CN114292092A - 一种陶瓷正畸托槽的3d打印制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种陶瓷正畸托槽的3D打印制备方法，包括：根据采集的牙齿数据建立正畸托槽三维模型；将各个牙齿所对应的正畸托槽三维模型合并为整体后输出为STL格式并导入至切片软件中，以对正畸托槽三维模型进行层切；将层切数据导入到面曝光3D打印机中，利用光机的面曝光方式逐层固化，打印出陶瓷正畸托槽。本发明可以根据不同的牙齿对陶瓷正畸托槽进行定制，设计出不同的托槽底部粘结面微结构，保证陶瓷正畸托槽与牙齿的匹配度，以实现更完美的矫正效果；对牙齿细节处理的更加完美，并且精度更高；制造周期短，节省了大量制造时间，降低制备成本；应用范围更广。

Description

一种陶瓷正畸托槽的3D打印制备方法

技术领域

本发明属于牙齿正畸托槽制备技术领域，尤其涉及一种陶瓷正畸托槽的3D打印制备方法。

背景技术

正畸托槽用于牙齿矫治，目前应用的大多透明托槽为氧化铝陶瓷，其优势在于具有美观的视觉效果以及较高的稳定性，且陶瓷正畸托槽的基底与粘结剂之间为化学结合，受力均匀，不易脱落。目前，陶瓷正畸托槽主要的加工方式有注浆成型与干压成型。

注浆成型是指选择适当的解胶剂使粉状原料均匀地悬浮在溶液中，调成泥浆后浇注到有吸水性的模型中吸去水分，最终经过高温或低温烧结成型。但是利用这种成型方式制备的正畸托槽精度不高，坯体内容易形成气泡不易排出，进而造成开裂，且工序比较繁琐，不适于批量生产。

干压成型是陶瓷生产中较常用的一种坯体成型方法，其是在粉料中加少量粘合剂造粒，然后装入模具中，在压力机上加压，使粉粒在模具内相互靠近，并借内部摩擦力牢固结合，最终形成一定形状的坯体。但是干压成型对模具磨损大、加工方式复杂、成本高，而且加压时只能上下加压，压力分布不均匀，导致密度不均匀，收缩不均匀，常产生开裂、分层等现象。

除此之外，以上两种成型方式成本高，生产周期长，精度低，而且由于牙齿表面形态较为复杂，这两种成型方式生产出的托槽是标准化生产，与牙齿贴合面的匹配度不高，不能满足患者的个性化定制。

本领域技术人员提出采用SLS激光烧结技术制备正畸托槽，该技术虽然缩短了生产周期，但是制备过程中会产生有毒气体和粉尘，污染环境，而且依然没有解决正畸托槽底部微结构精度不高的技术问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种陶瓷正畸托槽的3D打印制备方法。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。

本发明采用如下技术方案：

在一些可选的实施例中，本发明提供一种陶瓷正畸托槽的3D打印制备方法，包括：

根据采集的牙齿数据建立正畸托槽三维模型；

将各个牙齿所对应的所述正畸托槽三维模型合并为整体后输出为STL格式并导入至切片软件中，以对所述正畸托槽三维模型进行层切；

将层切数据导入到面曝光3D打印机中，利用光机的面曝光方式逐层固化，打印出陶瓷正畸托槽。

进一步的，该方法之前还包括：将陶瓷粉末与光敏树脂混合，配成体积固含量为40％-80％的陶瓷浆料作为原材料。

进一步的，所述根据采集的牙齿数据建立正畸托槽三维模型的过程包括：扫描获取牙齿数据，建立牙齿的三维CAD模型；基于所述三维CAD模型，建立正畸托槽三维模型；其中，所述正畸托槽三维模型包括：托槽的表面形貌数据以及托槽底部粘接面微结构的形状及尺寸，所述托槽底部粘接面微结构呈V型、倒V型、圆柱体形状或圆形凸台形状。

进一步的，所述的一种陶瓷正畸托槽的3D打印制备方法，还包括：清洗打印完成的陶瓷正畸托槽；将清洗完成的陶瓷正畸托槽置于烧结炉中进行脱脂烧结；将烧结完成的陶瓷正畸托槽进行打磨抛光，并对陶瓷正畸托槽的底部进行喷砂处理。

进一步的，所述清洗打印完成的陶瓷正畸托槽之前还包括：对打印完成的陶瓷正畸托槽进行初步清理，所述初步清理过程为使用异丙醇或酒精擦除陶瓷正畸托槽上多余的陶瓷浆料；且利用超声波清洗机对打印完成的陶瓷正畸托槽进行清洗。

进一步的，所述的一种陶瓷正畸托槽的3D打印制备方法，还包括：在陶瓷正畸托槽的底部涂上胶粘剂，按照牙齿排列一一对应贴合，并用弓丝上紧。

进一步的，所述陶瓷粉末中包括：氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷中的一种或几种。

进一步的，利用面曝光3D打印机进行逐层固化打印陶瓷正畸托槽时，打印层厚为10μm-200μm，层间重复定位精度为±2μm。

本发明所带来的有益效果：

1.可以根据不同的牙齿对陶瓷正畸托槽进行定制，设计出不同的托槽底部粘结面微结构，保证陶瓷正畸托槽与牙齿的匹配度，以实现更完美的矫正效果；

2.由于面曝光3D打印出的陶瓷正畸托槽采用逐层固化方式，相对现有技术而言，对牙齿细节处理的更加完美，并且精度更高，同时微结构的尺度可以达到最小的100μm尺寸；

3.制造周期短，节省了大量制造时间，降低制备成本；

4.应用范围更广，本发明可以直接制造氧化铝，氧化锆等不同材料的陶瓷正畸托槽。

附图说明

图1是本发明一种陶瓷正畸托槽的3D打印制备方法的流程示意图；

图2是本发明所制备的陶瓷正畸托槽的托槽底部粘接面微结构呈V型时的结构示意图；

图3是本发明所制备的陶瓷正畸托槽的托槽底部粘接面微结构呈圆柱体形状时的结构示意图；

图4是本发明所制备的陶瓷正畸托槽的托槽底部粘接面微结构呈圆形凸台形状时的结构示意图。

具体实施方式

以下描述和附图充分地展示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施方案可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。

如图1-4所示，在一些说明性的实施例中，本发明提供一种基于面曝光的陶瓷正畸托槽的3D打印制备方法，采用DLP光固化的方式进行陶瓷正畸托槽制备，大大提升了托槽底部粘接面微结构的精度，同时节省了时间和金钱成本，具有现实意义与良好的应用前景，具体包括如下步骤：

101：配置陶瓷浆料。将陶瓷粉末与光敏树脂混合，配成体积固含量为40％-80％的陶瓷浆料作为原材料。

其中，陶瓷粉末中包括：氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷中的一种或几种。氧化铝陶瓷是一种以氧化铝为主体的陶瓷材料，具有较好的传导性、机械强度和耐高温性。纯净的氧化锆是白色固体，含有杂质时会显现灰色或淡黄色，添加显色剂还可显示各种其它颜色。

102：扫描获取牙齿数据，利用计算机建立牙齿的三维CAD模型。具体是利用三维扫描仪扫描患者口腔内的牙齿数据，扫描精度优于20μm，最后在计算机中建立患者牙齿排列的三维CAD模型。

103：基于步骤102建立的三维CAD模型，利用计算机辅助设计软件建立正畸托槽三维模型，根据患者的牙齿，对托槽的表面形貌与托槽底部粘接面的微结构进行设计，即正畸托槽三维模型包括：托槽的表面形貌数据以及托槽底部粘接面微结构的形状及尺寸。

托槽底部粘接面微结构呈V型、倒V型、圆柱体形状或圆形凸台形状，保证牙齿与托槽的底部粘接面完美配合。

104：将各个牙齿所对应的正畸托槽三维模型按照牙齿排列顺序进行编号，保证托槽与牙齿一一对应且完美匹配，并将所有的正畸托槽三维模型合并成整体后输出导出为STL格式。

105：将步骤104导出的STL格式的数据导入至切片软件中，以对正畸托槽三维模型进行层切。

106：将层切数据导入到面曝光3D打印机中，利用光机的面曝光方式逐层固化，打印出陶瓷正畸托槽。

利用面曝光3D打印机中进行逐层固化打印陶瓷正畸托槽时，打印层厚为10μm-200μm，层间重复定位精度为±2μm，曝光强度70，曝光时间5s。

107：利用超声波清洗机清洗打印完成的陶瓷正畸托槽。

清洗打印完成的陶瓷正畸托槽之前可对打印完成的陶瓷正畸托槽进行初步清理，初步清理过程为使用异丙醇或酒精擦除陶瓷正畸托槽上多余的陶瓷浆料，之后利用超声波清洗机持续清洗，将托槽表面多余的浆料完全清理干净。

108：将清洗完成的陶瓷正畸托槽置于烧结炉中进行脱脂烧结，将光敏树脂进行脱脂。

109：将烧结完成的陶瓷正畸托槽进行打磨抛光，经过抛光修正后成为临床正畸托槽，并对陶瓷正畸托槽的底部进行喷砂处理，增强陶瓷正畸托槽与牙齿的粘结强度。

110：在陶瓷正畸托槽的底部涂上胶粘剂，按照牙齿排列一一对应贴合，并用弓丝上紧。

本发明可以根据不同的牙齿对陶瓷正畸托槽进行定制，借助计算机中CAD/CAM软件，根据不同牙齿可以对陶瓷正畸托槽设计出不同底部的粘结面微结构，保证陶瓷正畸托槽与牙齿的贴合面积，使其贴合面完美匹配，可以实现更完美的矫正效果，因此本发明实现对托槽的表面形貌进行任意定制，保证患者佩戴舒服的同时，又可以保障托槽的矫正效果。

本领域技术人员还应当理解，结合本文的实施例描述的各种说明性的逻辑框、模块、电路和算法步骤均可以实现成电子硬件、计算机软件或其组合。为了清楚地说明硬件和软件之间的可交换性，上面对各种说明性的部件、框、模块、电路和步骤均围绕其功能进行了一般地描述。至于这种功能是实现成硬件还是实现成软件，取决于特定的应用和对整个系统所施加的设计约束条件。熟练的技术人员可以针对每个特定应用，以变通的方式实现所描述的功能，但是，这种实现决策不应解释为背离本公开的保护范围。

Claims (8)

1.一种陶瓷正畸托槽的3D打印制备方法，其特征在于，包括：

根据采集的牙齿数据建立正畸托槽三维模型；

将各个牙齿所对应的所述正畸托槽三维模型合并为整体后输出为STL格式并导入至切片软件中，以对所述正畸托槽三维模型进行层切；

将层切数据导入到面曝光3D打印机中，利用光机的面曝光方式逐层固化，打印出陶瓷正畸托槽。

2.根据权利要求1所述的一种陶瓷正畸托槽的3D打印制备方法，其特征在于，该方法之前还包括：将陶瓷粉末与光敏树脂混合，配成体积固含量为40％-80％的陶瓷浆料作为原材料。

3.根据权利要求2所述的一种陶瓷正畸托槽的3D打印制备方法，其特征在于，所述根据采集的牙齿数据建立正畸托槽三维模型的过程包括：

扫描获取牙齿数据，建立牙齿的三维CAD模型；

基于所述三维CAD模型，建立正畸托槽三维模型；

其中，所述正畸托槽三维模型包括：托槽的表面形貌数据以及托槽底部粘接面微结构的形状及尺寸，所述托槽底部粘接面微结构呈V型、倒V型、圆柱体形状或圆形凸台形状。

4.根据权利要求3所述的一种陶瓷正畸托槽的3D打印制备方法，其特征在于，还包括：清洗打印完成的陶瓷正畸托槽；将清洗完成的陶瓷正畸托槽置于烧结炉中进行脱脂烧结；将烧结完成的陶瓷正畸托槽进行打磨抛光，并对陶瓷正畸托槽的底部进行喷砂处理。

5.根据权利要求4所述的一种陶瓷正畸托槽的3D打印制备方法，其特征在于，所述清洗打印完成的陶瓷正畸托槽之前还包括：对打印完成的陶瓷正畸托槽进行初步清理，所述初步清理过程为使用异丙醇或酒精擦除陶瓷正畸托槽上多余的陶瓷浆料；

且利用超声波清洗机对打印完成的陶瓷正畸托槽进行清洗。

6.根据权利要求5所述的一种陶瓷正畸托槽的3D打印制备方法，其特征在于，还包括：在陶瓷正畸托槽的底部涂上胶粘剂，按照牙齿排列一一对应贴合，并用弓丝上紧。

7.根据权利要求6所述的一种陶瓷正畸托槽的3D打印制备方法，其特征在于，所述陶瓷粉末中包括：氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷中的一种或几种。

8.根据权利要求7所述的一种陶瓷正畸托槽的3D打印制备方法，其特征在于，利用面曝光3D打印机进行逐层固化打印陶瓷正畸托槽时，打印层厚为10μm-200μm，层间重复定位精度为±2μm。

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