CN113133841A - 一种纯钛牙冠的3d打印制作方法 - Google Patents
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Abstract
一种纯钛牙冠的3D打印制作方法，包括取模建模、3D切割、3D钻模、表面处理和涂胶五个步骤，完成纯钛牙冠的制作。本发明采用纯钛材料制作牙冠，利用钛的机械性能与可塑性，提高牙冠的使用寿命和患者日常使用牙冠时的舒适度；本方法不同于现有技术中增材制造逐层堆叠形式的3D打印，利用3D打印的三轴位移系统，首先对纯钛材料进行3D切割打磨，使材料外部结构符合患者口腔的使用需要，随后对打磨完毕的材料进行3D钻模，加工出牙冠安装所需要的内部凹陷；这其中的切割打磨与钻模过程利用3D扫描技术和3D建模技术，提高了牙冠制作的精确度和制作效率，克服了现有技术中牙冠制作时间长，制作精度低，使用寿命短的缺陷。
Description
技术领域
本发明涉及3D打印技术领域，尤其涉及一种纯钛牙冠的3D打印制作方法。
背景技术
牙齿是人体最硬的器官，除担负切咬、咀嚼等功能外，还起保持面部外形和辅助发音等作用；牙冠又名牙套，是用于修复牙齿的一种方法，当牙齿损坏后且难于通过补牙的方式修复时，可用不同的材料制成人造牙冠，套在改小了的天然牙齿上。
现有的牙冠制作普遍采用烤瓷等硬度较高的材料，造型美观但是韧性和稳定性较差，使用时容易发生损坏，延伸率和断面收缩率较低，生产加工时效较长；现有的3D打印技术普遍采用增材制造的方式进行生产，而牙冠的制作材料熔点较高，进行逐层堆叠较为困难。
发明内容
(一)发明目的
为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种纯钛牙冠的3D打印制作方法，采用纯钛材料制作牙冠，利用钛的机械性能与可塑性，提高牙冠的使用寿命和患者日常使用牙冠时的舒适度；本方法不同于现有技术中增材制造逐层堆叠形式的3D打印，利用3D打印的三轴位移系统，首先对纯钛材料进行3D切割打磨，使材料外部结构符合患者口腔的使用需要，随后对打磨完毕的材料进行3D钻模，加工出牙冠安装所需要的内部凹陷；这其中的切割打磨与钻模过程利用3D扫描技术和3D建模技术，提高了牙冠制作的精确度和制作效率，克服了现有技术中牙冠制作时间长，制作精度低，使用寿命短的缺陷。
(二)技术方案
本发明提供了一种纯钛牙冠的3D打印制作方法，包括如下步骤：
S1、取模建模：将需要安装牙冠的牙齿均匀磨小，避开牙齿接触牙龈的部分；使用速凝物质对磨小后的牙齿进行取模；速凝物质凝固后，使用3D扫描设备对速凝物质的内部凹陷处进行扫描，并且利用3D建模软件对牙冠的外部结构进行建模设计；
S2、3D切割：将3D建模软件生成的模型图导入3D打印设备，利用纯钛材料进行牙冠的外部结构打印；利用能够进行3D切割的3D打印设备对纯钛材料进行切割打磨，使纯钛材料的外部结构与3D模型软件生成的牙冠外部结构相同；
S3、3D钻模：将3D扫描设备生成的速凝物质的内部凹陷结构导入3D打印设备；利用能够进行3D钻模的3D打印设备对S2中已经切割打磨完毕的纯钛材料进行钻孔，使纯钛材料的内部结构与3D扫描设备得到的速凝物质的内部凹陷处结构相同；
S4、表面处理：对制作成型牙冠的表面进行抛光打磨；避免纯钛材料对相邻牙齿造成磨损；
S5、涂胶：在牙冠内部凹陷处涂抹粘结剂，完成牙冠的制作；最后将牙冠固定粘结在待安装牙冠的牙齿上。
优选的，磨小牙齿使其适合安装牙套，并且不影响相邻牙齿的正常功能；牙冠外部结构的设计根据患者口腔内牙齿使用的整体情况进行建模，并且考虑高纯钛的延伸率和断面收缩率，提高牙冠的使用时效。
优选的，由于纯钛材料的熔点高达1688℃，所以进行增材制造的能耗较高，改用反向切割方式进行3D打印。
优选的，加工内部凹陷处的结构时，留出空隙用于涂抹粘结剂，从而便于将纯钛材料制成的牙冠安装至牙齿上。
优选的，采用对人体无害的粘结剂。
优选的，表面处理采用氧化、电镀、等离子喷涂、离子氮化、离子注入和激光处理等技术，对钛的氧化膜起到增强保护性作用，获得所希望的耐腐蚀效果。
与现有技术相比，本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：该方法采用取模建模、3D切割、3D钻模、表面处理和涂胶五个步骤；采用纯钛材料制作牙冠，利用钛的机械性能与可塑性，提高牙冠的使用寿命和患者日常使用牙冠时的舒适度；本方法不同于现有技术中增材制造逐层堆叠形式的3D打印，利用3D打印的三轴位移系统，首先对纯钛材料进行3D切割打磨，使材料外部结构符合患者口腔的使用需要，随后对打磨完毕的材料进行3D钻模，加工出牙冠安装所需要的内部凹陷；这其中的切割打磨与钻模过程利用3D扫描技术和3D建模技术，提高了牙冠制作的精确度和制作效率，克服了现有技术中牙冠制作时间长，制作精度低，使用寿命短的缺陷。
附图说明
图1为本发明提出的一种纯钛牙冠的3D打印制作方法的流程示意图。
图2为本发明提出的一种纯钛牙冠的3D打印制作方法中的结构示意图。
附图标记：1、牙冠；2、牙齿；3、牙龈；4、粘结剂。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
如图1-2所示，本发明提出的一种纯钛牙冠的3D打印制作方法，包括如下步骤：
S1、取模建模：将需要安装牙冠的牙齿均匀磨小，避开牙齿接触牙龈的部分；使用速凝物质对磨小后的牙齿进行取模；速凝物质凝固后，使用3D扫描设备对速凝物质的内部凹陷处进行扫描，并且利用3D建模软件对牙冠的外部结构进行建模设计；
S2、3D切割：将3D建模软件生成的模型图导入3D打印设备，利用纯钛材料进行牙冠的外部结构打印；利用能够进行3D切割的3D打印设备对纯钛材料进行切割打磨，使纯钛材料的外部结构与3D模型软件生成的牙冠外部结构相同；
S3、3D钻模：将3D扫描设备生成的速凝物质的内部凹陷结构导入3D打印设备；利用能够进行3D钻模的3D打印设备对S2中已经切割打磨完毕的纯钛材料进行钻孔，使纯钛材料的内部结构与3D扫描设备得到的速凝物质的内部凹陷处结构相同；
S4、表面处理：对制作成型牙冠的表面进行抛光打磨；避免纯钛材料对相邻牙齿造成磨损；
S5、涂胶：在牙冠内部凹陷处涂抹粘结剂，完成牙冠的制作；最后将牙冠固定粘结在待安装牙冠的牙齿上。
在一个可选的实施例中，磨小牙齿使其适合安装牙套，并且不影响相邻牙齿的正常功能；牙冠外部结构的设计根据患者口腔内牙齿使用的整体情况进行建模，并且考虑高纯钛的延伸率和断面收缩率，提高牙冠的使用时效。钛具有可塑性，高纯钛的延伸率可达50-60％，断面收缩率可达70-80％，但收缩强度低，收缩强度即收缩时产生的力度。钛中杂质的存在，对其机械性能影响极大，特别是间隙杂质可大大提高钛的强度，显著降低其塑性。钛作为牙冠材料时为了得到良好使用性能，需要严格控制其中适当的杂质含量和添加合金元素。
在一个可选的实施例中，由于纯钛材料的熔点高达1688℃，所以进行增材制造的能耗较高，改用反向切割方式进行3D打印。钛是钢与合金中重要的合金元素，钛的密度为4.506-4.516克/立方厘米(20℃)，高于铝而低于铁、铜、镍。但比强度位于金属之首。熔点1668℃，熔化潜热3.7-5.0千卡/克原子，沸点3260±20℃，汽化潜热102.5-112.5千卡/克原子，临界温度4350℃，临界压力1130大气压。钛的导热性和导电性能较差，近似或略低于不锈钢，钛具有超导性，纯钛的超导临界温度为0.38-0.4K。在25℃时，钛的热容为0.126卡/克原子·度，热焓1149卡/克原子，熵为7.33卡/克原子·度，金属钛是顺磁性物质，导磁率为1.00004。
在一个可选的实施例中，加工内部凹陷处的结构时，留出空隙用于涂抹粘结剂，从而便于将纯钛材料制成的牙冠安装至牙齿上。
在一个可选的实施例中，采用对人体无害的粘结剂。
在一个可选的实施例中，表面处理采用氧化、电镀、等离子喷涂、离子氮化、离子注入和激光处理等技术，对钛的氧化膜起到增强保护性作用，获得所希望的耐腐蚀效果。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
Claims (6)
1.一种纯钛牙冠的3D打印制作方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、取模建模：将需要安装牙冠的牙齿均匀磨小，避开牙齿接触牙龈的部分；使用速凝物质对磨小后的牙齿进行取模；速凝物质凝固后，使用3D扫描设备对速凝物质的内部凹陷处进行扫描，并且利用3D建模软件对牙冠的外部结构进行建模设计；
S2、3D切割：将3D建模软件生成的模型图导入3D打印设备，利用纯钛材料进行牙冠的外部结构打印；利用能够进行3D切割的3D打印设备对纯钛材料进行切割打磨，使纯钛材料的外部结构与3D模型软件生成的牙冠外部结构相同；
S3、3D钻模：将3D扫描设备生成的速凝物质的内部凹陷结构导入3D打印设备；利用能够进行3D钻模的3D打印设备对S2中已经切割打磨完毕的纯钛材料进行钻孔，使纯钛材料的内部结构与3D扫描设备得到的速凝物质的内部凹陷处结构相同；
S4、表面处理：对制作成型牙冠的表面进行抛光打磨；避免纯钛材料对相邻牙齿造成磨损；
S5、涂胶：在牙冠内部凹陷处涂抹粘结剂，完成牙冠的制作；最后将牙冠固定粘结在待安装牙冠的牙齿上。
2.根据权利要求1所述的一种纯钛牙冠的3D打印制作方法，其特征在于，S1中，磨小牙齿使其适合安装牙套，并且不影响相邻牙齿的正常功能；牙冠外部结构的设计根据患者口腔内牙齿使用的整体情况进行建模，并且考虑高纯钛的延伸率和断面收缩率，提高牙冠的使用时效。
3.根据权利要求1所述的一种纯钛牙冠的3D打印制作方法，其特征在于，S2中，由于纯钛材料的熔点高达1688℃，所以进行增材制造的能耗较高，改用反向切割方式进行3D打印。
4.根据权利要求1所述的一种纯钛牙冠的3D打印制作方法，其特征在于，S3中，加工内部凹陷处的结构时，留出空隙用于涂抹粘结剂，从而便于将纯钛材料制成的牙冠安装至牙齿上。
5.根据权利要求1所述的一种纯钛牙冠的3D打印制作方法，其特征在于，S4中，采用对人体无害的粘结剂。
6.根据权利要求1所述的一种纯钛牙冠的3D打印制作方法，其特征在于，S5中，表面处理采用氧化、电镀、等离子喷涂、离子氮化、离子注入和激光处理等技术，对钛的氧化膜起到增强保护性作用，获得所希望的耐腐蚀效果。
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