JP6186410B2

JP6186410B2 - Method for manufacturing orthodontic appliance

Info

Publication number: JP6186410B2
Application number: JP2015189017A
Authority: JP
Inventors: 晃一廣田
Original assignee: 株式会社和光製作所
Priority date: 2014-10-20
Filing date: 2015-09-25
Publication date: 2017-08-23
Anticipated expiration: 2035-09-25
Also published as: JP2016077887A

Description

本発明は、歯列矯正具の製造方法に関し、詳しくは３Ｄプリンターを用いた歯列矯正具の製造方法に係るものである。 The present invention relates to a method for manufacturing an orthodontic appliance, and particularly relates to a method for manufacturing an orthodontic appliance using a 3D printer.

歯列矯正とは、矯正歯科においてブラケットという装置を動かしたい歯の表面に装着し、おのおののブラケットにアーチワイヤーで連結して、３次元的に歯の移動を行い、歯列を整える方法である。以前は金属製ブラケット（メタルブラケット）が多く使用されていたが、美観や金属アレルギーの問題により、最近では合成樹脂性の透明なブラケット（クリアブラケット）が多く使用されている。 In orthodontics, orthodontic treatment is a method in which a device called a bracket is attached to the surface of a tooth to be moved and connected to each bracket with an archwire to move the teeth three-dimensionally to prepare the dentition. . In the past, metal brackets (metal brackets) were often used, but recently, due to problems with aesthetics and metal allergies, synthetic resin-based transparent brackets (clear brackets) are often used.

その製作方法として、ロストワックス法と、メタルインジェクションモールディング（ＭＩＭ）法とが知られている。ロストワックス法とは、ロウで制作した型にコーティングを施し、その後ロウを溶かすことによって得られた鋳型を用いて鋳造するものであり、形状・材質が自由自在な加工方法である。ＭＩＭ法とは、金属粉末をバインダーと混練し、金型に射出成形した後バインダーを加熱除去して、金属単体に焼結させるもので、複雑形状品が大量生産出来る加工方法である。 As the production method, a lost wax method and a metal injection molding (MIM) method are known. The lost wax method is a processing method in which a mold produced by brazing is coated and then cast using a mold obtained by melting the wax, and the shape and material can be freely set. The MIM method is a processing method in which a metal powder is kneaded with a binder, injection-molded into a mold, the binder is heated and removed, and sintered into a single metal, and a complex shape product can be mass-produced.

しかしながら、いずれも金型などを使用するので、その加工対象などに限界があった。そこで、金型などを一切使用せず、直接加工できる３Ｄプリンターが、近年では脚光を浴びるに至った。例えば、特許文献１では、選択的レーザー溶融（ＳＬＭ）法を使用してカスタマイズされた舌側の歯列矯正ブラケットを直接制作する方法が開発された。ここでは、患者の歯のプロファイルの歯生状態データを測定し、その歯生状態データに基づいて、患者の歯の三次元コンピュータ支援設計（３Ｄ−ＣＡＤ）モデルを作成し、３Ｄ−ＣＡＤモデルをコンピュータに保存し、単一の舌側ブラケット構造のための３Ｄ−ＣＡＤモデルを設計し、３Ｄ−ＣＡＤブラケット構造モデルをＳＬＭ機械へインポートしてブラケットを直接制作し、そのブラケット表面を臨床上の要求に基づいて処理する。 However, since all use a mold etc., there is a limit to the processing object. Therefore, 3D printers that can be directly processed without using molds have come to the spotlight in recent years. For example, in US Pat. No. 6,057,836, a method for directly producing customized lingual orthodontic brackets using a selective laser melting (SLM) method was developed. Here, the dentition state data of the patient's tooth profile is measured, and based on the dentition state data, a three-dimensional computer-aided design (3D-CAD) model of the patient's teeth is created, and the 3D-CAD model is created. Save to computer, design 3D-CAD model for single lingual bracket structure, import 3D-CAD bracket structure model into SLM machine, create bracket directly, and make bracket surface clinical requirement Process based on.

ところで、３Ｄプリンターには種々の方式のものがある。一般の光造形（ＳｔｅｒｅｏＬｉｇｈｏｇｒａｐｈｙＡｐｐａｒａｔｕｓ：ＳＬＡ）法では、立体モデルの断面データに基づいて、レーザーを液状の光硬化性樹脂の表面に走査する。レーザーが照射された部分のみが硬化し、テーブル上に１層分の断面形状が形成される。テーブルを１層ごと降下させて、この工程を繰り返しながら、モデルを形成していく。この方法では、形成中のモデルを支持するサポートを必要とする。 There are various types of 3D printers. In a general stereolithography (SLA) method, a laser is scanned on the surface of a liquid photocurable resin based on cross-sectional data of a three-dimensional model. Only the portion irradiated with the laser is cured, and a cross-sectional shape for one layer is formed on the table. The table is lowered one layer at a time, and a model is formed while repeating this process. This method requires a support that supports the model being formed.

一方、粉末焼結積層造形（ＳｅｌｅｃｔｉｖｅＬａｓｅｒＳｉｎｔｅｒｉｎｇ：ＳＬＳ）法とは、立体モデルの断面データに基づいて、レーザーを粉末素材の表面に走査する。レーザーが照射された部分のみが硬化し、テーブル上に１層分の断面形状が形成される。テーブルを１層ごと降下させて、この工程を繰り返しながら、モデルを形成していく。この方法では、焼結された造形物の周りに未焼結粉末が充填された状態となっているので、ＳＬＡ法のようなサポートを必要としない。 On the other hand, the powder sintering additive manufacturing (Selective Laser Sintering: SLS ) method scans the surface of a powder material with a laser based on cross-sectional data of a three-dimensional model. Only the portion irradiated with the laser is cured, and a cross-sectional shape for one layer is formed on the table. The table is lowered one layer at a time, and a model is formed while repeating this process. In this method, since a sintered powder is filled around the sintered model, a support like the SLA method is not required.

しかしながら、特許文献１の技術では、レーザー照射による熱変形のために、正確な形状の歯列矯正ブラケットの製造が困難となることが懸念される。また、特許文献１の技術では、一度のレーザー照射で歯列矯正ブラケットを複数同時に製造することまでは開示されていない。 However, in the technique of Patent Document 1, there is a concern that it is difficult to manufacture an orthodontic bracket having an accurate shape due to thermal deformation caused by laser irradiation. Further, the technique of Patent Document 1 does not disclose that a plurality of orthodontic brackets are manufactured simultaneously by a single laser irradiation.

本発明は、上記事情に鑑みたものであり、その目的とするところは、常に正確な形状の歯列矯正具を複数同時に製造することのできる方法を提供することである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a method capable of simultaneously manufacturing a plurality of orthodontic appliances having an accurate shape at the same time.

本発明は、粉末焼結積層造形法による３Ｄプリンターを用いて歯列矯正具を製造する方法であって、テーブルに載せられ、かつ同時に製造する歯列矯正具の寸法の合計よりも大きい寸法を有するプレート上に粉末素材を敷き詰める第一工程と、この粉末素材の表面に歯列矯正具の３Ｄ−ＣＡＤデータと該歯列矯正具のサポートデータとに基づいてレーザーを走査して、該レーザーが照射された部分のみを焼結させることで硬化させることにより、プレート上に１層分の断面形状を形成する第二工程とを備え、テーブルを１層ずつ降下させて、前記第一工程と第二工程を繰り返すことにより、サポート付きの歯列矯正具を複数同時に製造しうることを特徴とするものである。 The present invention is a method of manufacturing an orthodontic appliance using a 3D printer by a powder sintering additive manufacturing method, and has a dimension larger than the total of the orthodontic appliance dimensions placed on the table and manufactured simultaneously. A first step of laying a powder material on a plate having , and scanning the laser on the surface of the powder material based on 3D-CAD data of the orthodontic appliance and support data of the orthodontic appliance, A second step of forming a cross-sectional shape of one layer on the plate by curing only the irradiated portion by sintering, and lowering the table one layer at a time, the first step and the first step By repeating the two steps, a plurality of orthodontic appliances with a support can be manufactured simultaneously.

本発明によれば、テーブルに載せられ、かつ同時に製造する歯列矯正具の寸法の合計よりも大きい寸法を有するプレート上に粉末素材を敷き詰める第一工程と、この粉末素材の表面に歯列矯正具の３Ｄ−ＣＡＤデータと該歯列矯正具のサポートデータとに基づいてレーザーを走査して、該レーザーが照射された部分のみを焼結させることで硬化させることにより、プレート上に１層分の断面形状を形成する第二工程とを備え、テーブルを１層ずつ降下させて、前記第一工程と第二工程を繰り返すことにより、サポート付きの歯列矯正具を複数同時に製造しうるので、金型なしに微細かつ複雑な形状の歯列矯正具を大量生産することができる。また、レーザー照射による熱変形を防止して、歯列矯正具を高寸法精度で製造することができる。 According to the present invention, a first step of spreading a powder material on a plate placed on a table and having a size larger than the total size of orthodontic appliances manufactured simultaneously, and orthodontic treatment on the surface of the powder material By scanning the laser based on the 3D-CAD data of the appliance and the support data of the orthodontic appliance , and curing by sintering only the portion irradiated with the laser, one layer is formed on the plate. A plurality of orthodontic appliances with a support can be manufactured simultaneously by lowering the table one layer at a time and repeating the first step and the second step. It is possible to mass-produce orthodontic appliances with fine and complex shapes without using a mold. In addition, the orthodontic appliance can be manufactured with high dimensional accuracy by preventing thermal deformation due to laser irradiation.

ところで、３Ｄプリンターだけで製造した歯列矯正具では、本体部分の加工精度がでにくい。また、サポート部分は太くなりがちであるが、その後の処理を考慮すると、できるだけ細長くなるように加工しておきたい。ここで、近年開発された、３Ｄプリンターとマシニングセンターとの複合機を利用する。たとえば請求項２記載の発明のように、前記サポート付き歯列矯正具の製造中に、該歯列矯正具の少なくともサポート部分を切削加工することが好ましい。 By the way, in the orthodontic appliance manufactured only with the 3D printer, the processing accuracy of the main body portion is difficult to achieve. In addition, the support part tends to be thick, but considering the subsequent processing, it is desirable to make the support part as long as possible. Here, a multi-function machine having a recently developed 3D printer and machining center is used. For example, as the invention described in claim 2, during manufacture of the support with dental braces, it is preferable to cutting the support at least part amount of tooth braces.

本発明によれば、前記サポート付き歯列矯正具の製造中に、該歯列矯正具の少なくともサポート部分を切削加工するので、３Ｄプリンターで本体部分を粗く製造しておき、マシニングセンターで精度よく仕上げるか、あるいは、３Ｄプリンターでサポート部分を太めに製造しておき、マシニングセンターで細長くなるように加工することができる。 According to the present invention, during production of the support with braces, since cutting at least support portion content of teeth braces, leave prepared roughened body portion with 3D printer, accurately machining center It can be finished, or the support portion can be made thicker with a 3D printer and processed to be elongated at a machining center.

請求項３記載の発明のように、前記サポート付きの歯列矯正具のサポート部分をプレートからワイヤーカットし、該ワイヤーカットした歯列矯正具にブラストをかけることにより、該歯列矯正具に残ったサポート部分を除去することが好ましい。 According to a third aspect of the present invention, the support portion of the orthodontic appliance with the support is wire-cut from the plate, and the wire-cut orthodontic appliance is blasted to remain in the orthodontic appliance. It is preferable to remove the support portion.

本発明によれば、前記サポート付きの歯列矯正具のサポート部分をプレートからワイヤーカットし、該ワイヤーカットした歯列矯正具にブラストをかけることにより、該歯列矯正具に残ったサポート部分を除去するので、バリなどを完全に除去して、歯列矯正具の良好な仕上げをすることができる。 According to the present invention, the support portion of the orthodontic appliance with the support is wire-cut from the plate, and the support portion remaining on the orthodontic appliance is removed by blasting the wire-cut orthodontic appliance. Since it is removed, burrs and the like can be completely removed, and a good finish of the orthodontic appliance can be achieved.

本発明の実施形態１に係る歯列矯正ブラケットの概略構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows schematic structure of the orthodontic bracket which concerns on Embodiment 1 of this invention. 実施形態１に係る歯列矯正ブラケットの製造装置を模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows typically the manufacturing apparatus of the orthodontic bracket which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施形態１に係る歯列矯正ブラケットの製造工程を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the manufacturing process of the orthodontic bracket which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施形態１に係る歯列矯正ブラケットの製造中の様子を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the mode in manufacture of the orthodontic bracket which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施形態２に係る歯列矯正ブラケットの製造装置を模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows typically the manufacturing apparatus of the orthodontic bracket which concerns on Embodiment 2. FIG. 実施形態２に係る歯列矯正ブラケットの製造工程を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the manufacturing process of the orthodontic bracket which concerns on Embodiment 2. FIG.

（実施形態１）
図１は本発明の実施形態１に係る歯列矯正ブラケット１の概略構成を示す分解斜視図である。実施形態１に係る歯列矯正ブラケット（歯列矯正具の一例である。）１は、ステンレス鋼やチタンなどの金属製あるいはセラミックス製の非常に小さなものであり、図１に示すように、ベース２と、タイウイング３と、スロット４とを備えている。なお、以下では、特に断らないかぎり、歯列矯正ブラケット１の製造時を基準として上下前後左右を示しているから、使用時のそれとは異なっている（他図についても同様である）。 (Embodiment 1)
FIG. 1 is an exploded perspective view showing a schematic configuration of an orthodontic bracket 1 according to Embodiment 1 of the present invention. An orthodontic bracket (an example of an orthodontic appliance) 1 according to Embodiment 1 is a very small one made of a metal such as stainless steel or titanium or a ceramic, and as shown in FIG. 2, a tie wing 3, and a slot 4. In the following description, unless stated otherwise, the upper, lower, front, rear, left and right are shown with reference to the time when the orthodontic bracket 1 is manufactured, which is different from that in use (the same applies to the other drawings).

歯列矯正ブラケット１のベース２は、患者の歯に接着する部分であって、歯列弓に沿うように左右方向に湾曲した小型の四角形をなしている。タイウイング３は、ベース２の上面に並設されて、それぞれ前後方向で外向に突出した鉤形をなしている。スロット４は、図示しないアーチワイヤーの挿通部分であって、タイウイング３を前後振り分けで左右方向に延びる矩形溝をなしている。 The base 2 of the orthodontic bracket 1 is a portion that adheres to the patient's teeth and has a small quadrangle that is curved in the left-right direction along the dental arch. The tie wings 3 are juxtaposed on the upper surface of the base 2 and project outward in the front-rear direction. The slot 4 is an insertion portion of an arch wire (not shown), and has a rectangular groove extending in the left-right direction by distributing the tie wings 3 back and forth.

図２は実施形態１に係る歯列矯正ブラケット１の製造装置を模式的に示す説明図である。以下、歯列矯正ブラケット１の製造装置について説明する。図２に示すように、この製造装置は、主たる要素として、３Ｄプリンター２０と、ブラスト装置３０と、制御装置２５とを備えている。 FIG. 2 is an explanatory view schematically showing a manufacturing apparatus for the orthodontic bracket 1 according to the first embodiment. Hereinafter, the manufacturing apparatus of the orthodontic bracket 1 will be described. As shown in FIG. 2, the manufacturing apparatus includes a 3D printer 20, a blast device 30, and a control device 25 as main elements.

３Ｄプリンター２０は、例えば粉末焼結積層造形（ＳＬＳ）法により、中間製品としてのサポート付き歯列矯正ブラケット１を製造するために、チタン製のプレート１２を載せて昇降するテーブル２１と、プレート１２上に図示しないホッパーから供給される金属などの粉末素材１１を敷き詰めるローラー２２と、この敷き詰めた粉末素材１１に対して前後左右に走査してレーザー光を照射するレーザー装置２３とを備えている。レーザー装置２３から照射されるレーザー光がレーザーに相当する。また、プレート１２の寸法は、歯列矯正ブラケット１のそれよりも非常に大きいので、歯列矯正ブラケット１を複数同時に製造することが好ましいが、ここでいう同時とは、１層ずつ積層造形されるタイミングが同じであることを意味する。 The 3D printer 20 includes a table 21 on which a plate 12 made of titanium is mounted and moved up and down in order to manufacture an orthodontic bracket 1 with a support as an intermediate product by, for example, a powder sintering additive manufacturing (SLS) method. A roller 22 for spreading a powder material 11 such as a metal supplied from a hopper (not shown) above, and a laser device 23 for irradiating laser light by scanning the spread powder material 11 from front to back and from side to side. Laser light emitted from the laser device 23 corresponds to a laser. Moreover, since the dimension of the plate 12 is much larger than that of the orthodontic bracket 1, it is preferable to manufacture a plurality of orthodontic brackets 1 at the same time. Means that the timing is the same.

制御装置２５は、歯列矯正ブラケット１の３Ｄ−ＣＡＤデータや各種プログラムや各種設定値などを記憶する記憶部２５１と、この記憶部２５１にあらかじめ記憶しておいた歯列矯正ブラケット１の３Ｄ−ＣＡＤデータに基づく、サポートデータの自動構築のための各種演算や各種判断などを行う演算部２５２と、記憶部２５１にあらかじめ記憶しておいた歯列矯正ブラケット１の３Ｄ−ＣＡＤデータと、この演算部２５２で自動構築されたサポートデータや各種判断などに基づいて３Ｄプリンター２０のテーブル２１とローラー２２とレーザー装置２３との各動作を制御する制御部２５３とを備えている。 The control device 25 includes a storage unit 251 that stores 3D-CAD data, various programs, various setting values, and the like of the orthodontic bracket 1, and 3D- of the orthodontic bracket 1 that is stored in advance in the storage unit 251. Based on CAD data, a calculation unit 252 for performing various calculations and various determinations for automatic construction of support data, 3D-CAD data of the orthodontic bracket 1 stored in advance in the storage unit 251, and the calculation The control unit 253 controls each operation of the table 21, the roller 22, and the laser device 23 of the 3D printer 20 based on support data automatically built by the unit 252 and various determinations.

ここで、歯列矯正ブラケット１のサポート部分１３は、光造形（ＳＬＡ）法のそれとは異なり、歯列矯正ブラケット１のベース２、タイウイング３及びスロット４からなる本体部分の下方に延びる同一素材の櫛歯状をなしている（後述する図４（ｃ）など参照）。したがって、歯列矯正ブラケット１のサポート部分１３は、容易にワイヤーカット１４し、さらに、ショットブラストをかけることにより、歯列矯正ブラケット１の本体部分と容易に分離することができる。 Here, the support portion 13 of the orthodontic bracket 1 is different from that of the stereolithography (SLA) method, and is the same material extending below the main body portion including the base 2, the tie wing 3 and the slot 4 of the orthodontic bracket 1. (Refer to FIG. 4 (c) and the like to be described later). Therefore, the support portion 13 of the orthodontic bracket 1 can be easily separated from the main body portion of the orthodontic bracket 1 by wire-cutting 14 and applying shot blasting.

ブラスト装置３０は、３Ｄプリンター２０で造形した歯列矯正ブラケット１のサポート部分１３を、ワイヤーカット１４して、プレート１２から切り離した上で、その歯列矯正ブラケット１を、例えばバレル（不図示。）内に入れて、研磨材とともに搖動させることにより、いわゆるショットブラストをかけて、残りのサポート部分１３を除去するものである。このブラスト装置３０の動作についても、制御装置２５の制御部２５３で制御することとしている。ただし、別個の制御装置を設けてもよい。 The blasting device 30 wire-cuts the support portion 13 of the orthodontic bracket 1 formed by the 3D printer 20 and separates the orthodontic bracket 1 from the plate 12, and then the orthodontic bracket 1 is, for example, a barrel (not shown). ) And swinging with the abrasive, so-called shot blasting is performed to remove the remaining support portion 13. The operation of the blast device 30 is also controlled by the control unit 253 of the control device 25. However, a separate control device may be provided.

図３は実施形態１に係る歯列矯正ブラケット１の製造工程を示すフローチャート、図４はその製造中の歯列矯正ブラケット１の様子を示す説明図である。引き続き、歯列矯正ブラケット１の製造方法について説明する。この製造方法は、歯列矯正ブラケット１の製造装置の動作で具現化されるが、初期状態では、テーブル２１は最も上昇した位置にあって、ローラー２２とレーザー装置２３とはそれぞれの待機位置（ホームポジション）にあるものとする。 FIG. 3 is a flowchart showing a manufacturing process of the orthodontic bracket 1 according to the first embodiment, and FIG. 4 is an explanatory diagram showing a state of the orthodontic bracket 1 during the manufacturing. Then, the manufacturing method of the orthodontic bracket 1 is demonstrated. This manufacturing method is embodied by the operation of the manufacturing apparatus of the orthodontic bracket 1, but in the initial state, the table 21 is at the highest position, and the roller 22 and the laser device 23 are in their respective standby positions ( Home position).

図２〜図４に示すように、まず、３Ｄプリンター２０は、ＳＬＳ法により３Ｄプリンティング（サポート付造形）する。ここでは、テーブル２１の所定位置にプレート１２を置いて、図示しない電源を投入すると（ステップＳ１）、制御装置２５の記憶部２５１にあらかじめ記憶しておいた各種プログラムや各種設定値が読みだされて、演算部２５２及び制御部２５３がそれぞれ構築される。 As shown in FIGS. 2 to 4, first, the 3D printer 20 performs 3D printing (modeling with support) by the SLS method. Here, when the plate 12 is placed at a predetermined position on the table 21 and a power supply (not shown) is turned on (step S1), various programs and various setting values stored in advance in the storage unit 251 of the control device 25 are read out. Thus, the calculation unit 252 and the control unit 253 are constructed.

演算部２５２は、これも記憶部２５１にあらかじめ記憶しておいた歯列矯正ブラケット１の３Ｄ−ＣＡＤデータに基づいて、歯列矯正ブラケット１のサポートデータを自動構築する。制御部２５３は、歯列矯正ブラケット１の３Ｄ−ＣＡＤデータと、歯列矯正ブラケット１のサポートデータとに基づいて、テーブル２１とローラー２２とレーザー装置２３とを駆動するための指令信号をつくり、テーブル２１とローラー２２とレーザー装置２３の各ドライバ（不図示。）に向けてそれぞれ発する。 The calculation unit 252 automatically constructs support data for the orthodontic bracket 1 based on the 3D-CAD data of the orthodontic bracket 1 that is also stored in the storage unit 251 in advance. Based on the 3D-CAD data of the orthodontic bracket 1 and the support data of the orthodontic bracket 1, the control unit 253 generates a command signal for driving the table 21, the roller 22, and the laser device 23. It emits toward each driver (not shown) of the table 21, the roller 22 and the laser device 23, respectively.

すると、ローラー２２がプレート１２に沿って移動し、図４（ａ）に示すように、プレート１２上に金属などの粉末素材１１を敷き詰める（ステップＳ２）。次いで、図４（ｂ）に示すように、粉末素材１１の表面にレーザー装置２３からのレーザー光を走査して、このレーザー光が照射された部分のみを硬化させることにより、テーブル２１上に１層分の断面形状を形成（造形）する（ステップＳ３）。次いで、テーブル２１が１層だけ降下する（ステップＳ４）。そして、歯列矯正ブラケット１の３Ｄ−ＣＡＤデータと、歯列矯正ブラケット１のサポートデータとを参照して、造形物が所定形状となったか否かを判断し（ステップＳ５）、造形物が所定形状となるまで、ステップＳ２〜Ｓ４を繰り返すことにより、サポート付きの歯列矯正ブラケット１を複数同時に製造する。すなわち、ステップＳ２，Ｓ３が第一工程、ステップＳ４が第二工程に相当する。 Then, the roller 22 moves along the plate 12 and spreads the powder material 11 such as metal on the plate 12 as shown in FIG. 4A (step S2). Next, as shown in FIG. 4 (b), the surface of the powder material 11 is scanned with laser light from the laser device 23, and only the portion irradiated with the laser light is cured, so that 1 is placed on the table 21. A cross-sectional shape for the layer is formed (modeled) (step S3). Next, the table 21 is lowered by one layer (step S4). Then, with reference to the 3D-CAD data of the orthodontic bracket 1 and the support data of the orthodontic bracket 1, it is determined whether or not the shaped object has a predetermined shape (step S5). By repeating steps S2 to S4 until a shape is obtained, a plurality of orthodontic brackets 1 with supports are manufactured simultaneously. That is, steps S2 and S3 correspond to the first step, and step S4 corresponds to the second step.

しかる後、サポート除去を行う。ここでは、図４（ｃ）に示すように、歯列矯正ブラケット１のサポート部分１３を、ワイヤーカット１４して、プレート２１から切り離す（ステップＳ６）。次いで、図４（ｄ）に示すように、ワイヤーカット１４した歯列矯正ブラケット１を、ブラスト装置３０のバレルに入れる。このとき、制御部２５３は、ブラスト装置３０を駆動するための指令信号をつくり、そのドライバに向けて発する。すると、ブラスト装置３０が駆動され、そのバレル内に入れた歯列矯正ブラケット１にショットブラストをかけて、図４（ｅ）に示すように、歯列矯正ブラケット１に残ったサポート部分１３を完全に除去する（ステップＳ７）。そして、電源をカットし、所定の検査をしてから、歯列矯正ブラケット１の製品（図１参照。）として出荷する。 After that, the support is removed. Here, as shown in FIG.4 (c), the support part 13 of the orthodontic bracket 1 is cut with the wire 14, and cut | disconnected from the plate 21 (step S6). Next, as shown in FIG. 4 (d), the orthodontic bracket 1 that has undergone wire cutting 14 is placed in the barrel of the blasting device 30. At this time, the control unit 253 generates a command signal for driving the blast device 30 and issues it to the driver. Then, the blasting device 30 is driven and shot blasting is applied to the orthodontic bracket 1 placed in the barrel, and the support portion 13 remaining on the orthodontic bracket 1 is completely removed as shown in FIG. (Step S7). Then, the power supply is cut off, and after a predetermined inspection, it is shipped as a product of the orthodontic bracket 1 (see FIG. 1).

以上説明したように、実施形態１の歯列矯正ブラケット１の製造方法によれば、３Ｄプリンター２０のテーブル２１に載せたプレート１２上に粉末素材１１を敷き詰める第一工程と、この粉末素材１１の表面に歯列矯正ブラケット１の３Ｄ−ＣＡＤデータに基づいてレーザー装置２３からのレーザー光を走査して、このレーザー光が照射された部分のみを硬化させることにより、テーブル２１上に１層分の断面形状を形成する第二工程とを備え、テーブル２１を１層ずつ降下させて、前記第一工程と第二工程を繰り返すことにより、サポート付きの歯列矯正ブラケット１を複数同時に製造しうるので、金型なしに微細な超複雑形状品を大量生産できる。また、レーザー照射による熱変形を防止して、歯列矯正ブラケット１を高寸法精度で製造することができる。 As described above, according to the method of manufacturing the orthodontic bracket 1 of the first embodiment, the first step of spreading the powder material 11 on the plate 12 placed on the table 21 of the 3D printer 20, By scanning the surface with the laser beam from the laser device 23 based on the 3D-CAD data of the orthodontic bracket 1 and curing only the portion irradiated with the laser beam, one layer layer on the table 21 is obtained. A plurality of orthodontic brackets 1 with support can be manufactured simultaneously by lowering the table 21 layer by layer and repeating the first step and the second step. , Can mass-produce fine super-complex shapes without molds. Further, the orthodontic bracket 1 can be manufactured with high dimensional accuracy by preventing thermal deformation due to laser irradiation.

そして、サポート付きの歯列矯正ブラケット１のサポート部分１３をプレート２１からワイヤーカット１４し、このワイヤーカット１４した歯列矯正ブラケット１にブラスト装置３０のバレル内でショットブラストをかけることにより、その歯列矯正ブラケット１に残ったサポート部分１３を除去するので、バリなどを完全に除去して、歯列矯正ブラケット１の良好な仕上げをすることができる。 Then, the support portion 13 of the orthodontic bracket 1 with support is wire-cut 14 from the plate 21, and the orthodontic bracket 1 that has been wire-cut 14 is shot blasted within the barrel of the blasting device 30, whereby the tooth Since the support portion 13 remaining on the orthodontic bracket 1 is removed, burrs and the like can be completely removed, and the orthodontic bracket 1 can be satisfactorily finished.

（実施形態２）
ところで、実施形態１のように、３Ｄプリンター２０だけで製造した歯列矯正ブラケット１では、本体部分２〜４の加工精度がでにくい。また、サポート部分１３は太くなりがちであるが、その後の処理を考慮すると、できるだけ細長くなるように加工しておきたい。そこで、実施形態２では、３Ｄプリンターとマシニングセンターとの複合機を利用することとした。かかる複合機としては、金属向け積層造形技術である「パウダーベッド方式」のものと、金属紛体を供給してレーザーで溶融して結合させる「指向性エネルギー堆積方式」のものとが知られているが、以下では、前者を例示する。なお、本発明の実施形態２に係る歯列矯正ブラケット（歯列矯正具の一例である。）１は、実施形態１に係るものと同様であるので、その詳細説明は省略する。 (Embodiment 2)
By the way, in the orthodontic bracket 1 manufactured only by the 3D printer 20 as in the first embodiment, the processing accuracy of the main body portions 2 to 4 is difficult to achieve. In addition, the support portion 13 tends to be thick, but considering the subsequent processing, it is desired to process the support portion 13 as long as possible. Therefore, in the second embodiment, a multifunction machine including a 3D printer and a machining center is used. As such multi-function machines, there are known a “powder bed method” that is a additive manufacturing technology for metals, and a “directed energy deposition method” that supplies metal powder and melts and bonds them with a laser. However, the former is illustrated below. In addition, since the orthodontic bracket (an example of an orthodontic appliance) 1 according to Embodiment 2 of the present invention is the same as that according to Embodiment 1, detailed description thereof is omitted.

図５は実施形態２に係る歯列矯正ブラケット１の製造装置を模式的に示す説明図である。以下、歯列矯正ブラケット１の製造装置について説明する。図５に示すように、この製造装置は、主たる要素として、３Ｄプリンター２０と、マシニングセンター４０と、ブラスト装置３０と、制御装置２５とを備えているが、実施形態１と共通する要素についての重複説明は省略する。 FIG. 5 is an explanatory view schematically showing a manufacturing apparatus for the orthodontic bracket 1 according to the second embodiment. Hereinafter, the manufacturing apparatus of the orthodontic bracket 1 will be described. As shown in FIG. 5, this manufacturing apparatus includes a 3D printer 20, a machining center 40, a blast device 30, and a control device 25 as main elements, but overlaps with elements common to the first embodiment. Description is omitted.

マシニングセンター４０は、３Ｄプリンター２０で造形中の歯列矯正ブラケット１の本体部分２〜４とサポート部分１３との少なくとも一方を、複数段階でミリング等の切削加工を行えるものである。このマシニングセンター４０の動作についても、制御装置２５の制御部２５３で制御することとしている。ただし、別個の制御装置を設けてもよい。 The machining center 40 is capable of cutting at least one of the main body portions 2 to 4 and the support portion 13 of the orthodontic bracket 1 being modeled by the 3D printer 20 in a plurality of stages. The operation of the machining center 40 is also controlled by the control unit 253 of the control device 25. However, a separate control device may be provided.

図６は実施形態２に係る歯列矯正ブラケット１の製造工程を示すフローチャートであって、その製造中の歯列矯正ブラケット１の様子は図４に示すとおりである。引き続き、歯列矯正ブラケット１の製造方法について説明する。この製造方法は、歯列矯正ブラケット１の製造装置の動作で具現化されるが、初期状態では、テーブル２１は最も上昇した位置にあって、ローラー２２とレーザー装置２３とマシニングセンター４０とはそれぞれの待機位置（ホームポジション）にあるものとする。 FIG. 6 is a flowchart showing a manufacturing process of the orthodontic bracket 1 according to the second embodiment, and the state of the orthodontic bracket 1 during the manufacturing is as shown in FIG. Then, the manufacturing method of the orthodontic bracket 1 is demonstrated. This manufacturing method is embodied by the operation of the manufacturing apparatus of the orthodontic bracket 1, but in the initial state, the table 21 is in the most elevated position, and the roller 22, the laser device 23, and the machining center 40 are respectively connected to each other. It is assumed that it is in the standby position (home position).

図４〜図６に示すように、まず、３Ｄプリンター２０は、ＳＬＳ法により３Ｄプリンティング（サポート付造形）する。ここでは、テーブル２１の所定位置にプレート１２を置いて、図示しない電源を投入すると（ステップＳ１）、制御装置２５の記憶部２５１にあらかじめ記憶しておいた各種プログラムや各種設定値が読みだされて、演算部２５２及び制御部２５３がそれぞれ構築される。 As shown in FIGS. 4 to 6, first, the 3D printer 20 performs 3D printing (modeling with support) by the SLS method. Here, when the plate 12 is placed at a predetermined position on the table 21 and a power supply (not shown) is turned on (step S1), various programs and various setting values stored in advance in the storage unit 251 of the control device 25 are read out. Thus, the calculation unit 252 and the control unit 253 are constructed.

演算部２５２は、これも記憶部２５１にあらかじめ記憶しておいた歯列矯正ブラケット１の３Ｄ−ＣＡＤデータに基づいて、歯列矯正ブラケット１のサポートデータを自動構築する。制御部２５３は、歯列矯正ブラケット１の３Ｄ−ＣＡＤデータと、歯列矯正ブラケット１のサポートデータとに基づいて、テーブル２１とローラー２２とレーザー装置２３とマシニングセンター４０とを駆動するための指令信号をつくり、テーブル２１とローラー２２とレーザー装置２３とマシニングセンター４０の各ドライバ（不図示。）に向けてそれぞれ発する。 The calculation unit 252 automatically constructs support data for the orthodontic bracket 1 based on the 3D-CAD data of the orthodontic bracket 1 that is also stored in the storage unit 251 in advance. The control unit 253 is a command signal for driving the table 21, the roller 22, the laser device 23, and the machining center 40 based on the 3D-CAD data of the orthodontic bracket 1 and the support data of the orthodontic bracket 1. Are emitted toward each driver (not shown) of the table 21, the roller 22, the laser device 23, and the machining center 40.

すると、ローラー２２がプレート１２に沿って移動し、図４（ａ）に示すように、プレート１２上に金属などの粉末素材１１を敷き詰める（ステップＳ２）。次いで、図４（ｂ）に示すように、粉末素材１１の表面にレーザー装置２３からのレーザー光を走査して、このレーザー光が照射された部分のみを硬化させることにより、テーブル２１上に１層分の断面形状を形成（造形）する（ステップＳ３）。次いで、テーブル２１が１層だけ降下する（ステップＳ４）。 Then, the roller 22 moves along the plate 12 and spreads the powder material 11 such as metal on the plate 12 as shown in FIG. 4A (step S2). Next, as shown in FIG. 4 (b), the surface of the powder material 11 is scanned with laser light from the laser device 23, and only the portion irradiated with the laser light is cured, so that 1 is placed on the table 21. A cross-sectional shape for the layer is formed (modeled) (step S3). Next, the table 21 is lowered by one layer (step S4).

ついで、テーブル２１の降下が所定段（例えば１０層分）になったか否かを判断し（ステップＳ４ａ）、１０層分になったと判断すると（ステップＳ４ａでＹＥＳ）、マシニングセンター４０で切削加工を行ってから（ステップＳ４ｂ）、ステップＳ２に戻る。 Next, it is determined whether or not the lowering of the table 21 has reached a predetermined level (for example, 10 layers) (step S4a). If it is determined that the lowering has reached 10 layers (YES in step S4a), cutting is performed at the machining center 40. (Step S4b), the process returns to Step S2.

一方、１０層分になっていないと判断すると（ステップＳ４ａでＮＯ）、歯列矯正ブラケット１の３Ｄ−ＣＡＤデータと、歯列矯正ブラケット１のサポートデータとを参照して、造形物が所定形状となったか否かを判断し（ステップＳ５）、造形物が所定形状となるまで、ステップＳ２〜Ｓ４ｂを繰り返すことにより、サポート付きの歯列矯正ブラケット１を複数同時に製造する。すなわち、ステップＳ２，Ｓ３が第一工程、ステップＳ４が第二工程に相当する。 On the other hand, if it is determined that the number of layers is not 10 (NO in Step S4a), the 3D-CAD data of the orthodontic bracket 1 and the support data of the orthodontic bracket 1 are referred to, and the shaped object has a predetermined shape. (Step S5), and repeating steps S2 to S4b until the shaped product has a predetermined shape, a plurality of orthodontic brackets 1 with supports are manufactured simultaneously. That is, steps S2 and S3 correspond to the first step, and step S4 corresponds to the second step.

以上説明したように、実施形態２の歯列矯正ブラケット１の製造方法によれば、実施形態１と同様の作用効果に加え、サポート付き歯列矯正ブラケット１の製造中に、本体部分２〜４とサポート部分１３との少なくとも一方を切削加工するので、３Ｄプリンター２０で本体部分２〜４を粗く製造しておき、マシニングセンター４０で精度よく仕上げるか、あるいは、３Ｄプリンター２０でサポート部分１３を太めに製造しておき、マシニングセンター４０で細長くなるように加工することができる。 As described above, according to the method of manufacturing the orthodontic bracket 1 of the second embodiment, in addition to the same effects as those of the first embodiment, during the manufacturing of the orthodontic bracket 1 with support, the main body portions 2 to 4 are provided. Since at least one of the support part 13 is cut, the main body parts 2 to 4 are roughly manufactured by the 3D printer 20 and finished with high accuracy by the machining center 40, or the support part 13 is thickened by the 3D printer 20. It can be manufactured and processed to be elongated at the machining center 40.

なお、上記実施形態１，２では、歯列矯正具として、歯列矯正ブラケット１を例示したが、バッカルチューブなどであってもよい。バッカルチューブとは、歯列矯正ブラケット１を、アーチワイヤーなどを介して臼歯で支持するためのものである。 In the first and second embodiments, the orthodontic bracket 1 is exemplified as the orthodontic appliance, but a buccal tube or the like may be used. The buccal tube is for supporting the orthodontic bracket 1 with molars via an archwire or the like.

また、上記実施形態１，２では、粉末素材として、金属あるいはセラミックスを使用しているが、さらには、ゴムあるいはプラスチックをも使用することができる。 In the first and second embodiments, metal or ceramic is used as the powder material, but rubber or plastic can also be used.

また、上記実施形態１，２では、３Ｄプリンター２０は、ＳＬＳ法により、サポート付き歯列矯正ブラケット１を造形しているが、ＳＬＭ法により、サポート付き歯列矯正ブラケット１を造形してもよい。 In the first and second embodiments, the 3D printer 20 models the orthodontic bracket 1 with support by the SLS method. However, the orthodontic bracket 1 with support may be modeled by the SLM method. .

また、上記実施形態１，２では、３Ｄプリンター２０の制御装置２５では、その記憶部２５１にあらかじめ歯列矯正ブラケット１の３Ｄ−ＣＡＤデータを記憶しているが、図示しない入力装置を用いて、オンライン又はオフラインで、歯列矯正ブラケット１の３Ｄ−ＣＡＤデータを取り込むこととしてもよい。 In the first and second embodiments, the control device 25 of the 3D printer 20 stores the 3D-CAD data of the orthodontic bracket 1 in advance in the storage unit 251, but using an input device (not shown) It is good also as taking in 3D-CAD data of the orthodontic bracket 1 online or offline.

また、上記実施形態１，２では、３Ｄプリンター２０の制御装置２５では、その演算部２５２が、歯列矯正ブラケット１の３Ｄ−ＣＡＤデータに基づいて、サポートデータの自動構築を行うこととしているが、歯列矯正ブラケット１の３Ｄ−ＣＡＤデータとともに、あるいは、歯列矯正ブラケット１の３Ｄ−ＣＡＤデータに含むデータとして、サポートデータを外部から取り込むこととしてもよい。 In the first and second embodiments, in the control device 25 of the 3D printer 20, the calculation unit 252 performs automatic construction of support data based on the 3D-CAD data of the orthodontic bracket 1. The support data may be imported from the outside together with the 3D-CAD data of the orthodontic bracket 1 or as data included in the 3D-CAD data of the orthodontic bracket 1.

また、上記実施形態１，２では、ブラスト装置３０では、ワイヤーカット１４したサポート付き歯列矯正ブラケット１を、バレル内に入れて、研磨材とともに搖動させることにより、ショットブラストをかけているが、他の種類のブラスト装置を用いて、ワイヤーカット１４したサポート付き歯列矯正ブラケット１にブラストをかけてもよい。 Further, in the first and second embodiments, in the blasting device 30, the shot-blasting is applied by putting the orthodontic bracket 1 with a support 14 that has been wire-cut into the barrel and swinging it together with the abrasive. You may blast the orthodontic bracket 1 with the support which carried out the wire cut 14 using another kind of blasting apparatus.

また、上記実施形態１，２では、歯列矯正ブラケット１のサポート部分１３の形状を、本体部分の下方に延びる同一素材の櫛歯状としているが、その除去が容易であれば、他の形状のものであってもよい。さらには、歯列矯正ブラケット１のサポート部分１３を、歯列矯正ブラケット１の本体部分とは異なる材料からなるものとして、材料コストの大幅低減を図ることもありうる。 In Embodiments 1 and 2, the shape of the support portion 13 of the orthodontic bracket 1 is a comb-like shape made of the same material extending below the main body portion. It may be. Furthermore, the support part 13 of the orthodontic bracket 1 is made of a material different from that of the main body part of the orthodontic bracket 1 so that the material cost can be greatly reduced.

また、上記実施形態２では、３Ｄプリンター２０とマシニングセンター４０との複合機として、パウダーベッド方式のものを例示したが、場合によっては、指向性エネルギー堆積方式のものを採用してもよい。 In the second embodiment, the powder bed type is exemplified as the composite machine of the 3D printer 20 and the machining center 40. However, in some cases, a directional energy deposition type may be adopted.

また、上記実施形態２では、マシニングセンター４０による切削加工は、テーブル２１の降下が所定段（例えば１０層分）となるごとに行っているが、この所定段は必ずしも一定値でなくてもよく、例えば歯列矯正ブラケット１の本体部分２〜４では５層分、サポート部分１３では１５層分としてもよい。また、本体部分２〜４ではまったく切削加工を行わず、サポート部分１３だけを切削加工してもよいし、その逆であってもよい。さらに、テーブル２１の降下前（造形直後）に切削加工を行ってもよい。 In the second embodiment, the cutting by the machining center 40 is performed every time the table 21 is lowered to a predetermined level (for example, 10 layers). However, the predetermined level does not necessarily have to be a constant value. For example, the body portions 2 to 4 of the orthodontic bracket 1 may have 5 layers, and the support portion 13 may have 15 layers. Further, the main body portions 2 to 4 may not be cut at all, and only the support portion 13 may be cut or vice versa. Furthermore, cutting may be performed before the table 21 is lowered (immediately after the shaping).

１歯列矯正ブラケット（歯列矯正具の一例である。）
２ベース
３タイウイング
４スロット
１１粉末素材
１２プレート
１３サポート部分
１４ワイヤーカット
２０３Ｄプリンター
２１テーブル
２２ローラー
２３レーザー装置
２５制御装置
３０ブラスト装置
４０マシニングセンター 1 orthodontic bracket (an example of an orthodontic appliance)
2 base 3 tie wing 4 slot 11 powder material 12 plate 13 support part 14 wire cut 20 3D printer 21 table 22 roller 23 laser device 25 control device 30 blasting device 40 machining center

米国公開特許２０１０／０３２４７１５明細書US Published Patent 2010/0324715

Claims

A method of manufacturing an orthodontic appliance using a 3D printer by a powder sintering additive manufacturing method,
The first step of spreading the powder material on a plate having a size larger than the total size of the orthodontic appliance that is placed on the table and manufactured simultaneously, and 3D-CAD data of the orthodontic appliance on the surface of the powder material And the support data of the orthodontic appliance is scanned with a laser, and only a portion irradiated with the laser is sintered and cured to form a cross-sectional shape for one layer on the plate. A second step,
A method of manufacturing an orthodontic appliance, wherein a plurality of orthodontic appliances with a support can be manufactured simultaneously by lowering the table one layer at a time and repeating the first step and the second step.

The support with during the manufacture of dental braces, method of manufacturing the orthodontic device as in Claim 1, wherein the cutting of at least support portion content of teeth braces.

The support portion of the orthodontic appliance with the support is wire-cut from the plate, and the support portion remaining on the orthodontic appliance is removed by blasting the wire-cut orthodontic appliance. The manufacturing method of the orthodontic appliance of Claim 1 or 2 to do.