CN114617651B - 一种镍钛径向梯度根管锉和基于3d打印的镍钛径向梯度根管锉制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及医疗器械技术领域,具体涉及一种镍钛径向梯度根管锉和基于3D打印的镍钛径向梯度根管锉制造方法,包括根管锉芯体,所述根管锉芯体的表面包覆有根管锉表层,所述根管锉芯体中的镍钛合金相是马氏体B19’相,所述根管锉表层中的镍钛合金相是奥氏体B2相,该镍钛径向梯度根管锉具有高柔韧性和强切削力的优点,其能更好地适应根管形态以及降低根管预备过程中器械分离的风险。
Description
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域,具体涉及一种镍钛径向梯度根管锉和基于3D打印的镍钛径向梯度根管锉制造方法。
背景技术
“根管治疗术”是一种通过拔髓与扩髓去除牙齿根管内病灶组织,进而进行人工填充的牙齿修复手术。该手术符合最大程度保留原始生物组织的医疗准则,在治疗由重度龋齿导致的根尖周炎、根管钙化和牙髓坏死,以及具有系统性疾病而不宜拔牙的老年人存留原牙等方面具有无可替代的作用,在近年来备受重视。
实施根管治疗术过程中,需要使用根管锉以便去除根管内病变组织,形成具有光滑完整内壁的根管空腔。实际操作中,由于牙齿根管是一种微细生物硬组织内腔,其腔体直径狭小,牙体硬度和曲率形状也因人而异,当前市面上的根管锉大多为单一性能,无法同时满足高柔韧性和强切削力的需求,故时常发生断锉、根管壁侧穿和生成预备台阶等问题,由此造成根管预备手术失败、为患者带来痛苦等严重后果。如何制造出可探入曲率变化大的弯曲根管中,同时具备足够切削能力的根管锉,进而实施微细根管高效、安全的切削手术,是当前根管治疗术中亟需解决的核心问题之一。
镍钛合金是一种典型的形状记忆合金,具有良好的生物相容性,被广泛应用于各类医疗器械,其合金相组成对显微组织和性能影响很大。其中,梯度镍钛合金(镍钛合金梯度化) 在医疗器械领域的需求已被多次强调,常规方法制备的梯度镍钛合金的方法主要包括:气相合成法、局部热处理法、粉末冶金法、激光表面处理法等。但以上方法所获显微组织梯度层的深度、面积和体积等几何尺寸有限,自由梯度的方案难以精确设计和实现。通过后热处理也可以实现对显微组织和相变行为的调控。例如专利CN201710321938.7公开了一种镍钛合金梯度柔性根管锉及其制作方法,通过自制的加热装置对根管锉不同部位进行不同温度的热处理,控制根管锉工作部位前端为马氏体M相,中端为马氏体和奥氏体的混合相,后端为奥氏体A相,这种方法虽然能制造出轴向梯度的镍钛合金根管锉以提高根管锉性能,但是该专利方案用热处理工艺实现的梯度镍钛合金成本高,对热处理温度、装置要求较高,而且其前期制作方法与大多数根管锉的制作方法相同,都要通过熔炼、铸造、压力加工、冷热拉拔等工艺流程,不仅成本高而且工序繁琐;而且轴向梯度结构的镍钛合金根管锉,其不同相态的管段之间容易分离,造成手术风险。
发明内容
本发明的目的之一在于避免现有技术中的不足之处而提供一种镍钛径向梯度根管锉,该镍钛径向梯度根管锉具有高柔韧性和强切削力的优点,其能更好地适应根管形态以及降低根管预备过程中器械分离的风险。
本发明的目的之二在于提供一种基于3D打印的镍钛径向梯度根管锉制造方法。
为实现上述目的之一,本发明提供以下技术方案:
提供一种镍钛径向梯度根管锉,包括根管锉芯体,所述根管锉芯体的表面包覆有根管锉表层,所述根管锉芯体中的镍钛合金相是马氏体B19’相,所述根管锉表层中的镍钛合金相是奥氏体B2相。
在一些实施方式中,所述根管锉表层的厚度为0.1mm~0.5mm。
本发明一种镍钛径向梯度根管锉的有益效果:
本发明的镍钛径向梯度根管锉由根管锉芯体和包覆在根管锉芯体的表面的根管锉表层,其中所述根管锉芯体中的镍钛合金相是马氏体B19’相,所述根管锉表层中的镍钛合金相是奥氏体B2相,马氏体B19’相具有较好的柔韧性,奥氏体B2相具有较好的硬度,这样使得镍钛根管锉在室温下具有不同的相组成,保证根管锉芯体部分在工作时具有较好柔韧性,根管锉表层则在工作时具有较好的切割能力,继而使得根管锉具有高柔韧性和强切削力的优点;并且,根管锉表层包覆根管锉芯体,即使根管锉表层与根管锉芯体的相态不同,根管锉表层与根管锉芯体分离的风险也较低,克服了现有技术镍钛轴向梯度根管锉容易分离的问题,提高了医疗的安全性。
为实现上述目的之二,本发明提供以下技术方案:
提供一种基于3D打印的镍钛径向梯度根管锉制造方法,制造上述的镍钛径向梯度根管锉,包括以下步骤,
S1、在建模设备中设计根管锉丝材模型,使其具有根管锉芯体和包覆在根管锉芯体表面的根管锉表层;
S2、确定根管锉丝材模型的打印方向,并将根管锉丝材模型进行批量化切片处理,得到符合打印机设置条件的stl格式的文件,将文件导入3D打印机中;
S3、设置打印根管锉芯体的打印参数和扫描次数,和设置打印根管锉表层的打印参数和扫描次数;
S4、打印根管锉丝材,得到根管锉芯体中的镍钛合金相为马氏体B19’相,根管锉表层中的镍钛合金相为奥氏体B2相;
S5、将根管锉丝材加工成根管锉。
在一些实施方式中,所述S3中,所述根管锉芯体的打印参数是激光功率为150~200W、激光扫描速度为520~600mm/s、激光扫描间距为0.1~0.15mm、粉末层厚为0.01~0.03mm,其中所述激光的能量密度是120~220J/mm3,激光的扫描次数是1-3次。
在一些实施方式中,所述S3中,所述根管锉表层的打印参数是激光功率为85~100W、激光扫描速度为550~600mm/s、激光扫描间距为0.1~0.15mm、粉末层厚为0.01~0.03mm,其中所述激光的能量密度是60~120J/mm3,激光的扫描次数是1次。
在一些实施方式中,所述3D打印机的氧含量控制在小于50ppm,保护气氛为高纯氩气。
在一些实施方式中,所述根管锉丝材模型中包有若干根的单个根管锉丝材模型,所述若干根的单个根管锉丝材模型呈矩阵排列。
在一些实施方式中,将根管锉丝材模型制得矩阵排列的根管锉丝材切割为单根的根管锉丝材,将单根的根管锉丝材加工成根管锉。
在一些实施方式中,将切割的根管锉丝材超声清洗后加工为根管锉。
在一些实施方式中,所述根管锉丝材模型为横截面为锥形的单根根管锉丝材模型,将该单根的根管锉丝材加工为根管锉。
本发明基于3D打印的镍钛径向梯度根管锉制造方法有益效果:
(1)本发明的基于3D打印的镍钛径向梯度根管锉制造方法通过不同的打印参数和不同的扫描次数来引起镍钛合金化学成分的变化,继而形成根管锉芯体中的镍钛合金相是马氏体 B19’相,根管锉表层中的镍钛合金相是奥氏体B2相;由于本发明的根管锉梯度结构形成在芯体部分和表层部分,因此能采用3D打印法制造出柔性和硬度相互协同的根管锉,克服了传统加热法制造成本高的问题。
(2)本发明的基于3D打印的镍钛径向梯度根管锉制造方法,获得在批量化生产的同时,也保证了丝材的质量,突破传统熔炼、铸造、压力加工和接触式机械加工等流程的固有缺点和限制,有助于实现性能更优异、具备细微结构的镍钛合金根管锉的制备,适合于大规模生产应用。
附图说明
图1是实施例1的矩阵排列的根管锉丝材的结构示意图。
图2是实施例1的切割下来的根管锉丝材的结构示意图。
图3是实施例1的根管锉丝材中切割出两根根管锉的结构示意图。
图4是图3中沿A-A线的截面图。
图5是根管锉芯体和根管锉表层二者的DSC曲线图。
附图标记
根管锉1、根管锉芯体12、根管锉表层13;矩阵排列的根管锉丝材4;单根根管锉丝材 5。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然附图中显示了本发明的优选实施方式,然而应该理解,可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反,提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整,并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
在本发明使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的,而非旨在限制本发明。在本发明和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“该”和“该”也旨在包括多数形式,除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解,本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
应当理解,尽管在本发明可能采用术语“第一”、“第二”、“第三”等来描述各种信息,但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如,在不脱离本发明范围的情况下,第一信息也可以被称为第二信息,类似地,第二信息也可以被称为第一信息。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
实施例1
本实施例公开的镍钛径向梯度根管锉1,图4-图5所示,包括根管锉芯体12,所述根管锉芯体12的表面包覆有根管锉表层13,所述根管锉芯体12中的镍钛合金相是马氏体B19’相,所述根管锉表层13中的镍钛合金相是奥氏体B2相。
本发明的根管锉的优点:根管锉芯体12中的镍钛合金相是马氏体B19’相,所述根管锉表层13中的镍钛合金相是奥氏体B2相,马氏体B19’相具有较好的柔韧性,奥氏体B2相具有较好的硬度,使得镍钛根管锉1在室温下具有不同的相组成,保证根管锉芯体12部分在工作时具有较好柔韧性,根管锉表层13则在工作时具有较好的切割能力,继而使得根管锉1具有高柔韧性和强切削力的优点;并且,根管锉表层13包覆根管锉芯体12,即使根管锉表层13与根管锉芯体12的相态不同,根管锉表层13与根管锉芯体12分离的风险也较低,克服了现有技术镍钛轴向梯度根管锉1容易分离的问题,提高了医疗的安全性。
本实施例中,所述根管锉表层13的厚度为0.1mm。表层厚度为0.1mm,是为保证根管锉1的整体柔韧性,只在根管锉1的刀刃部位增大其硬度值。
制造上述基于3D打印的镍钛径向梯度根管锉制造方法,包括以下步骤,
S1、在建模设备中设计根管锉丝材模型,使其具有根管锉芯体12和包覆在根管锉芯体 12表面的根管锉表层13;
S2、确定根管锉丝材模型的打印方向,并将根管锉丝材模型进行批量化切片处理,得到符合打印机设置条件的stl格式的文件,将文件导入3D打印机中;
S3、设置打印根管锉芯体12的打印参数和扫描次数,和设置打印根管锉表层13的打印参数和扫描次数;
S4、打印根管锉丝材,得到根管锉芯体12中的镍钛合金相为马氏体B19’相,根管锉表层13中的镍钛合金相为奥氏体B2相;
S5、将根管锉丝材加工成根管锉1。
本实施例中,所述S3中,所述根管锉芯体12的打印参数是激光功率为185W、激光扫描速度为560mm/s、激光扫描间距为0.11mm、粉末层厚为0.025mm,其中所述激光的能量密度是130J/mm3,激光的扫描次数是1-3次。在保证镍钛合金成型致密性≥99%的的条件下,扫描次数在2次范围中,随着扫描次数的增大,马氏体相含量增多,根管锉1的柔韧性增强
本实施例中,所述S3中,所述根管锉表层13的打印参数是激光功率为95W、激光扫描速度为570mm/s、激光扫描间距为0.11mm、粉末层厚为0.025mm,其中所述激光的能量密度是80J/mm3,激光的扫描次数是1次。
本实施例中,所述3D打印机的氧含量控制在小于50ppm,保护气氛为高纯氩气。
本实施例中,图1所示,所述根管锉丝材模型中包有若干根的单个根管锉丝材模型,所述若干根的单个根管锉丝材模型呈矩阵排列。将根管锉丝材模型制得矩阵排列的根管锉丝材 4切割为图2所示单根根管锉丝材5,将单根根管锉丝材5加工成图3所示的根管锉1。这样能获得在批量化生产,提高生产效率。
本实施例中,将切割的根管锉丝材超声清洗后加工为根管锉1。
本实施例中,所述根管锉丝材模型为横截面为锥形的单根根管锉丝材模型,将该单根的根管锉丝材加工为根管锉1。横截面为锥形的单根根管锉丝材时,可以节省材料,进而节省生产成本。
上述制造方法的优点:通过不同的打印参数和不同的扫描次数从而引起镍钛合金化学成分的变化,继而形成根管锉芯体12中的镍钛合金相是马氏体B19’相,所述根管锉表层13中的镍钛合金相是奥氏体B2相;由于本发明的根管锉1分为芯体部分和表层部分,因此能采用3D打印法制造出柔性和硬度相互协同的根管锉1,克服了传统加热法制造成本高的问题。
实施例2
本实施例公开的镍钛径向梯度根管锉1,图4-图5所示,包括根管锉芯体12,所述根管锉芯体12的表面包覆有根管锉表层13,所述根管锉芯体12中的镍钛合金相是马氏体B19’相,所述根管锉表层13中的镍钛合金相是奥氏体B2相。
本发明的根管锉的优点:根管锉芯体12中的镍钛合金相是马氏体B19’相,所述根管锉表层13中的镍钛合金相是奥氏体B2相,马氏体B19’相具有较好的柔韧性,奥氏体B2相具有较好的硬度,使得镍钛根管锉1在室温下具有不同的相组成,保证根管锉芯体12部分在工作时具有较好柔韧性,根管锉表层13则在工作时具有较好的切割能力,继而使得根管锉1具有高柔韧性和强切削力的优点;并且,根管锉表层13包覆根管锉芯体12,即使根管锉表层13与根管锉芯体12的相态不同,根管锉表层13与根管锉芯体12分离的风险也较低,克服了现有技术镍钛轴向梯度根管锉1容易分离的问题,提高了医疗的安全性。
本实施例中,所述根管锉表层13的厚度为0.5mm。表层厚度为0.5mm,是为保证根管锉 1的整体柔韧性,只在根管锉1的刀刃部位增大其硬度值。
制造上述基于3D打印的镍钛径向梯度根管锉制造方法,包括以下步骤,
S1、在建模设备中设计根管锉丝材模型,使其具有根管锉芯体12和包覆在根管锉芯体 12表面的根管锉表层13;
S2、确定根管锉丝材模型的打印方向,并将根管锉丝材模型进行批量化切片处理,得到符合打印机设置条件的stl格式的文件,将文件导入3D打印机中;
S3、设置打印根管锉芯体12的打印参数和扫描次数,和设置打印根管锉表层13的打印参数和扫描次数;
S4、打印根管锉丝材,得到根管锉芯体12中的镍钛合金相为马氏体B19’相,根管锉表层13中的镍钛合金相为奥氏体B2相;
S5、将根管锉丝材加工成根管锉1。
在一些实施方式中,所述S3中,所述根管锉芯体的打印参数是激光功率为150W、激光扫描速度为520mm/s、激光扫描间距为0.1mm、粉末层厚为0.01mm,其中所述激光的能量密度是120J/mm3,激光的扫描次数是1次。
在一些实施方式中,所述S3中,所述根管锉表层的打印参数是激光功率为85W、激光扫描速度为550mm/s、激光扫描间距为0.1mm、粉末层厚为0.01mm,其中所述激光的能量密度是60J/mm3,激光的扫描次数是1次。
本实施例中,所述3D打印机的氧含量控制在小于50ppm,保护气氛为高纯氩气。
本实施例中,图1所示,所述根管锉丝材模型中包有若干根的单个根管锉丝材模型,所述若干根的单个根管锉丝材模型呈矩阵排列。将根管锉丝材模型制得矩阵排列的根管锉丝材 4切割为图2所示单根根管锉丝材5,将单根根管锉丝材5加工成图3所示的根管锉1。这样能获得在批量化生产,提高生产效率。
本实施例中,将切割的根管锉丝材超声清洗后加工为根管锉1。
本实施例中,所述根管锉丝材模型为横截面为锥形的单根根管锉丝材模型,将该单根的根管锉丝材加工为根管锉1。横截面为锥形的单根根管锉丝材时,可以节省材料,进而节省生产成本。
上述制造方法的优点:通过不同的打印参数和不同的扫描次数从而引起镍钛合金化学成分的变化,继而形成根管锉芯体12中的镍钛合金相是马氏体B19’相,所述根管锉表层13中的镍钛合金相是奥氏体B2相;由于本发明的根管锉1分为芯体部分和表层部分,因此能采用3D打印法制造出柔性和硬度相互协同的根管锉1,克服了传统加热法制造成本高的问题。
实施例3
本实施例公开的镍钛径向梯度根管锉1,图4-图5所示,包括根管锉芯体12,所述根管锉芯体12的表面包覆有根管锉表层13,所述根管锉芯体12中的镍钛合金相是马氏体B19’相,所述根管锉表层13中的镍钛合金相是奥氏体B2相。
本发明的根管锉的优点:根管锉芯体12中的镍钛合金相是马氏体B19’相,所述根管锉表层13中的镍钛合金相是奥氏体B2相,马氏体B19’相具有较好的柔韧性,奥氏体B2相具有较好的硬度,使得镍钛根管锉1在室温下具有不同的相组成,保证根管锉芯体12部分在工作时具有较好柔韧性,根管锉表层13则在工作时具有较好的切割能力,继而使得根管锉1具有高柔韧性和强切削力的优点;并且,根管锉表层13包覆根管锉芯体12,即使根管锉表层13与根管锉芯体12的相态不同,根管锉表层13与根管锉芯体12分离的风险也较低,克服了现有技术镍钛轴向梯度根管锉1容易分离的问题,提高了医疗的安全性。
本实施例中,所述根管锉表层13的厚度为0.4mm。表层厚度为0.4mm,是为保证根管锉 1的整体柔韧性,只在根管锉1的刀刃部位增大其硬度值。
制造上述基于3D打印的镍钛径向梯度根管锉制造方法,包括以下步骤,
S1、在建模设备中设计根管锉丝材模型,使其具有根管锉芯体12和包覆在根管锉芯体 12表面的根管锉表层13;
S2、确定根管锉丝材模型的打印方向,并将根管锉丝材模型进行批量化切片处理,得到符合打印机设置条件的stl格式的文件,将文件导入3D打印机中;
S3、设置打印根管锉芯体12的打印参数和扫描次数,和设置打印根管锉表层13的打印参数和扫描次数;
S4、打印根管锉丝材,得到根管锉芯体12中的镍钛合金相为马氏体B19’相,根管锉表层13中的镍钛合金相为奥氏体B2相;
S5、将根管锉丝材加工成根管锉1。
在一些实施方式中,所述S3中,所述根管锉芯体的打印参数是激光功率为200W、激光扫描速度为600mm/s、激光扫描间距为0.15mm、粉末层厚为0.03mm,其中所述激光的能量密度是220J/mm3,激光的扫描次数是3次。
在一些实施方式中,所述S3中,所述根管锉表层的打印参数是激光功率为85~100W、激光扫描速度为600mm/s、激光扫描间距为0.15mm、粉末层厚为0.03mm,其中所述激光的能量密度是120J/mm3,激光的扫描次数是1次。
本实施例中,所述3D打印机的氧含量控制在小于50ppm,保护气氛为高纯氩气。
本实施例中,图1所示,所述根管锉丝材模型中包有若干根的单个根管锉丝材模型,所述若干根的单个根管锉丝材模型呈矩阵排列。将根管锉丝材模型制得矩阵排列的根管锉丝材 4切割为图2所示单根根管锉丝材5,将单根根管锉丝材5加工成图3所示的根管锉1。这样能获得在批量化生产,提高生产效率。
本实施例中,将切割的根管锉丝材超声清洗后加工为根管锉1。
本实施例中,所述根管锉丝材模型为横截面为锥形的单根根管锉丝材模型,将该单根的根管锉丝材加工为根管锉1。横截面为锥形的单根根管锉丝材时,可以节省材料,进而节省生产成本。
上述制造方法的优点:通过不同的打印参数和不同的扫描次数从而引起镍钛合金化学成分的变化,继而形成根管锉芯体12中的镍钛合金相是马氏体B19’相,所述根管锉表层13中的镍钛合金相是奥氏体B2相;由于本发明的根管锉1分为芯体部分和表层部分,因此能采用3D打印法制造出柔性和硬度相互协同的根管锉1,克服了传统加热法制造成本高的问题。
实施例4
本实施例与实施例1的不同之处在于,所述根管锉丝材模型为横截面为锥形的单根根管锉丝材模型,将该单根的根管锉丝材加工为根管锉。横截面为锥形的单根根管锉丝材时,可以节省材料,进而节省生产成本。本实施例的其他部件和原理与实施例1相同,此处不再赘述。
性能试验:
对实施例1所述的根管锉进行热重分析,在室温为37℃时,图5所示,其中曲线D1对应根管锉芯体显微组织DSC结果,其相组成为100%马氏体,具有较好的柔韧性;曲线D2 对应根管锉表层显微组织的DSC结果,其相组成为100%奥氏体,具有较好的切削性能。
除非另外具体说明,否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时,应当明白,为了便于描述,附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论,但在适当情况下,所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中,任何具体值应被解释为仅仅是示例性的,而不是作为限制。因此,示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
在本申请的描述中,需要理解的是,方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本申请和简化描述,在未作相反说明的情况下,这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请保护范围的限制;方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
为了便于描述,在这里可以使用空间相对术语,如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等,用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是,空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如,如果附图中的器件被倒置,则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而,示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位),并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
此外,需要说明的是,使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件,仅仅是为了便于对相应零部件进行区别,如没有另行声明,上述词语并没有特殊含义,因此不能理解为对本申请保护范围的限制。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种基于3D打印的镍钛径向梯度根管锉制造方法,其特征是:制造镍钛径向梯度根管锉,其包括根管锉芯体,所述根管锉芯体的表面包覆有根管锉表层,所述根管锉芯体中的镍钛合金相是马氏体B19’相,所述根管锉表层中的镍钛合金相是奥氏体B2相,所述制造方法包括以下步骤,
S1、在建模设备中设计根管锉丝材模型,使其具有根管锉芯体和包覆在根管锉芯体表面的根管锉表层;
S2、确定根管锉丝材模型的打印方向,并将根管锉丝材模型进行批量化切片处理,得到符合打印机设置条件的stl格式的文件,将文件导入3D打印机中;
S3、设置打印根管锉芯体的打印参数和扫描次数,和设置打印根管锉表层的打印参数和扫描次数;
S4、打印根管锉丝材,得到根管锉芯体中的镍钛合金相为马氏体B19’相,根管锉表层中的镍钛合金相为奥氏体B2相;
S5、将根管锉丝材加工成根管锉;
所述S3中,所述根管锉芯体的打印参数是激光功率为185W、激光扫描速度为560mm/s、激光扫描间距为0.11mm、粉末层厚为0.025mm,其中所述激光的能量密度是130 J/mm3,激光的扫描次数是1-3次;
所述S3中,所述根管锉表层的打印参数是激光功率为95W、激光扫描速度为570mm/s、激光扫描间距为0.11mm、粉末层厚为0.025mm,其中所述激光的能量密度是80 J/mm3,激光的扫描次数是1次。
2.根据权利要求1所述的基于3D打印的镍钛径向梯度根管锉制造方法,其特征是:所述3D打印机的氧含量控制在小于50ppm,保护气氛为高纯氩气。
3.根据权利要求1所述的基于3D打印的镍钛径向梯度根管锉制造方法,其特征是:所述根管锉丝材模型中包有若干根的单个根管锉丝材模型,所述若干根的单个根管锉丝材模型呈矩阵排列。
4.根据权利要求1所述的基于3D打印的镍钛径向梯度根管锉制造方法,其特征是:所述根管锉表层的厚度为0.1mm~0.5mm。
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CN102743233A (zh) * | 2012-07-24 | 2012-10-24 | 哈尔滨工程大学 | 超细晶镍钛合金根管锉及其制备方法 |
CN104114123A (zh) * | 2011-11-18 | 2014-10-22 | 登士柏国际公司 | 根管器械及其制造方法 |
CN104630730A (zh) * | 2015-02-17 | 2015-05-20 | 哈尔滨工程大学 | 一种NiTi合金马氏体根管锉的表面改性方法 |
CN105852991A (zh) * | 2016-04-12 | 2016-08-17 | 深圳市速航科技发展有限公司 | 一种镍钛合金梯度柔性根管锉及其制造方法 |
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Family Cites Families (1)
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Patent Citations (5)
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---|---|---|---|---|
CN104114123A (zh) * | 2011-11-18 | 2014-10-22 | 登士柏国际公司 | 根管器械及其制造方法 |
CN102743233A (zh) * | 2012-07-24 | 2012-10-24 | 哈尔滨工程大学 | 超细晶镍钛合金根管锉及其制备方法 |
CN104630730A (zh) * | 2015-02-17 | 2015-05-20 | 哈尔滨工程大学 | 一种NiTi合金马氏体根管锉的表面改性方法 |
CN105852991A (zh) * | 2016-04-12 | 2016-08-17 | 深圳市速航科技发展有限公司 | 一种镍钛合金梯度柔性根管锉及其制造方法 |
CN108247055A (zh) * | 2018-02-12 | 2018-07-06 | 成都优材科技有限公司 | 牙科附着体的数字化一体化成型方法 |
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