冠部。
US 9,183,325 B2(Wighton等人)描述了一种生成用于对象、支撑结构和待经由增材制造技术制造的对象的支撑结构的方法。
WO 2017/155692 A1(3M)涉及通过其形状和化学组成表征的预形成复合牙冠。据描述，这些预形成牙科复合牙冠可通过不同的技术制备，例如使用增材制造方法、模制或铣削方法。
DE 10 2012 108 217 A1(DeguDent)描述了基于自由形成技术中的数字化数据，优选通过选择性激光熔融或烧结来制备医疗模制件的方法，同时制备源自所述模制件的固定结构，通过所述固定结构将所述模制件固定在所述处理设备中，并且使用所述数字化数据在处理设备中的处理中进行后处理。为了制备牙冠和牙桥，建议每个模制件具有至少三个杆，其中杆中的两个从模制件的相对侧延伸。
US 2009/176007(Uckelmann)涉及一种用于分层制备产品的方法，该方法包括以下步骤：施加可硬化材料层，基于产品的几何数据选择性地硬化所施加层的预定区域。在制备程序期间，改变至少一个工艺参数，以便影响产品的第一区域中相对于产品的第二区域的晶粒尺寸。在这方面，描述了一种牙科产品，其通过构建腿部和支撑件的方式连接到基板。牙科产品从而与基板间隔开。支撑件横向固定到牙科产品，以便抵消层施加程序中出现的力，以防止牙科产品发生不需要的变形。
US 2004/0031780 A1(Hagemeister等人)描述了一种通过自由形成激光烧结制备金属或非金属产品的方法，其中所述产品由粉末状材料以竖直添加剂、逐层方式在基板上制成，其中至少一个支撑件在基板和产品的外表面之间制成。支撑件经由预定的断裂区域与外表面连接。产品通过支撑件(或它们中的两个)接合到基板。支撑件的形状为长方形，并且在添加粉末层的方向上纵向设置。
发明内容
虽然用于构建对象的现有方法提供了某些优点，但仍需要一种使在构建对象期间可使用支撑元件产生的不利影响最小化的方法。
这些困难之一与在打印方法期间支撑3d打印制品所需的支撑元件的设计和数量有关，特别是如果3d打印是通过立体光刻(SLA)或数字光处理(DLP)完成的话。待打印制品的形状越复杂，通常需要的支撑结构元件就越多。
另一个困难与3d打印的制品的后处理期间所需的努力有关，例如，需要移除支撑元件。
本发明的一个目的是提供可易于制备的牙科修复物。
本发明的另一个目的是提供牙科修复物前体，所述牙科修复物前体在后处理和使用期间易于处理。
本发明的另一个目的是提供允许简化牙科修复物或牙科修复物前体的制备的方法。
上述目的中的一者或多者通过本文中所述的本发明来实现。
在一个实施方案中，本发明的特征在于一种如本文和权利要求书中所述的3d打印牙科修复物前体，所述3d打印牙科修复物前体包括：
至少一个冠部单元，所述至少一个冠部单元具有外表面和内表面，
以及至少一个支撑元件，所述至少一个支撑元件具有固定部分，
所述冠部单元的形状如下所述：
对于后齿，具有咬合顶部表面和悬垂侧表面，
对于前齿，具有切齿顶部边缘和悬垂侧表面，
所述侧表面彼此连接并形成冠部颈，所述冠部颈具有围绕冠部开口的冠部边沿，
所述咬合顶部表面或切齿顶部边缘限定平面x，
所述支撑元件
具有穿过所述固定部分朝向所述冠部单元导向的取向z，
所述支撑元件通过所述固定部分连接到所述冠部单元的所述外表面，
在与所述咬合顶部表面或切齿顶部边缘相邻的区域中，由所述支撑元件的所述取向z和平面x形成优选在20°至80°范围内的角度，
或者在所述冠部边沿的区域中，由所述支撑元件的所述取向z和平面x形成优选在20°至80°范围内的角度。
在另一个实施方案中，本发明涉及如本文和权利要求中所述的3d打印阵列，所述3d打印阵列包括支撑区域，其中包括冠部单元和支撑元件的至少一个根据本文和权利要求中所述的3d打印牙科修复物前体通过所述支撑元件连接到所述支撑区域。
本发明的另一个实施方案涉及一种通过使用包括如本文和权利要求中所述的构建平台的增材制造单元来制备3d打印牙科修复物前体的方法，所述方法包括以下步骤：
由树脂材料逐层形成支撑元件，所述支撑元件具有固定部分和任选地柄部部分，
由树脂材料逐层形成冠部单元，
所述冠部单元具有外表面和内表面；
冠部单元的形状表征如下：
对于后齿，具有咬合顶部表面和悬垂侧表面，
对于前齿，具有切齿顶部边缘和悬垂侧表面，
所述侧表面彼此连接并形成冠部颈，所述冠部颈具有围绕冠部开口的冠部边沿，
所述咬合顶部表面或切齿顶部边缘限定平面x，
所述支撑元件具有穿过所述固定部分朝向所述冠部单元的所述外表面导向的取向z，
进行所述形成方法，使得
支撑元件通过所述固定部分连接到所述冠部单元的所述外表面
在与所述咬合顶部表面或切齿顶部边缘相邻的区域中，由所述支撑元件的所述取向z和平面x形成优选在20°至80°范围内的角度，
或者在所述冠部边沿的区域中，由所述支撑元件的所述取向z和平面x形成优选在20°至80°范围内的角度，
任选地从所述增材制造单元移除所述牙科修复物前体。
本发明的另一个实施方案涉及一种通过使用包括如本文和权利要求中所述的构建平台的增材制造单元用于制备3d打印牙科修复物前体的方法，所述方法包括以下步骤：
如本文和权利要求中所述的制备包括3d打印牙科修复物前体的3d打印阵列，
清洁所述3d打印阵列，
后固化所述3d打印阵列，
从所述3d打印阵列移除所述3d打印牙科修复物前体。
本发明的又一个实施方案涉及一种通过使用如本文和权利要求中所述的增材制造技术来制备3d打印牙科修复物的方法，所述方法包括以下步骤：
制备如本文和权利要求中所述的包括支撑元件和冠部单元的3d打印牙科修复物前体，
从所述冠部单元移除所述支撑元件，
任选地至少在所述支撑元件连接到所述冠部单元的所述外表面的区域中抛光所述冠部单元的所述外表面。
本发明还涉及一种套件盒，该套件盒包括：至少两个如本文和权利要求中所述的3d打印牙科修复物或3d打印牙科修复物前体。
除非有不同的定义，否则对于本说明书来说，以下术语应具有给定的含义：
“牙科制品”意指待用于牙科领域中，尤其用于制备牙科修复物的制品。
“牙科修复物”意指用于修复缺陷牙齿结构的牙科制品。牙科修复物的示例包括牙冠、牙桥、镶嵌物、高嵌体、镶面、面层和牙内冠。牙科制品不应该含有对患者健康有害的部件并且因此不含能够从牙科制品或正畸制品中迁出的具有危害性和毒性的部件。
“增材制造”或“3d打印”意指包括从数字数据逐层创建对象的方法。制品可具有几乎任何形状或几何结构，并且根据三维模型或其他电子数据源制备。出于本说明书的目的，术语“增材制造”被理解为指“3d打印”。
存在许多3d打印技术，其中一种是使用辐射固化步骤制备三维制品的光聚合(vatpolymerization)。
光聚合技术的示例包括立体光刻(SLA)和数字光处理(DLP)。
“立体光刻”是增材制造技术的一个示例，其中通常使用两个电机来使激光束对准整个打印区域，从而固化打印树脂。该过程逐层将设计分解成一系列点。
“数字光处理”是增材制造技术的另一个示例，并且通常包括使用数字投影仪屏幕来在增材制造单元的整个构建平台上闪烁每个层的图像。图像通常由正方形像素构成，从而产生由称为体素的小矩形块形成的层。
通常，这些层在构建轴线上具有特定厚度。构建轴线通常在层被彼此堆叠的维度上延伸。在垂直于构建轴线的维度上，每个层通常具有源自对象的总体三维形状的形状。通常，这些层通过将对象的三维计算机模型虚拟切割成多个虚拟层来获得。虚拟层随后被用于构建物理层，该物理层在厚度和形状上对应于虚拟层。
用语“适于使可辐射固化材料硬化的光”优选是指在450nm至495nm的波长内的光(蓝光)或在330nm和445nm、优选383nm的波长内的光(UV光)。用于本文中所述的方法的光可根据用于构建对象的可辐射固化材料来选择。
如本文所用，“一个”、“一种”、“该/所述”、“至少一个(种)”和“一个(种)或多个(种)”可互换使用。另外，在本文中，通过端点表述的数值范围包含该范围内所含的所有数值(例如，1至5包含1、1.5、2、2.75、3、3.80、4、5等)。
为术语添加复数形式“(s)”意指该术语应该包括单数和复数形式。例如，术语“一种或多种添加剂”意指一种添加剂和多种添加剂(例如，2、3、4种等)。
除非另外指明，否则说明书和权利要求中使用的表示成分的量、诸如下面描述的物理特性的量度等的所有数值在所有情况下均应理解为被术语“约”修饰。
术语“包含”或“含有”及其变型形式在这些术语出现在说明书和权利要求中时不具有限制的含义。术语“包括”还应包括术语“基本上由......组成”和“由......组成”。
“和/或”意指一个或两个。例如，表述组分A和/或组分B是指单独的组分A、单独的组分B或组分A和组分B两者。
附图说明
图1示出了如本文中所述的包括冠部单元和支撑元件的3d打印牙科修复物前体，其中支撑元件在与冠部单元的咬合顶部表面相邻的区域中连接到冠部单元。
图2示出了如本文中所述的包括冠部单元和支撑元件的3d打印牙科修复物前体，其中支撑元件在冠部边沿的区域中连接到冠部单元。
具体实施方式
已发现，如本文中所述的3d打印牙科修复物前体具有几个有利的特性。
其可通过使用增材制造技术容易地制备。
因为通常仅需要一个单个支撑结构元件，因此不需要设计和打印复杂数量的不同支撑元件。
这对于制备过程期间所需的打印树脂材料的量也可为有益的。为了打印仅一个单个支撑元件，通常仅需要少量的打印树脂材料。
令人惊讶的是，据发现，如果支撑元件位于冠部单元的特定区域处，则仅用一个单个支撑元件成功打印牙科修复物(包括至少一个冠部单元)是可能的。
所谓“成功打印”通常意指相比于相对于其预期尺寸超过5％的期望结构，3d打印制品(即牙科修复物前体)不显示变形。
支撑元件连接到冠部单元的区域与冠部单元的咬合顶部表面或切齿顶部边缘相邻，或者在冠部单元的冠部边沿的区域中。
另外，支撑元件相对于冠部单元的取向以一定角度布置。
发现以由支撑元件的取向z和由冠部单元的咬合顶部表面或切齿顶部边缘限定的平面的取向x形成的在20°至80°范围内的角度布置支撑元件是特别可用的，因为该布置通常有利于以一种自支撑取向打印牙科修复物前体。
另一个有益效果与后处理过程期间所需的努力有关。
移除支撑元件通常是耗时的，特别是因为该步骤可能通常不是自动的。因此，更少的支撑结构元件需要更少的后处理时间。
在本发明中，根据一个实施方案，甚至不需要移除支撑元件，因为支撑结构元件被设计用于简化稍后牙科修复物的使用和应用。
根据本文，支撑元件为3d打印的并且可最终与牙科修复物一起处理并且可在由牙科医生在椅子侧程序中将牙科修复物放置在准备好的牙残桩上之前被移除。
由于多种原因，如本文中所述的支撑元件的存在可为有利的。
减少或甚至消除了移除支撑元件的努力。如果牙科修复物或牙科修复物前体以工业规模制备，则这可能是有利的。
如果期望，支撑元件也可被用作标准化后处理单元的适配器。可能的后处理步骤包括清洁步骤、后固化步骤和/或抛光步骤。
支撑元件还可用于标记目的或用于捕获患者或制造相关数据。
支撑元件还可简化牙科修复物前体在使用期间的处理，特别是如果医师不得不测试牙科修复物中的哪种最佳地贴合到准备好的牙残桩和患者口中的情况。
这可为有利的，因为牙科修复物通常为小物品并且常常难以在患者口中用手指处理，特别是如果牙科修复物被设计用于儿科用途的话。
本发明涉及3d打印牙科修复物前体。
3d打印牙科修复物前体包括牙冠单元和支撑元件。
根据一个实施方案，3d打印牙科修复物前体包括一个冠部单元和连接到冠部单元的至少一个单个支撑元件。
然而，还可能的是，3d打印牙科修复物前体包括多于一个冠部单元，例如2个、3个、4个或5个冠部单元。在此类情况下，冠部单元通常通过桥接元件(例如桥体)彼此连接，并且从而形成牙桥前体。
在这种情况下，每个冠部单元以本文中所述的方式连接到支撑元件。
冠部单元具有凸形外表面和凹形内表面。
冠部单元可具有不同的形状。
冠部单元通常具有咬合端部和边沿端部。腔体(冠部开口)从边沿端部延伸到冠部单元中。冠部边沿围绕冠部开口。腔体形成冠部单元的内表面(或由该内表面界定)。
冠部单元还具有外表面。外表面被成形为类似于自然牙齿的形状。通常，冠部单元的外表面为当牙冠被置于患者口中时可见的表面。待用于后齿(例如，臼齿和前臼齿)的牙冠具有咬合表面，并且分别取决于颊面腭侧表面、近中侧腭侧表面、远侧腭侧表面和舌侧腭侧表面。
待用于前齿(例如，尖齿和切齿)的牙冠具有远侧顶部边缘，并且分别取决于颊面腭侧表面、近中侧腭侧表面、远侧腭侧表面和舌侧腭侧表面。
冠部单元的咬合顶部表面或切齿顶部边缘限定平面x。
平面x还可通过其方向来表征，该方向从咬合顶部表面或冠部边沿的连接到支撑元件的那部分延伸到咬合顶部表面的相对侧。
平面x通常基本上垂直于冠部单元的悬垂侧表面。
从解剖的观点来看，表示患者口中牙齿的咬合表面的平面x基本上平行于所谓的露营平面。根据医学词典，露营平面从前鼻脊的尖端延伸到骨性外耳道的中心。
冠部单元的特征还可在于具有从冠部开口垂直延伸到冠部单元的咬合表面或切齿顶部边缘的取向y。该取向y基本上平行于冠部单元的腭侧表面，并且垂直于由咬合表面或切齿边缘形成的平面x。
另选地，牙齿和相应的冠部也可由通用牙齿坐标系描述，如例如其在US 2013/0289951 A1(Kuo等人)的图3B中所示。此类坐标系可自动设置和/或使用本领域中技术人员已知的用于设置对象的坐标系的常规技术来手动调节。
如本文中所述的平面x基本上平行于US 2013/0289951 A1的图3B中所示的通用牙齿坐标系的x/y平面。
冠部单元还可具有底切区域。
即使通过使用增材制造技术完成制备，也不容易制备冠部单元，特别是具有底切区域的冠部单元。这些区域通常需要在制造过程期间添加附加的支撑元件。根据本发明可避免这些附加的支撑元件。
冠部单元通常由固化的牙科复合材料构成。
3d打印牙科修复物前体或牙科修复物特别可用于儿科应用。
3d打印牙科修复物前体还包括每个冠部单元至少一个支撑元件。“至少一个”意指可存在连接到冠部单元的多于一个支撑元件。
然而，如果遵循本文中所述的制备方法，则从制造的观点来看，通常不需要这些附加的支撑元件。支撑元件通常由与制成冠部单元的树脂材料相同的树脂材料构成。
根据优选的实施方案，每个冠部单元仅有一个支撑元件。
因此，3d打印牙科修复物前体通常每个冠部单元仅具有一个支撑元件，所述支撑元件在3d打印过程期间用作牙科修复物前体的支撑件。根据该优选实施方案，如果3d打印牙科修复物前体仅包括一个冠部单元，则3d打印牙科修复物前体仅包括一个支撑元件。
支撑元件具有用于将支撑元件固定到冠部单元的固定部分。
支撑元件的固定部分具有取向z。支撑元件的取向z由固定部分朝向支撑元件要固定到的冠部单元的外表面的取向给定。
支撑元件在与冠部单元的咬合顶部表面或切齿顶部边缘相邻的区域中或在冠部边沿的区域中通过固定部分连接到冠部单元的外表面。
支撑元件通常仅在上述区域中而不是在咬合表面的区域中通过固定部分连接到冠部单元的外表面。
支撑元件以一定角度固定到冠部单元。该角度优选在一定范围内。该角度被定义为由支撑元件的取向z和平面x形成的角度，该平面x由冠部单元的咬合顶部表面或切齿顶部边缘限定。
如果支撑元件和咬合顶部表面的方向在同一平面中，则角度为0°。如果支撑元件和咬合顶部表面的方向彼此垂直，则角度为90°。
根据本发明，角度优选在20°至80°或25°至75°或30°至70°或35°至65°的范围内，其中30°至70°或35°至65°的范围有时是优选的。
通过调节如本文中所述的角度，可用仅一个支撑元件并且无需附加的支撑结构或元件来以一种自支撑取向打印3d打印牙科修复物。
另选地，如果期望，从几何观点来看，该角度还可由支撑元件的取向z和从冠部开口延伸到咬合顶部表面或切齿顶部边缘的冠部单元的腭侧表面的取向来限定。
另外，支撑元件的取向z通常垂直于用于3d打印过程的增材制造单元的构建平台的取向。
如果牙科修复物前体是通过增材制造方法制备的，则发现上述取向是特别有利的。
如果支撑元件和冠部单元以这种方式布置，则减少或有时甚至消除了在制造过程期间打印另外的支撑结构元件的需要。
因此，可对牙科修复物前体进行3d打印并且以有效方式后处理。
如果选择该范围之外的角度，则冠部单元的3d打印有时可在3d打印过程期间引起冠部单元的不期望的变形，特别是如果每个冠部单元仅使用一个支撑元件的话。
支撑元件包括固定部分。
固定部分是支撑元件的附接到冠部单元的外表面的部分。
根据一个实施方案，固定部分与冠部单元的咬合顶部表面相邻定位，特别是与具有臼齿或前臼齿形状的冠部单元的咬合顶部表面上存在的齿尖相邻。
此类固定可为有益的，因为其可有利于后处理步骤，诸如在已移除支撑元件之后执行抛光。
将支撑元件紧密固定到冠部边沿有时是次优选的，因为当支撑元件从冠部单元移除时存在材料碎裂或断裂的风险。
固定部分可包括预定断裂点，以有利于在使用冠部单元之前移除支撑元件，例如固定到准备好的牙残桩。
预定断裂点优选与支撑结构元件所连接的冠部单元的外表面相邻地定位。
根据一个实施方案，预定断裂点位于相对于冠部单元的表面0.1mm至0.5mm的距离中。
使预定断裂点位于此类距离中可有助于降低当支撑元件被移除时冠部单元的表面被损坏的风险(例如，冠部单元的材料可能意外地断开)。
预定断裂点可具有颈部或缩颈的形状。
另选地或组合地，结构或支撑元件的弱化也可通过在制造过程期间包括空隙来实现。在从牙冠主体断开支撑结构之后，空隙被打开并且其中容纳的可辐射固化材料可被释放。已发现，释放的可辐射固化材料分布在断片表面上，并且因此可用于在硬化之后抹平断片表面。
如果期望，支撑元件的固定部分也可通过其尺寸和/或体积来表征。
支撑元件的固定部分可具有在0.1mm3至0.5mm3或0.15mm3至0.4mm3范围内的体积(Vf)。
固定部分可具有直径在0.5mm至1.5mm或0.6mm至1.2mm范围内的圆柱体形状。
固定部分的长度可在0.1mm至1mm或0.15mm至0.8mm或0.2mm至0.5mm的范围内。
在与冠部单元的外表面的连接点处的固定部分的横截面积(Af)可在0.3mm2至1mm2或0.4mm2至0.8mm2的范围内。
冠部单元的体积(Vc)通常在30mm3至150mm3或35mm3至120mm3的范围内。
冠部单元的体积(Vc)与支撑元件的固定部分的体积(Vf)的比率可在100:1至700:1或150:1至600:1或200:1至550:1的范围内。因此，冠部单元的体积远大于固定部分的体积。
冠部单元的体积(Vc)与支撑元件的体积(Vs)的比率可以在2:1至40:1或3:1至30:1或5:1至25:1的范围内。
支撑元件并且特别是固定部分应具有允许支撑元件满足其功能的尺寸和/或体积。
所谓冠部单元或支撑元件或固定部分的体积意指被打印树脂填充或容纳打印树脂的体积。
如果支撑元件的固定部分的尺寸和/或体积太小，则冠部单元在打印过程期间的支撑可能不够。
如果支撑元件的固定部分的尺寸和/或体积太大，则冠部单元的制备成本可能变得太高，因为支撑元件需要在冠部单元最终插入患者的口中之前被移除，并且因此被认为是废物。
如果固定部分和支撑元件如本文中所述进行设计，则通常不需要附加的预定断裂点。因此，根据某些实施方案，固定部分不包括预定断裂点。
根据一个实施方案，除了固定部分之外，支撑元件还可包括柄部部分。
如果存在，则柄部部分通常被设计成简化牙科修复物在使用期间的处理。这对于处理小型牙科修复物诸如儿科冠部是特别有利的。
柄部部分可包括可用于贴标目的的片段。可在该片段上捕获的信息包括：冠部尺寸、牙齿编号、批号、患者相关数据、品牌，以及它们的组合。
如本文中所述的3d打印牙科修复物前体的示例示于图1和图2中。
本发明还涉及3d打印阵列。
3d打印阵列包括支撑区域，至少一个冠部单元通过支撑元件，优选通过每个冠部单元仅一个支撑元件连接到该支撑区域。
支撑区域、支撑元件和冠部单元通常由相同的树脂材料构成。
3d打印阵列可包括至少1个或至少5个或至少10个或至少20个或至少50个并且至多500个或400个或200个冠部单元。
冠部单元的数量通常受到用于制备的增材制造单元的构建平台的尺寸的限制。
根据一个实施方案，牙科修复物的支撑元件包括一个预定断裂点。
根据另一个实施方案，牙科修复物的支撑元件包括两个预定断裂点。
一个预定断裂点可位于支撑元件的固定部分与冠部单元的外表面的连接部处。
一个预定断裂点可位于支撑元件与3d打印阵列的支撑区域的连接处。
如果支撑元件包括连接到3d打印阵列的支撑区域的柄部部分，则预定断裂点通常位于柄部部分与3d打印阵列的支撑区域的连接处。
如果存在两个预定断裂点，则预定断裂点可在它们的抗断裂强度方面彼此不同。
如果旨在最初将3d打印牙科修复物与支撑元件一起使用以更易于处理，则如果与支撑区域的连接处的预定断裂点弱于与牙科修复物前体的冠部单元的连接处的预定断裂点可为有益的。此类构造通常有利于从3d打印阵列移除牙科修复物前体。意外移除支撑元件的风险降低。
然而，如果旨在在没有支撑元件的情况下使用3d打印牙科修复物，则如果在与支撑区域的连接处的预定断裂点强于与牙科修复物前体的冠部单元的连接处的预定断裂点可为有益的。此类构造通常有利于在没有支撑元件的情况下从3d打印阵列移除牙科修复物。
本发明还涉及一种通过使用包括构建平台的增材制造单元来制备如本文中所述的3d打印牙科修复物前体的方法。构建平台通常具有平坦的表面区域。
3d打印牙科修复物通常通过支撑元件固定到3d打印阵列的支撑区域(如果存在)，或者直接固定到构建平台。
该方法包括以下步骤：
由树脂材料逐层形成支撑元件，所述支撑元件具有固定部分，
由所述树脂材料逐层形成冠部单元，以获得3d打印牙科修复物前体，
任选地清洁所述3d打印牙科修复物前体，
任选地后固化所述3d打印牙科修复物前体，
任选地从所述增材制造单元移除所述3d打印牙科修复物前体，
任选地抛光所述3d打印牙科修复物前体的所述冠部单元的外表面。
在3d打印过程期间，构建平台通常向上移动，使得容纳树脂材料的槽和构建平台之间的距离随时间推移而增加。
优选地，进行形成方法，使得牙科修复物前体可用仅一个支撑元件(即，以自支撑取向)进行3d打印。
如果每个冠部单元仅形成一个支撑元件，则这可能是足够的。
为了减少打印支撑元件所需的树脂的量，可能期望选择允许冠部单元和构建平台之间的短距离的3d打印策略，优选允许合理可能的最短距离。
通常进行形成方法步骤，使得支撑元件在特定区域中以一定角度通过固定部分连接到冠部单元的外表面。
该角度由由冠部单元的咬合顶部表面或切齿顶部边缘限定的平面的取向x和支撑元件的取向z形成。
在形成步骤期间，如果支撑元件在与咬合顶部表面或切齿边缘相邻的区域中连接到冠部单元的外表面，则冠部单元的咬合顶部表面或切齿顶部边缘通常朝向增材制造单元的构建平台取向。
因此，根据一个实施方案，冠部单元的冠部开口通常以大致与构建平台相对取向。
此类取向可为有利的，因为其可有利于残余树脂材料在3d打印过程期间从打印的冠部单元掉落，特别是如果构建方向与支撑元件的x取向背道而驰的话。
另选地，在形成方法期间，如果所述支撑元件在与所述冠部边沿的区域相邻的区域中连接到所述冠部单元的所述外表面，则所述冠部单元的所述咬合顶部表面或所述切齿顶部边缘朝向所述增材制造单元的所述构建平台相对取向，
一般来讲，支撑元件通常在牙科修复物前体的剩余部分被3d打印之前进行3d打印。
在支撑元件已被3d打印之后，3d打印过程继续打印与最终冠部单元的咬合顶部表面或切齿顶部边缘相邻的区域或打印冠部颈。
根据期望，制备方法还可包括选自清洁、后固化、移除、抛光牙科修复物前体以及它们的组合的工序。
这些方法步骤通常在增材制造单元外部进行，即，在已从容纳可辐射固化树脂材料的槽中移除3d打印对象之后进行。
用于制备3d打印牙科修复物前体或3d打印阵列的增材制造单元通常选自立体光刻单元或数字光处理单元。
一般来讲，构建对象的步骤基于连续执行以下步骤：
提供可辐射固化材料层；和
使所述层的至少一部分暴露于适于使所述可辐射固化材料硬化的光。
在这方面，增材制造单元通常具有用于接收可辐射固化材料的透光(优选透明)曝光板、其上构建对象和支撑结构的构建平台、以及用于将光图案通过曝光板朝构建平台投影的光投影仪。
曝光板和构建平台优选能够相对于彼此以位置受控的方式来移动。曝光板和构建平台相对于彼此的位置以及光图案优选由计算机基于对象的计算机模型来控制。曝光板可以是可提供可辐射固化材料的槽的一部分。另外，除了曝光板之外，还可提供槽。
在3d打印过程期间，构建平台沿构建方向移动。槽可朝向构建平台向下移动或者构建平台朝向槽向上移动。
为了制备本文中所述的3d打印牙科修复物前体，发现后一个是更有利的。
在3d打印过程期间，增材制造单元的槽填充有可辐射固化树脂材料。
可辐射固化树脂材料在23°下通常具有以1s-1的剪切速率测量的在1Pa*s至150Pa*s或20Pa*s至120Pa*s范围内的粘度。
特别是如果在3d打印过程期间每个冠部单元仅打印一个支撑元件，则发现此类粘度是可用的。
用于3d打印方法的树脂材料通常包含(甲基)丙烯酸酯组分和适用于引发可辐射固化组合物的固化反应的光引发剂。
可能有利的是，可辐射固化树脂材料包含可辐射固化(甲基)丙烯酸酯组分，该可辐射固化(甲基)丙烯酸酯组分包含至少一个氨基甲酸酯部分。
合适的可辐射固化树脂材料的特征可在于包含
树脂基质，所述树脂基质包含
不包含氨基甲酸酯部分的一种或多种可聚合(甲基)丙烯酸酯，
一种或多种可聚合氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯，
其中不包含氨基甲酸酯部分的所述一种或多种可聚合(甲基)丙烯酸酯的用量超过所述一种或多种可聚合氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯，
填料基质，所述填料基质包含
一种或多种纳米团簇，
任选地低于8重量％的量的热解法二氧化硅，
所述填料基质通常以5重量％至45重量％的量存在，
引发剂体系，所述引发剂体系包含：
一种或多种光引发剂，
一种或多种有机染料，
所述可固化组合物通常不包含大于5重量％的量的软化剂，
重量％是相对于整个组合物的重量而言的，
所述可固化组合物在23℃和1s-1的剪切速率下具有150Pa*s或更低的粘度。
合适的可辐射固化树脂材料也描述于例如公布为WO 2018/231583 A1的PCT/US/18/36025中。此参考文献的内容以引用方式并入本文。
本发明还涉及一种通过使用包括构建平台的增材制造单元来制备3d打印牙科修复物前体的方法，其中该方法包括以下步骤：
如本文中所述的制备包括牙科修复物前体的3d打印阵列，
清除3d打印阵列中过量的树脂，
任选地后固化所述3d打印阵列，
任选地从所述3d打印阵列移除所述3d打印牙科修复物前体。
如果旨在以工业规模制备牙科修复物前体或牙科修复物，则3d打印阵列的打印可为有益的。
包括许多牙科修复物的阵列的3d打印通常有利于实施任选的后处理步骤，如清洁、后固化和抛光。
如上所述，根据一个实施方案，被容纳在3d打印阵列中的支撑元件可包括两个预定断裂点，一个预定断裂点在与支撑区域的连接处，并且一个预定断裂点在与牙冠主体的连接处。
预定断裂点可在它们的抗断裂强度方面彼此不同。
根据一个实施方案，与支撑区域的连接处的预定断裂点弱于与冠部主体的连接处的预定断裂点。
这可有利于稍后从3d打印阵列移除3d打印牙科修复物前体并且降低在移除步骤期间支撑结构元件也被移除的风险。
制备本文中所述的3d打印牙科修复物前体的方法可通过使用如本文中所述的阵列或不使用阵列来进行。
如上所述，如果以工业规模完成制备，则通过使用阵列进行的制备可能是有益的。在这方面，作为第一步骤，制备本文中所述的3d打印阵列。
作为下一步骤，通常从增材制造单元移除3d打印阵列。
作为另一个步骤，如果期望，通常从残余树脂材料清除阵列。
作为另外的步骤，如果期望，进行阵列的后固化步骤以改善阵列的稳定性。
作为另一个步骤，通常从阵列移除3d打印牙科修复物前体或3d打印牙科修复物。
然而，如果仅针对少量的物品或基于单个单元(例如，牙科诊所中的椅子侧)完成制备，则可能不需要制备具有支撑区域的阵列。
在这方面，用于制备牙科修复物前体的方法包括以下步骤：
由树脂材料逐层形成支撑元件，所述支撑元件连接到所述增材制造单元的所述构建平台，
形成牙科修复物，所述牙科修复物包括由所述树脂材料逐层形成的冠部单元，使得所述冠部单元在所述制备过程期间如本文中所述的角度优选在与所述冠部单元的所述咬合顶部表面或切齿顶部边缘相邻的区域处在其外表面处连接到支撑元件。
本发明还涉及一种用于制备如本文中所述的3d打印牙科修复物的方法。
该方法包括以下步骤
制备包括支撑元件和冠部单元的3d打印牙科修复物前体，所述冠部单元包括外表面和内表面，
从所述冠部单元移除所述支撑元件，以及
任选地至少在支撑元件连接到凹形外表面的区域中抛光冠部单元的外表面。
除了这些工序之外，所述过程还可包括另外的工序，如清洁步骤、着色步骤或消毒步骤。
另外，如果期望，可通过磨削或切割来进一步调节或调整3d打印牙科修复物前体的形状。
3d打印牙科修复物前体或3d打印牙科修复物通常作为套件的一部分提供给医师，医师可从套件中选择适当的修复物。
医师在支撑结构元件的柄部部分处抓握3d打印牙科修复物前体，并且测试冠部主体的凹形内表面是否配合到准备好的牙残桩。
如果贴合，则支撑结构元件被移除，用牙科粘固剂填充牙冠主体并固定到准备好的牙残桩。
如果其不贴合，则根据期望来选择不同尺寸的3d打印牙科修复物前体或者相应地调整其形状。
因此，本发明还涉及一种套件盒，该套件盒包括：至少两个如本文中所述的3d打印牙科修复物前体。
根据一个实施方案，所述至少两个3d打印牙科修复物前体通常在诸如尺寸、形状、颜色以及它们的组合的一个特性方面彼此不同。
根据另一个实施方案，被容纳在套件中的3d打印牙科修复物前体是相同的。
套件可包括至多10个或至多8个不同形状的3d打印牙科修复物前体。
套件可包括以至多10种或8种不同尺寸的量的不同形状的3d打印牙科修复物前体中的每一个。
因此，套件可包括至多100个3d打印牙科修复物前体。
3d打印牙科修复物可具有前齿或后齿或磨牙的形状。
通常，以不同的牙齿颜色提供3d打印牙科修复物前体。牙齿颜色通常根据VitaTM颜色代码分类。
套件盒也可包括适用于将3d打印牙科修复物固定到准备好的牙齿表面的牙科粘固剂。
合适的牙科粘固剂为玻璃离聚物粘固剂(GIZ)，并且特别是树脂改性的玻璃离聚物粘固剂(RM-GIZ)。玻璃离聚物粘固剂通常含有以下组分：酸反应性填料、多元酸、水和络合剂，但不含有可辐射固化组分。
本发明还涉及一种套件盒，该套件盒包括：至少两个如本文中所述的3d打印牙科修复物。
3d打印牙科修复物包括一个或多个冠部单元，但不包括一个或多个支撑元件。
类似于包括至少两个3d打印牙科修复物前体的套件盒，所述至少两个3d打印牙科修复物可在尺寸、形状、颜色、以及它们的组合方面彼此相同或不同。
套件可包括至多10个或至多8个不同形状的3d打印牙科修复物。
套件可包括以至多10种或8种不同尺寸的量的不同形状的3d打印牙科修复物中的每一个。
因此，套件可包括至多100个3d打印牙科修复物。
图1示出了具有牙科复合冠部形状的3d打印牙科修复物前体的一个示意性样品。在该实施方案中，支撑元件在与冠部单元的咬合顶部表面相邻的区域中连接到冠部单元。
图2示出了具有牙科复合冠部形状的3d打印牙科修复物前体的另一个示意性样品。在该实施方案中，支撑元件在冠部边沿的区域中连接到冠部单元。
示出了以下元件：
牙冠单元(1)
咬合顶部表面(1.1)
冠部颈(1.2)
冠部边沿(1.3)
冠部开口(1.4)
支撑元件(2)
固定部分(2.1)
柄部部分(2.2)
增材制造单元(3)的构建平台。
支撑元件(2)具有取向z(以虚线示出)。取向z延伸穿过具有固定部分(2.1)和柄部部分(2.2)的支撑元件(2)。
冠部单元(1)的咬合顶部表面限定平面x(以虚线示出)。平面x基本上垂直于形成冠部颈的侧表面。
取向z和平面x的方向形成角度“α”。角度α在20°至80°的范围内。
将3d打印牙科修复物前体固定到增材制造单元的构建平台(3)的表面。

Claims (15)

1.一种3d打印牙科修复物前体，所述3d打印牙科修复物前体包括
至少一个冠部单元，所述至少一个冠部单元具有外表面和内表面，
以及仅一个支撑元件，所述支撑元件具有固定部分，
所述冠部单元的形状如下所述：
对于后齿，具有咬合顶部表面和悬垂侧表面，
对于前齿，具有切齿顶部边缘和悬垂侧表面，
所述侧表面彼此连接并形成冠部颈，所述冠部颈具有围绕冠部开口的冠部边沿，
所述咬合顶部表面或切齿顶部边缘限定平面x，
所述支撑元件
具有穿过所述固定部分朝向所述冠部单元导向的取向z，
所述支撑元件仅通过所述固定部分连接到所述冠部单元的所述外表面，
在与所述咬合顶部表面或切齿顶部边缘相邻的区域中，由所述支撑元件的所述取向z和平面x形成优选在20°至80°范围内的角度，
或者在所述冠部边沿的区域中，由所述支撑元件的所述取向z和平面x形成优选在20°至80°范围内的角度。
2.根据前述权利要求中任一项所述的3d打印牙科修复物前体，所述3d打印牙科修复物前体包括通过桥接元件彼此连接的至少两个冠部单元。
3.根据前述权利要求中任一项所述的3d打印牙科修复物前体，所述支撑元件的所述固定部分包括预定断裂点，所述预定断裂点优选与所述冠部单元的所述外表面相邻定位。
4.根据权利要求1至2中任一项所述的3d打印牙科修复物前体，所述冠部单元具有体积Vc，并且所述固定部分具有体积Vf，其中Vc与Vf的比率在100:1至700:1的范围内。
5.根据前述权利要求中任一项所述的3d打印牙科修复物前体，所述冠部单元具有体积Vc，并且所述支撑部分具有体积Vs，其中Vc与Vs的比率在2:1至40:1的范围内。
6.根据前述权利要求中任一项所述的3d打印牙科修复物前体，所述固定部分在与所述冠部单元的所述外表面的连接点处具有在0.3mm2至1mm2范围内的横截面积。
7.根据前述权利要求中任一项所述的3d打印牙科修复物前体，所述支撑元件另外包括柄部部分。
8.根据前述权利要求所述的3d打印牙科修复物前体，所述柄部部分包括标签片段，所述标签片段含有选自以下的信息：冠部尺寸、牙齿编号、患者相关数据、批号、品牌，以及它们的组合。
9.一种3d打印阵列，所述3d打印阵列包括支撑区域，其中包括冠部单元和支撑元件的至少一个根据权利要求1至8中任一项所述的3d打印牙科修复物前体通过所述仅一个支撑元件连接到所述支撑区域。
10.根据权利要求9所述的3d打印阵列，所述牙科修复物前体的所述支撑元件包括一个或两个预定断裂点，一个预定断裂点在所述支撑元件与所述3d打印阵列的所述支撑区域的连接处，并且/或者一个预定断裂点在所述支撑元件的所述固定部分与所述冠部单元的连接处。
11.一种用于通过使用包括构建平台的增材制造单元来制备3d打印牙科修复物前体，特别是根据权利要求1至8中任一项所述的3d打印牙科修复物前体的方法，所述方法包括以下步骤
由树脂材料逐层形成仅一个支撑元件，所述支撑元件具有固定部分和任选地柄部部分，
由树脂材料逐层形成冠部单元，
所述冠部单元具有外表面和内表面；
所述冠部单元的形状表征如下：
对于后齿，具有咬合顶部表面和悬垂侧表面，
对于前齿，具有切齿顶部边缘和悬垂侧表面，
所述侧表面彼此连接并形成冠部颈，所述冠部颈具有围绕冠部开口的冠部边沿，
所述咬合顶部表面或切齿顶部边缘限定平面x，
所述支撑元件具有穿过所述固定部分朝向所述冠部单元的所述外表面导向的取向z，
执行所述形成方法，使得
所述支撑元件仅通过所述固定部分连接到所述冠部单元的所述外表面，
在与所述咬合顶部表面或切齿顶部边缘相邻的区域中，由所述支撑元件的所述取向z和平面x形成优选在20°至80°范围内的角度，
或者在所述冠部边沿的区域中，由所述支撑元件的所述取向z和平面x形成优选在20°至80°范围内的角度，
任选地从所述增材制造单元移除所述3d打印牙科修复物前体。
12.根据权利要求11所述的方法，其中
如果所述支撑元件在与所述咬合顶部表面或切齿边缘相邻的区域中连接到所述冠部单元的所述外表面，则所述冠部单元的所述咬合顶部表面或所述切齿顶部边缘在所述形成方法期间朝向所述增材制造单元的所述构建平台取向，
或者
如果所述支撑元件在与所述冠部边沿的区域相邻的区域中连接到所述冠部单元的所述外表面，则所述冠部单元的所述咬合顶部表面或所述切齿顶部边缘在所述形成方法期间背朝所述增材制造单元的所述构建平台取向。
13.一种用于通过使用包括构建平台的增材制造单元来制备3d打印牙科修复物前体，特别是根据权利要求1至9中任一项所述的3d打印牙科修复物前体的方法，所述方法包括以下步骤
制备根据权利要求9至10中任一项所述的3d打印阵列，所述3d打印阵列包括根据权利要求1至8中任一项所述的3d打印牙科修复物前体，
清洁所述3d打印阵列，
后固化所述3d打印阵列，
从所述3d打印阵列移除所述3d打印牙科修复物前体。
14.一种用于制备3d打印牙科修复物的方法，所述方法包括以下步骤
如权利要求11至12中任一项所述的制备包括支撑元件和冠部单元的3d打印牙科修复物前体，
从所述冠部单元移除所述支撑元件，
任选地至少在所述支撑元件连接到所述冠部单元的所述外表面的区域中抛光所述冠部单元的所述外表面。
15.一种套件盒，所述套件盒包括：至少两个通过根据权利要求14所述的方法能够获得或获得的3d打印牙科修复物或者根据权利要求1至8中任一项所述的3d打印牙科修复物前体，或者3d打印牙科修复物和3d打印牙科修复物前体的组合，以及任选地牙科粘固剂，
所述至少两个3d打印牙科修复物或3d打印牙科修复物前体在尺寸、形状和/或颜色方面彼此相同或不同。
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