TW201304756A - 生醫陶瓷骨骼及義齒之製造方法 - Google Patents

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Abstract

一種生醫陶瓷骨骼及義齒之製造方法，係利用快速成型機將生物相容之奈米陶瓷粉末，先鋪設一層奈米陶瓷粉末於工作平台上，再利用噴墨方式將黏著膠噴印於奈米陶瓷粉末上，令該黏著膠與奈米陶瓷粉末產生化學凝膠反應而形成第一層陶瓷固態薄層；完成第一層後，再將工作平台下降位移一預定行程，重覆上述步驟，而依序形成第二、第三‧‧‧層之陶瓷固態薄層。即以分層著膠方式凝固成型陶瓷骨骼或義齒之陶瓷生坯後，再施以燒乾、燒結等步驟，而製成成具多孔性之生醫陶瓷骨骼或義齒。藉此能提昇生醫陶瓷骨骼或義齒製作之效率並降低成本，提昇產業競爭性。

Description

生醫陶瓷骨骼及義齒之製造方法
本發明係隸屬一種生醫陶瓷骨骼及義齒之製造方法，特別係指利用快速成型機製造成型之生醫陶瓷骨骼及義齒之製程方法。
按，快速原型(Rapid Prototyping,RP)成型技術使用層狀加工技術，能夠依照電腦CAD所建構的立體幾何圖形，自動製造出3D實體物件的技術。快速原型成型技術可克服工具機加工無法完成的幾何形狀死角，做到自動化實體自由形狀製造(Solid Freeform Fabrication,SFF)，而且成型的原型沒有形狀的限制。所以，快速原型成型技術特別適合用來成型多孔性生醫陶瓷骨骼支架。
目前快速原型成型設備有利用雷射光之系統，到目前為止，使用生醫材料與雷射光為加熱工具來製作生醫組織工程支架的疊層加工技術可分為三大類：(1)立體微影成像法(Stereolithography Apparatus,SLA)：將生醫材料與紫外光感光樹酯(UV resin)混合，經由紫外光雷射(UV Laser)掃描固化後成型；(2)選擇性雷射燒結(Selective Laser Sintering,SLS)：使用雷射光為熱源對粉末狀態的生醫材料進行選擇性掃描，讓粉末顆粒之間產生燒結作用成型；以及(3)熔熔沉積製造(Fused Deposition Molding,FDM)：利用噴嘴把生醫材料擠出依照特定路徑堆疊，可以製作出具有孔隙的結構。
在上述技術中，SLA採用紫外光感光樹酯做為黏結劑，在做燒結後處理去除感光樹酯時會產生有害人體的氣體。SLS使用雷射光對生醫材料進行燒結或直接熔結形成陶瓷工件，因此，材料所受的雷射能量密度較大，容易造成較大的收縮及變形。FDM雖然能夠製作出交錯型式的網狀結構，但是圓柱狀的組織結構其上下層之間的接觸面積很小，造成強度不佳。
此外，利用雷射光之快速原型成型設備的先前技術係利用振鏡式掃描(galvanometer mirror scan)讓雷射光束聚焦，其設備費用高且工作範圍小，僅能在雷射光束可掃描的範圍內進行燒結。當工作範圍變大時，上述設備之雷射光束經由聚焦鏡折射角度大，於欲燒結處產生離焦現象，造成雷射能量不足，降低燒結效果，而有加以改善之必要。
有鑑於此，本發明人乃針對前述習用創作問題深入探討，並藉由多年從事相關產業之研發與製造經驗，積極尋求解決之道，經過長期努力之研究與發展，終於成功的開發出本發明「生醫陶瓷骨骼及義齒之製造方法」，以改善習用創作之問題。
本發明之主要目的，係提供一種「生醫陶瓷骨骼及義齒之製造方法」，其係令生醫陶瓷骨骼及義齒之製造方法以噴墨式快速成型機製造成形，達到低成本、高效率之成形目的。
緣於達成上述之目的，本發明「生醫陶瓷骨骼及義齒之製造方法」其製程步驟包含：A.成形陶瓷生坯、B.烘乾、C.燒結。其中成形陶瓷生坯，係利用快速成型機將一生物相容之奈米陶瓷粉末，以分層著膠方式凝固成型陶瓷骨骼或義齒之陶瓷生坯，其細部之製程包含：A1.鋪設第一層奈米陶瓷粉末於工作平台上。A2.利用噴墨方式將黏著膠噴印於第一層奈米陶瓷粉末上，其噴印位置係對應預先於電腦中規畫之截面圖案，令該黏著膠與奈米陶瓷粉末產生化學凝膠反應而形成第一層陶瓷固態薄層。A3.工作平台下降位移一預定行程。A4.鋪設第二層奈米陶瓷粉末於第一層陶瓷固態薄層上。A5，將黏著膠噴印於第二層奈米陶瓷粉末上，其噴印位置係對應預先於電腦中規畫之截面圖案，令該黏著膠與奈米陶瓷粉末產生化學凝膠反應而形成第二層陶瓷固態薄層。A6.重覆A3～A5之步驟，直至陶瓷生坯完成。當陶瓷生坯完成後，再利用烘乾設備將陶瓷生坯所含之水分烘乾，接著再將陶瓷生坯置於燒結設備內，以一定高溫燒結，即完成具多孔性之生醫陶瓷骨骼或義齒。藉此，利用噴墨式快速成型機製作多孔性之生醫陶瓷骨骼或義齒，不僅降低製造成本，亦能提昇成形之效率。
有關本發明所採用之技術、手段及其功效，茲舉一較佳實施例並配合圖式詳細說明於後，相信本發明上述之目的、構造及特徵，當可由之得一深入而具體的瞭解。
請參閱第一～第六圖所示，本發明「生醫陶瓷骨骼及義齒之製造方法」係以奈米陶瓷粉末為材質，利用快速成型機(1)製作出具多孔性之生醫陶瓷骨骼或義齒，該快速成型機(1)之組成結構，主要構件組成要係於一機台(11)上設置可位移活動之噴頭(12)，該噴頭(12)並與容設黏著膠之膠盒(13)連接、提供奈米粉末之料粉匣(14)、成型工件之工作平台(15)、用以帶動該工作平台(15)上下位移之伸縮軸(16)，以及構成回收裝置之負壓機(17)與集粉槽(18)等構件。其製程步驟包含：
A‧成形陶瓷生坯(30)，即利用該快速成型機(1)將生物相容之奈米陶瓷粉末，以分層著膠方式凝固成型陶瓷骨骼或義齒之陶瓷生坯(30)，其成形之製程包含：
A1‧利用該料粉匣(14)移動，鋪設第一層奈米陶瓷粉末(21)於工作平台上(15)。
A2‧移動該噴頭(12)，利用噴墨方式將黏著膠噴印於第一層奈米陶瓷粉末(21)上，其噴印位置係對應預先於電腦中規畫之截面圖案，令該黏著膠與奈米陶瓷粉末產生化學凝膠反應而形成第一層陶瓷固態薄層(31)。
A3‧透過該伸縮軸(16)作動，以帶動該工作平台(15)下降位移一預定行程。
A4‧再透過該料粉匣(14)移動，而將第二層奈米陶瓷粉末(圖中未顯示)鋪設於該第一層陶瓷固態薄層(31)上。
A5‧位移該噴頭(12)，將黏著膠噴印於第二層奈米陶瓷粉末上，其噴印位置係對應預先於電腦中規畫之截面圖案，令該黏著膠與奈米陶瓷粉末產生化學凝膠反應而形成第二層陶瓷固態薄層(32)。
A6.依設計之需求，重覆A3～A5之步驟，直至陶瓷生坯(30)完成。
B.烘乾，當快速成型機(1)完成陶瓷生坯(30)後，再利用烘乾設備(圖中未顯示)將陶瓷生坯(30)所含之水分烘乾，以利於燒結步驟。
C.燒結，將陶瓷生坯(30)置於燒結設備(圖中未顯示)內，以一定高溫燒結，即完成具多孔性之生醫陶瓷骨骼或義齒。
據此，利用噴墨式快速成型機製作多孔性之生醫陶瓷骨骼或義齒，不僅降低製造成本，亦能提昇成形之效率。
綜上所述，本發明在同類產品中實有其極佳之進步實用性，同時遍查國內外關於此類結構之技術資料、文獻中亦未發現有相同的構造存在在先，是以，本發明實已具備發明專利要件，爰依法提出申請。
(1)．．．快速成型機
(11)．．．機台
(12)．．．噴頭
(13)．．．膠盒
(14)．．．料粉匣
(15)．．．工作平台
(16)．．．伸縮軸
(17)．．．負壓機
(18)．．．集粉槽
(21)．．．第一層奈米陶瓷粉末
(31)．．．第一層陶瓷固態薄層
(32)．．．第二層陶瓷固態薄層
第一圖，係本發明之製作步驟方塊圖。
第二圖，係本發明應用之快速成型機之示意圖。
第三圖，係本發明施行A1步驟之示意圖。
第四圖，係本發明施行A2步驟之示意圖。
第五圖，係本發明施行A3步驟之示意圖。
第六圖，係本發明陶瓷生坯之分層結構示意圖。

Claims (1)

  1. 一種生醫陶瓷骨骼及義齒之製造方法，其製程步驟包含：A.成形陶瓷生坯，係利用快速成型機將一生物相容之奈米陶瓷粉末，以分層著膠方式凝固成型陶瓷骨骼或義齒之陶瓷生坯，其成形之製程包含：A1‧鋪設第一層奈米陶瓷粉末於工作平台上；A2‧利用噴墨方式將黏著膠噴印於第一層奈米陶瓷粉末上，其噴印位置係對應預先於電腦中規畫之截面圖案，令該黏著膠與奈米陶瓷粉末產生化學凝膠反應而形成第一層陶瓷固態薄層；A3‧工作平台下降位移一預定行程；A4‧鋪設第二層奈米陶瓷粉末於第一層陶瓷固態薄層上；A5‧將黏著膠噴印於第二層奈米陶瓷粉末上，其噴印位置係對應預先於電腦中規畫之截面圖案，令該黏著膠與奈米陶瓷粉末產生化學凝膠反應而形成第二層陶瓷固態薄層；A6‧重覆A3～A5之步驟，直至陶瓷生坯完成；B‧烘乾，利用烘乾設備將陶瓷生坯所含之水分烘乾；C‧燒結，將陶瓷生坯置於燒結設備內，以一定高溫燒結，即完成具多孔性之生醫陶瓷骨骼或義齒。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN105491976A (zh) * 2013-08-27 2016-04-13 Dws有限公司 人工牙的制造方法
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