用于制造制品的方法
【專利摘要】一種制造制品的方法，所述方法包括：獲取使用增材制造過程形成的處于初始狀態(tài)的制品，所述制品包括至少一組安裝特征；執(zhí)行第二制造過程以將所述制品轉變到第二狀態(tài)，這包括經(jīng)由所述至少一組安裝特征將所述制品安裝在機器的保持裝置中以對該制品進行操作，其中所述制品在機器操作體積中的三個線性自由度和三個旋轉自由度的位置和方位是已知的并且依靠所述安裝特征和所述保持裝置的相互作用進行限定，以及處理所述制品上的至少一個特征。所述至少一個安裝特征包括動態(tài)安裝特征，所述動態(tài)安裝特征與所述機器的所述保持裝置上的對應動態(tài)安裝特征接合。
【專利說明】用于制造制品的方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于制造制品例如包括至少一個牙齒修復物的制品的方法。

【背景技術】
[0002]使用快速制造技術來生產各種不同零件變得更加廣泛。特別是，逐層構建零件的技術變得更加為人了解并且被使用在工業(yè)中以制造定制零件。選擇性激光燒結法是一種這樣的快速制造技術，通過所述選擇性激光燒結法可以由粉末材料例如金屬粉末逐層構建產品。例如，可以將一層粉末材料施加在激光燒結機器的機床上，并且然后控制激光以使所述粉末材料的選擇部分燒結或者熔融，從而形成所述零件的第一層。然后將另一層粉末施加在頂部并且再次控制激光以使所述零件的另一層燒結或者熔融。重復該過程直到形成整個零件。然后從粉末床上移除所形成的零件。這種技術是熟知的并且例如描述在EP1021997和 EP1464298 中。
[0003]與諸如從坯料或毛坯銑削零件之類的更傳統(tǒng)的技術相比，這種技術提供了更加快速的制造，并且便于制造更加復雜的零件并能夠有助于使材料浪費最少。結果，更加希望使用這種技術來制造零件。實際上，使用這種技術來形成牙齒修復物特別是牙齒框架(其通常是復雜的預定零件)是已知的。
[0004]然而，由這種技術制得的產品有時候需要進一步的操作以改變單獨由快速制造技術無法實現(xiàn)的零件上的某些特征的精確度和/或表面光潔度(surface finish)。
[0005]EP1974688公開了這樣的一種技術，其中采用快速原型法在框架內形成多個牙齒假體，所述框架保持在精加工機床中。W02011/124474公開了固定夾具和連接器結構以將半成品零件夾持在精加工機床中，所述半成品零件由選擇性激光燒結法形成。EP2238941公開了由快速原型法形成的鉆孔樣板，其中使用參考點來將所述鉆孔樣板定位在銑床中以進行后續(xù)處理。
[0006]在本申請的 優(yōu)先權日:之后公開的W02012/064257公開了一種包括上部結構的牙橋中間結構，所述上部結構包括連接件，所述連接件包括用于將所述牙橋中間結構連接至刀具的連接裝置。


【發(fā)明內容】

[0007]本發(fā)明描述了一種通過增材制造過程來制造制品的方法，所述制品包括至少一個(例如一組)安裝特征，并且所述安裝特征在隨后被安裝在機床的保持裝置中時將所述制品的位置控制到已知的位置和方位。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種制造制品的方法，所述方法包括:獲取使用增材制造過程形成的處在初始狀態(tài)的制品，所述制品包括至少一個(例如一組)安裝特征；執(zhí)行第二制造過程以將所述制品轉變到第二狀態(tài)，這包括經(jīng)由所述至少一個(例如一組)安裝特征將所述制品安裝在機器的保持裝置中以對所述制品進行操作，其中所述制品在機器操作體積中的例如三個線性自由度和三個旋轉自由度的位置和方位依靠所述至少一個(例如一組)安裝特征和所述保持裝置的相互作用進行約束(并且例如是已知的并且依靠所述至少一個(例如一組)安裝特征和所述保持裝置的相互作用進行限定)，以及處理所述制品上的至少一個特征；
[0009]因此，所述增材制造過程可以被用來形成所述制品的大部分(bulk)，并且所述第二制造過程可以被用來完成所述制品的某些方面或特征。設置限定所述制品在所述機器操作體積中的位置的至少一個安裝特征能夠避免需要在對所述制品進行操作之前探查所述制品以確定其定位。所述至少一個安裝特征可以確保所述制品的位置和方位在其被安裝到所述機器中時是已知的。特別是，其可以確保以已知的方式約束三個正交自由度中的橫向位置(lateral posit1n)和圍繞三個正交旋轉軸的旋轉方位。因此，所述至少一個安裝特征可以被描述為位置限定安裝特征。這可以意味著所述制品上的所述至少一個特征的所述處理可以立即進行而無需要求檢查制品的定位的耗時的位置和/或方位識別操作，例如無需探查所述制品以找到其定位。
[0010]在準備被處理的所述至少一個特征的位置可能存在兩個主要誤差來源。一個誤差來源可能是準備被機加工的所述至少一個特征相對于所述至少一個(例如一組)安裝特征(并且因此相對于所述機器的所述保持裝置)的位置的不確定性。這種誤差可能依賴于所述增材制造過程的準確度。因此，這種誤差可能依賴于所述增材制造過程的準確度而變化，但是通常是已知的并且可以相對于所采用的過程進行限定。另一種誤差來源可能是所述制品與所述機器的所述保持裝置的位置可重復性(其可以受所述至少一個(例如一組)安裝特征和所述保持裝置上的對應特征的構造來限定)。優(yōu)選的是，所述至少一個(例如一組)安裝特征被構造成使得i)零件(例如準備被機加工的至少一個特征)的位置的不確定性與ii)所述制品的位置可重復性的比例不超過50:1，更優(yōu)選不超過10:1，特別優(yōu)選的是不超過5:1，例如不超過4:1，如不超過1:2。如應理解的那樣，所述零件的位置的不確定性和所述制品的位置可重復性可以被測量為位置公差直徑。
[0011]因此，優(yōu)選的是，所述方法被構造成并且例如所述制品的所述至少一個(例如一組)安裝特征和所述保持裝置被構造成使得當所述制品被安裝到所述保持裝置中時，已知準備在所述機器的操作體積內處理的所述至少一個特征的定位處在所要求的例如所預定的公差內，例如處在100 μ m(微米)的位置公差直徑內，更優(yōu)選處在50 μ m(微米)的位置公差直徑內。
[0012]所述至少一個(例如一組)安裝特征可以被構造成使得在所述機器操作體積內沿著所有三個相互垂直的軸線的線性位置和圍繞那些軸線的旋轉方位是已知的，并且依靠所述至少一個(例如一組)安裝特征與所述保持裝置的相互作用進行限定。
[0013]例如，所述至少一個(例如一組)安裝特征可以是動態(tài)安裝特征。如將理解并且如例如在 H.J.J.Braddick 的“Mechanical Design of Laboratory Apparatus”，Chapman&Hall, London, 1960第11-30頁所描述的那樣，動態(tài)設計涉及使用最少數(shù)量的約束來約束主體或特征的運動自由度，并且特別是涉及避免過度約束。這確保了所述制品相對于所述保持裝置的高度可重復的定位，并且意味著所述制品將以可斷定的已知方式保持在所述保持裝置上。因此，所述動態(tài)安裝特征可以與工具(例如機床)的所述保持裝置上的對應動態(tài)安裝特征接合以在所述制品上進行操作。
[0014]由于在機加工過程中經(jīng)受的高度載荷的緣故，因此此前還沒有考慮到使用動態(tài)安裝特征來保持所述制品以進行機加工。因此，對為此目的而使用動態(tài)安裝特征一直存在技術偏見。
[0015]所述制品還可以包括總體定向特征(gross orientat1n feature)，這些總體定向特征限制使用者能夠將所述制品放置在所述保持裝置上的總體定向。特別是，優(yōu)選它們被構造成使得它們能夠使所述制品只被放置在所述保持裝置上的一個方位上。所述特征可以利用所述至少一個(例如一組)安裝特征來提供?？蛇x的是，它們被設置為獨立于所述至少一個(例如一組)安裝特征的獨立特征。優(yōu)選的是，所述總體定向特征沒有干擾到由所述制品上的所述至少一個(例如一組)安裝特征和所述保持裝置上的對應特征的接合提供的所述制品的位置和方位的控制。
[0016]所述制品可以已經(jīng)根據(jù)所述制品的計算機模型例如CAD模型通過所述增材制造過程構建。
[0017]因此，所述第二制造過程可以包括使用與所述制品的特征的位置有關的數(shù)據(jù)確定所述特征的所述定位。所述數(shù)據(jù)可以源自于計算機模型。因此，所述方法可以包括接收與所述制品的至少一些特征的位置有關的數(shù)據(jù)。
[0018]所述制品可以已經(jīng)通過所述增材制造過程逐層構建。所述制品可以已經(jīng)經(jīng)通過激光固結過程如激光燒結或熔融過程(也被稱為選擇性激光燒結法或選擇性激光熔融法)構建?？蛇x的是，所述制品可以已經(jīng)通過激光恪覆過程、恪融沉積成型(fused deposit1nmodelling, FDM)過程或電子束熔融過程構建。所述方法可以包括通過所述增材過程形成所述制品的步驟。
[0019]所述第二制造過程可以是減材過程。因此，處理所述至少一個第一特征包括從所述制品上移除材料。例如，所述機器可以是機床，并且其中所述第二制造過程包括對所述制品的至少一部分進行機加工例如銑削。
[0020]所述制品可以從多個側面進行處理。例如，所述制品可以在相對兩側上進行處理。這可以通過將所述制品安裝成其在多個側面上可以被處理機器所接近來實現(xiàn)。這可以通過在所述第二制造過程期間翻轉所述制品來實現(xiàn)。因此，所述第二制造過程可以包括處理所述制品的第一側面并且隨后翻轉所述制品以對所述制品的另一側進行操作。更具體地說，所述第二制造過程可以包括處理所述制品的第一側并且隨后翻轉所述制品以在所述制品的相反側上進行操作。這可以例如包括對所述制品的第一側進行機加工，并且隨后翻轉所述制品以對所述制品的相反側進行機加工。所述制品可以通過所述保持裝置進行翻轉。也就是說，所述保持裝置可以具有旋轉軸。
[0021]可能的是，在所述第二制造過程期間完全形成所述至少一個第一特征?？蛇x的是，所述至少一個第一特征可以已經(jīng)在所述制品中通過所述增材制造過程至少部分地形成。因此，處理所述至少一個第一特征可以包括對所述至少一個第一特征進行精加工。這可以包括移除所述至少一個第一特征上的材料。因此，所述至少一個第一特征可以提供有過量的材料，所述過量的材料在所述第二制造過程期間移除。因此，當所述方法包括通過增材過程形成所述制品時，這個步驟可以包括將過量的材料至少添加到所述至少一個第一特征上。所述過量的材料可以是超過最終產品最后所需的量的材料。
[0022]所述制品可以包括至少一個牙齒修復物。所述制品可以包括至少一個植入物支撐的牙齒修復物。所述牙齒修復物可以是基臺(abutment)。所述牙齒修復物可以是單個牙齒修復物，例如植入物支撐的基臺或者齒冠?？梢詫⑵渌牧咸砑又了鲅例X修復物上以對所述修復物進行精加工。例如，可以添加瓷釉或齒冠以提供在美學上更加類似于天然牙齒的光潔度。
[0023]所述第二制造過程可以包括對所述牙齒修復物的與患者口腔中的另一個物體例如另一個構件接口(interface)的部分進行機加工。這對于確保良好吻合(good fit)可能是重要的。確保良好吻合可能是重要的的原因有很多，例如對于在結構上用于降低牙齒修復失敗的概率而言是重要的。確保良好吻合對于降低或者避免可能會藏有細菌的縫隙而言也可能是重要的。例如，所述方法可以包括對與制備用于容納所述修復物的牙齒(在患者口腔中通常稱為“prep”)或者患者額部中的植入物接口的區(qū)域進行機加工。所述牙齒修復物可以包括用于與患者口腔中的至少一個構件例如至少一個植入物構件接口的至少一個部分，并且所述第二制造過程包括對所述至少一個部分進行機加工。
[0024]所述制品可以包括結合在一起的多個產品。如將理解的那樣，所述產品可以隨后被彼此分開。因此，可以同時形成和處理多個產品。在它們結合在一起的時候，它們可以一起運輸和一起安裝在機器中以進行所述第二制造過程。
[0025]所述制品可以包括在上面設置有所述至少一個(例如一組)安裝特征的至少一個構件和至少一個產品。因此，所述至少一個(例如一組)安裝特征可以與所述產品分開地設置。如將理解的那樣，隨后所述至少一個構件可以在所述構件所需要的所有處理之后與所述產品分開。所述構件可以是保持構件(例如夾持構件)，所述制品可以通過所述保持構件而被保持(例如夾持)，以在所述第二制造過程期間限定并保持其定位。所述至少一個構件可以包括中央轂，所述至少一個產品圍繞所述中央轂布置。
[0026]所述多個產品可以通過至少一個構件結合在一起。
[0027]所述多個產品可以包括多個牙齒修復物。例如，所述多個產品可以包括多個牙齒基臺。
[0028]在所述制品在所述增材制造過程期間已經(jīng)由位于所述制品的下側上的腳手架支撐的情況下，在所述制品上處理所述至少一個特征可以在與所述腳手架的同側上進行。
[0029]所述至少一個特征可以在所述第二制造過程期間在所述制品上在所述制品的設置有腳手架的表面上處理。
[0030]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種制造制品的方法，所述方法包括:獲取使用增材制造過程形成的處在初始狀態(tài)的制品，所述制品包括至少一個安裝特征；和執(zhí)行第二制造過程以將所述制品轉變到第二狀態(tài)，這包括經(jīng)由所述至少一個安裝特征將所述制品安裝在機器的保持裝置中以對所述制品進行操作，以及處理所述制品上的至少一個特征；其中所述制品在所述增材制造過程期間已經(jīng)由位于所述制品的下側上的腳手架支撐，并且其中在所述第二制造過程期間在所述制品上在所述腳手架的同側上處理所述至少一個特征。
[0031]所述制品在機器操作體積中的三個線性自由度和三個旋轉自由度的位置和方位可以是已知的并且可以依靠所述至少一個安裝特征和所述保持裝置的相互作用進行限定。
[0032]所述至少一個安裝特征可以包括動態(tài)安裝特征，所述動態(tài)安裝特征與機床的所述保持裝置上的對應動態(tài)安裝特征接合。
[0033]所述至少一個特征可以在所述第二制造過程期間在所述制品上在所述制品的提供有所述腳手架的表面上進行處理。
[0034]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了制造牙齒修復物的方法，所述方法包括:i)通過增材過程形成處在初始狀態(tài)的牙齒修復物主體，所述牙齒修復物主體包括具有至少一組定位特征的底座；ii)通過所述底座的所述至少一組定位特征將處在其初始狀態(tài)中的所述牙齒修復物主體安裝到機床中；和iii)從所述牙齒修復物主體的基本相對的第一和第二側對所述牙齒修復物主體進行機加工，以將所述牙齒修復物主體轉變到第二狀態(tài)。
[0035]因此，本發(fā)明的方法在不同的階段采用不同的制造技術以有效的方式來形成準確的牙齒修復物。
[0036]使用增材過程與由實心毛坯來機加工整個牙齒修復物主體相比是有利的，因為所述增材過程需要顯著較少的材料并且還能夠消耗較少的時間。而且還允許形成單獨采用機加工過程不可能形成的幾何結構。
[0037]所述定位特征的提供可以消除對探查以確定牙齒修復物主體在機床中的位置的需要。所述定位特征可以確保牙齒修復物主體的定位在其被安裝在所述機床中時是已知的。
[0038]步驟iii)可以包括從所述牙齒修復物主體的所述第一側機加工所述牙齒修復物主體，對處于初始狀態(tài)的牙齒修復物進行重新定向，并且然后從所述處在初始狀態(tài)的牙齒修復物主體的所述第二側對所述牙齒修復物主體進行機加工。
[0039]所述至少一組定位特征可以包括至少一組動態(tài)安裝特征。
[0040]所述牙齒修復物主體可以包括用于與患者顎部中的植入物接口(以將所述牙齒修復物定位在所述患者的顎部中)的至少一個界面，所述至少一個界面出現(xiàn)在所述牙齒修復物的所述第一側和第二側中的一個上。
[0041]所述至少一個界面(所述牙齒修復物主體的與患者顎部中所述植入物匹配的(區(qū)域)具有非常精確的光潔度可能是重要的。沒有這種精確的光潔度，所述植入物與所述界面之間的吻合可能不足，并且可能導致所述牙齒修復物沒有充分地固定在所述患者的顎部中。
[0042]因此，在所述牙齒修復物主體的初始狀態(tài)，可以使用過量的所需材料來形成所述至少一個界面。所述方法可以進一步包括對所述至少一個界面進行機加工以移除所述過量的材料中的至少一些材料。
[0043]可以提供沿著所述牙齒修復物主體間隔開的多個界面。尤其是在所述牙齒修復物是植入物牙橋的情況下。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，如果所述多個界面沒有準確地形成，例如如果所述界面之間的間隔不同于患者顎部中的對應植入物之間的間隔，那么牙齒修復物主體在被固定入位時可能會變得扭曲。這種扭曲可能在所述牙齒修復物主體中導致應力，這樣的應力又可能在所述植入物上導致不希望的應力。底座上的這種應力可能造成穿戴者的不適和所述牙齒修復物主體自行松脫甚至是失敗的可能。
[0044]因此，所述方法可以包括對所述多個界面中的至少一個界面進行機加工以移除過量的材料，由此操縱所述多個界面相對于彼此的相對位置。
[0045]所述至少一個界面可以在所述牙齒修復物主體的所述第二側上提供。
[0046]所述至少一個界面可以是用于與固定到患者顎部中的植入物接口的植入物界面。
[0047]處于其初始狀態(tài)中的所述牙齒修復物主體可以包括至少一個鉆孔，所述鉆孔用于容納用于將所述牙齒修復物主體固定至患者顎部中的植入物的緊固件。如將理解的那樣，緊固件的頭部緊靠所述牙齒修復物主體抵靠的表面可能需要高水平的光滑度以確保固定吻合。因此，所述方法可以包括對所述至少一個鉆孔進行機加工以提供所述至少一個鉆孔的最終形成。
[0048]所述至少一個鉆孔的機加工可以從所述牙齒修復物主體的所述第一側進行。
[0049]增材過程可以包括選擇性激光熔融/燒結過程。
[0050]所述牙齒修復物可以是基臺。所述牙齒修復物可以是植入物支撐的基臺。
[0051]所述牙齒修復物主體可以形成所述牙齒修復物的最終外部形狀?？蛇x的是，所述牙齒修復物主體可以是能夠在上面形成外部結構以為所述牙齒修復物提供最終的外部形狀的主體或者“框架”。因此，所述方法可以包括將外部結構添加到所述主體上。所述外部結構可以包括一層瓷釉。
[0052]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種制造制品的方法，所述方法包括:使用增材制造過程形成處在初始狀態(tài)的制品，所述制品包括至少一個(例如一組)安裝特征，例如至少一組動態(tài)安裝特征(例如通過所述增材制造過程形成)。所述方法可以包括通過所述一組動態(tài)安裝特征將所述制品安裝在機器的保持裝置中。
[0053]根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，提供了通過增材制造過程制得的制品，所述制品包括至少一個(例如一組)安裝特征，例如一組動態(tài)安裝特征。
[0054]根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，提供了由增材制造過程制得的制品，所述制品包括需要在第二制造過程中處理的至少一個特征，其中所述制品在所述增材制造過程期間已經(jīng)由位于所述制品的下側上的腳手架支撐，并且其中準備在所述第二制造過程期間處理的所述至少一個特征位于所述腳手架的同側上。所述腳手架或者至少其邊角料(remnant)可以保留在所述制品上。
[0055]所述制品可以包括至少一個牙齒修復物。
[0056]所述至少一個特征可以包括所述牙齒修復物的與患者口腔中的另一個構件接口的至少一個部分。所述第二制造過程可以是這樣的過程，在該過程中對所述至少一個部分進行機加工的過程。
[0057]所述至少一個特征可以包括用于與至少一個植入物構件接口的至少一個部分。
[0058]根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，提供了一種制造制品的方法，所述方法包括:獲取處在初始狀態(tài)的制品，所述制品包括至少一個安裝特征；和執(zhí)行一系列的兩個或者更多個制造過程以將所述制品轉變到所述一系列的兩個或者更多個制造過程中的每一個制造過程中的不同的相應狀態(tài)，對于所述一系列的兩個或者更多個制造過程中的每一個制造過程來說，這都包括:經(jīng)由所述至少一個安裝特征將所述制品安裝在機器的保持裝置中以在該制造過程期間對所述制品進行操作，其中所述制品在機器操作體積中的三個線性自由度和三個旋轉自由度的位置和方位是已知的并且依靠所述至少一個安裝特征和所述保持裝置的相互作用進行限定，以及處理所述制品。
[0059]所述至少一個安裝特征可以包括動態(tài)安裝特征，所述動態(tài)安裝特征與所述機器的所述保持裝置上的對應動態(tài)安裝特征接合。
[0060]處在所述初始狀態(tài)的帶有所述至少一個安裝特征的所述制品可以使用增材制造過程形成。
[0061]根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，提供了通過本文所述的方法生產的產品或制品。
[0062]本申請還描述了制造牙齒植入物支撐的基臺的方法，所述方法包括:通過激光燒結過程，由粉末材料逐層地構建基臺，所述基臺包括用于與植入物構件接口的部分。所述方法可以包括在所述激光燒結過程之后處理所述基臺的至少一部分。
[0063]所述處理可以包括例如通過機加工從所述基臺移除材料。所述方法可以包括處理用于與植入物構件接口的部分。處理可以包括在所述激光燒結過程之后，在所述處理過程中將所述基臺安裝在用于保持所述基臺的裝置中。所述激光燒結過程可以包括構建與所述基臺連接的底座，所述基臺在所述處理的過程中經(jīng)由所述底座而被安裝在用于保持所述基臺的所述裝置中。優(yōu)選的是，所述基臺和底座被構造成使得當所述基臺在所述處理過程中被安裝到用于保持所述基臺的所述裝置中時，所述基臺的縱向軸線(其可以例如與所述基臺的任何已有的或者準備形成的鉆孔(通過該鉆孔可以容納植入螺釘或者用于緊固植入螺釘?shù)穆萁z起子)的軸線平行或者甚至重合)以及可選的例如用于與所述植入物構件接口的零件的軸線與用于處理所述基臺的工具例如切肩工具是平行的。所述激光燒結過程可以包括構建與同一底座連接的多個基臺。所述多個基臺中的至少兩個基臺優(yōu)選所有的基臺可以被定向成使得它們的與植入物構件接口的部分在相同的方向上定向，例如使得它們的縱軸相對于彼此平行。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0064]本發(fā)明現(xiàn)在將參照附圖描述作為實施例的優(yōu)選實施方式，其中:
[0065]圖1示意性地顯示了用于形成制品的選擇性激光燒結機器。
[0066]圖2示意性地顯示了附接至支撐植入物的植入物基臺的剖視圖。
[0067]圖3a和3b不意性地顯不了制品的底側視圖，該制品包括多個基臺，所述多個基臺在中央轂的初始狀態(tài)下連接至所述中央轂。
[0068]圖4a和4b不意性地顯不了圖3所不的所述制品的頂側視圖。
[0069]圖5是展示根據(jù)本發(fā)明的方法的流程圖。
[0070]圖6示意性地顯示了圖3和4的激光燒結制品的側剖視圖，該激光燒結制品在制造過程中仍然附接至構建板(build plate) ο
[0071]圖7不意性地顯不了圖3和4的使用動態(tài)底座夾持在機床中的激光燒結制品的側#lj視圖；和
[0072]圖8a示意性地顯示了被機加工到牙齒修復物的下側的植入物界面(implantinterface)，并且圖8b示意性地顯示了在制作準備機加工到所述基臺中的埋頭孔中利用夾持構件上下翻轉的制品。

【具體實施方式】
[0073]下文描述提供了本發(fā)明如何能夠被用來制造植入物支撐的基臺的實施例。如將理解的那樣，植入物支撐的基臺是一種特殊類型的牙齒修復物，其在使用中被固定至已經(jīng)植入到患者顎部中的牙齒植入物，以將牙齒修復物保持在患者的口腔內。植入物支撐的基臺一般被用來代替單顆牙齒。植入物支撐的基臺一般由金屬的基體結構制成，在裝配之前利用陶瓷將牙橋或齒冠添加至基臺，以給基臺提供所希望的光潔度樣式和外觀。
[0074]如將理解的那樣，本發(fā)明沒有限于制造植入物支撐的基臺，而是還可以用于例如制造其他類型的牙齒修復物，如牙橋或齒冠。然而，本發(fā)明一般也不限于牙齒修復物。相反，本發(fā)明可以被用來制造廣泛范圍的不同類型的產品，例如其他類型的醫(yī)學植入物、航天零件和珠寶。
[0075]如將理解的那樣，植入物支撐的基臺需要被準確制造以確?；_在患者的口腔中提供舒適和持久的吻合。使用機床例如CNC銑床由具有足夠提體積以使得整個基臺能夠被機加工成一個部件的毛坯或“坯料”來生產牙齒基臺是已知的，如將理解的那樣，對于植入物支撐的基臺，所述毛坯可以是金屬(例如鈦、鈷鉻合金)的實心部件?？梢允褂闷渌牧侠缪趸?，盡管在該情況中有時候在氧化鋯主體和植入物之間需要金屬連接構件。在任何情況中，這種銑削/機加工技術雖然都導致形成高度準確的基臺，但是耗時、昂貴并且導致顯著的材料浪費。
[0076]根據(jù)本發(fā)明所描述的實施方式使用增材過程來生產初始形式的基臺。然后使用另外的機加工過程來進一步處理基臺的至少一個選擇區(qū)域。增材過程的使用相對于由實心毛坯機加工整個牙齒修復物主體是有利的，因為其需要顯著較少的材料并且還能夠消耗較少的時間。
[0077]圖1展示了選擇性激光燒結/熔融機器的構建腔室210的典型布置。構建腔室210限定了位于可下降的構建平臺230上方的空間220。構建腔室220包括粉末分配和涂布設備240，該粉末分配和涂布設備240用于將粉末250散布在構建平臺230的表面上。位于構建腔室210的上壁中的窗口 255允許對激光束260進行引導而照射分散在構建表面270上的粉末上，以選擇性地燒結/熔融粉末，由此形成準備制造的制品20的一層。激光和可下降平臺230可以由諸如PC之類的控制器280進行控制，該控制器280具有限定用于形成制品20的過程的程序。所述程序可以基于準備形成的零件的CAD數(shù)據(jù)來控制激光燒結過程。特別是，所述CAD數(shù)據(jù)可以被分成很多層，每一層對應于準備采用激光燒結過程形成的層。
[0078]圖2展示了處在其最終狀態(tài)的一個完成了的牙齒修復物(在這個情況中是植入物基臺12)如何可以被固定至患者顎骨5中的植入物4上。在該圖中，為了簡潔目的，沒有顯示出鄰近的牙齒。如圖所示，外層瓷釉3被添加至基臺2上以提供牙齒修復物2的最終外部形狀。圖1顯示了植入物/基臺界面6，該植入物/基臺界面6是基臺12和植入物4彼此接合的區(qū)域。這是基臺12的準備被精加工至高精確度的部分。如圖所示，基臺12包括在基臺12中形成的埋頭孔8，植入物螺釘10可以定位在埋頭孔8中。埋頭孔8包括上區(qū)段13和下區(qū)段15。下區(qū)段15具有比上區(qū)段13小的半徑，并且特別是具有比被用來將基臺12固定至植入物4上的螺釘10的頭部小的半徑。如圖所示，當通過埋頭孔8被擰入植入物4中時，螺釘10牢固地將埋頭孔8緊固至植入物4，并因而將基臺12緊固至植入物4。
[0079]圖2還顯示的是浮現(xiàn)輪廓區(qū)域7，該露出輪廓區(qū)域7位于i)植入物界面6和ii)基臺12的部分9之間，瓷釉/齒冠被添加在部分9上，該部分9通常被稱為齒冠區(qū)域9。這個浮現(xiàn)輪廓區(qū)域還可以被描述為位于植入物界面6和基臺的邊緣線11之間的區(qū)域。如將理解的那樣，邊緣線一般被理解為圍繞齒冠的邊緣，一般要將瓷釉或齒冠設置到該邊緣。基臺金屬表面的這個區(qū)域因此是暴露的，并且與患者的牙齦11或者齒齦直接接觸。這個區(qū)域在牙科領域一般被稱為“浮現(xiàn)輪廓”或者“穿齦區(qū)域”。對于這個浮現(xiàn)輪廓區(qū)域7來說光滑可能十分重要，以避免牙齦發(fā)炎并且還為了預防藏有細菌?？梢越?jīng)由適當?shù)木庸ぜ夹g使這個區(qū)域平滑。
[0080]圖3a和3b以及圖4a和4b分別顯不了制品20的頂側視圖和底側視圖，所述制品20采用激光燒結過程由鈷-鉻粉末制得，所述制品包括多個單獨的基臺12，每一個基臺12都通過連接桿21附接至公共定位轂22。如圖所示，每個基臺12的最下表面包括圓盤/圓凸臺狀的過量材料14的突起，仍然將從該突起14開始通過機加工來形成基臺12的植入物界面6。這些圖還顯示，在定位轂22的一側上，設置有限定動態(tài)底座的三個V形凹槽特征18。如下文所述的那樣，這三個V形凹槽18被用來通過機床夾具25 (下文有更加詳細的描述)將制品20準確地定位在機床設備的體積的已知的位置和方位。如圖所示，定位轂22還包括兩個總體定向孔17，所述總體定向孔17自始至終穿過定位轂22延伸。如下文所述，這些孔17可以被用來確保制品20在機床夾具25中的正確的總體定向。如圖所示，所有的基臺12都被定向成使得它們縱向軸線32相對于彼此平行。而且(并且如圖8a中所展示的那樣)，基臺和底座被構造成使得當制品20在隨后處理的過程中被安裝在夾具25中的時候，基臺的縱向軸線32平行于切削工具31的縱向軸線。
[0081]圖5是展示根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式生產植入物支撐的基臺12的方法的流程圖。所展示的每個步驟都將參照圖6至8進行說明。
[0082]在第一步驟110中，處于其初始狀態(tài)的基臺12使用快速制作過程生產，所述快速制作過程在該實施例中是選擇性激光燒結過程。如將理解的那樣，所述選擇性激光燒結過程包括使用選擇性激光燒結機器例如在圖1中示意性地顯示并且在上文中描述的選擇性激光燒結機器來重復地將多層粉末材料添加至制品20。對于適當?shù)膶?，將高強度激光聚焦在與制品20的適當形狀相對應的區(qū)域的粉末材料上，以將所述粉末粘結。隨后，降低發(fā)生燒結的表面，使得當下次施加粉末材料時，激光可以聚焦在相同的高度，但是橫跨粉末圍繞適當?shù)穆肪€進行掃描。在所述的實施方式中，基臺12被形成為制品20的部分，所述制品20包括多個基臺12 (在該實施例中為8個基臺)，所述多個基臺20被連接至轂22 (也采用激光燒結過程形成)。
[0083]圖6顯示了已經(jīng)采用選擇性激光燒結方法構建但是仍然定位在構建板24上的制品20的剖視圖。制品20擱置在支撐結構23上，所述支撐結構23是密度低于制品但是具有足以支撐制品并且防止在其自重和內部熱應力兩者作用下變形的強度的燒結材料網(wǎng)(web);支撐結構23在本文中還被稱為腳手架或者支撐網(wǎng)。如將理解的那樣，雖然沒有在圖中顯示，但是構建板24可以顯著大于正在生產的制品20，并且因此可以允許同時構建若干個制品。從圖6中還可以看出，在制品20在增材制造過程期間由位于制品20的下側上的腳手架23支撐的情況下，一個或者多個安裝特征18設置在制品20的沒有腳手架23的不同側(即制品20的上側)上。
[0084]第二步驟120在所述選擇性激光燒結過程完成之后，并且包括從選擇性激光燒結機器移除構建板24和制品20并且準備它們以便機加工。準備可以包括各種可選階段例如將制品20和支撐網(wǎng)23和構建板24 —起放到工業(yè)烘爐中，以便可以進行應力釋放熱處理循環(huán)。然后通過將支撐結構23切削(該結構23留下的任何部分都通過鑷子和磨料旋轉式工具(abrasive rotary tool)移除)而從構建板24中移除制品20。然后對制品20進行噴砂以使整個表面更加光滑。即使在噴砂之后，制品20的連接至支撐結構23的側面有時(取決于例如噴砂前磨料工具的使用)可能仍然顯著比相對一側粗糙，因為支撐結構23的邊角料仍然保留在制品20上。如圖所示，基臺12的浮現(xiàn)輪廓區(qū)域7和將從中機加工出植入物界面的過量材料14出現(xiàn)在制品20的設置有支撐結構23的表面上。
[0085]如前文所述，處于其初始狀態(tài)的基臺20的機加工可以是多階段過程，因為基臺12可能需要從相反方向機加工特征。
[0086]仍然如圖7所示，下一個步驟130包括將處于其初始狀態(tài)的制品20安裝到機床(例如計算機數(shù)控(CNC)銑床)中的安裝結構(在這個情況中是夾具25)上。圖7示意性地顯示了處于其初始狀態(tài)的制品20由夾具25夾持在接合定位轂22的位置中的圖。夾具25包括具有定位在其上表面30上的三個半球形突起28 (其中只有兩個顯示在圖7中)的基座27。突起28被布置成使得它們能夠與位于定位轂22上的動態(tài)特征18接合，由此便于將制品20動態(tài)安裝在夾具25上。夾具25還包括上夾持構件26，所述上夾持構件26接合定位轂22，以將定位轂22推壓到基座27中，由此將制品20牢固地保持就位。在這種情況下，上夾持構件是延伸穿過位于定位轂22中的孔洞29延伸的螺釘26，使得其螺紋(未示出)與基座構件27中的配合螺紋接合，并且使得隨著其被擰緊，螺釘26的頭部將定位轂22的動態(tài)特征18推進到基座27的動態(tài)特征28中。制品20被夾持成使得準備被機加工的表面朝上面向。
[0087]然后在步驟140并且如圖8a所示，采用計算機數(shù)控(CNC)機床設備的銑刀31機加工提供在每個基臺12上的過量材料14，以形成能夠與植入物4上的對應特征接合的植入物界面結構6。動態(tài)特征約束制品20因此約束基臺12在機床的操作體積內的所有三個線性自由度和所有三個旋轉自由度上的位置和方位。因此，這個機加工步驟可以在不需要探查制品20以確定其定位的情況下進行。也就是說，可以根據(jù)對基臺12相對于定位轂22應當所處的位置的了解來推定基臺12的位置。在本實施例中，每個制品20都根據(jù)標準模型來制造，使得可以推定每個過量材料部分14處在預定的位置。也就是說，已知制品20將包括8個基臺12并且每個基臺12的過量材料部分14將相對于定位轂22處在預定的位置。具體地說，在這個實施方式中，所述方法以及特別是所述動態(tài)特征被構造成使得基臺12的位置更具體地說是過量材料部分14的位置已知處在100 μπι(微米)的位置公差直徑內。因此，激光燒結過程的準確度使得每個基臺12相對于動態(tài)安裝特征18的位置的不確定性處在80 μ m(微米)的位置公差直徑內，并且套件(assembly)的位置可重復性處在8 μ m(微米)的位置公差直徑內。因此，i)每個基臺12相對于動態(tài)安裝特征的位置的不確定性與ii)動態(tài)安裝特征的可重復性的比例為10:1。
[0088]由于定位轂22的位置被定位轂22和基座27上的動態(tài)安裝特征18和28準確地限定，因此過量材料部分的位置也被準確地限定并且是已知的，并且可以由執(zhí)行銑削操作的機床設備所推定。如將理解的那樣，這不一定非得如此，并且例如某些特征例如過量材料部分14的位置可以根據(jù)指示這些特征的位置的數(shù)據(jù)來確定，例如可以根據(jù)如所述制品的在激光燒結步驟的過程中用來生產該制品的CAD模型進行確定。
[0089]在所述的實施方式中，夾具的基座27被連接至旋轉單元33，所述旋轉單元33能夠使夾具25圍繞軸線A旋轉，使得制品20能夠在機床設備中上下翻轉。校準程序已經(jīng)被執(zhí)行，使得已經(jīng)知道如何使夾具25圍繞軸線A旋轉來影響制品20的位置。因此，下一步驟150包括如圖Sb所展示的那樣翻轉制品20，然后機加工埋頭孔8以對它們精加工，從而確保螺釘頭的肩部11和埋頭孔8的匹配表面9之間的緊密接觸。由于已經(jīng)校準夾具25，因此可以相對于植入物界面結構6準確地精加工/形成埋頭孔8。為了確保埋頭孔與植入物對準以避免在將基臺連接至植入物的螺釘上有過量的彎曲力。在所述的實施方式中，埋頭孔8在增材制造過程期間部分地形成，并且然后在這個機加工步驟的過程中精確地精加工。然而，如將理解的那樣，這不必非得如此，并且例如埋頭孔可以采用這個機加工步驟徹底形成(即，根本沒有采用增材制造過程來最初地形成任何埋頭孔)。
[0090]最后的步驟160包括從機床上移除制品20。將定位轂22和連接器21從基臺12上拆下，并且通過手工方式打磨掉連接器21的所有其余部分。然后將一層瓷釉3或者齒冠結構添加到基臺12上以形成植入物基臺，然后將其固定至患者顎部中的植入物4上。
[0091]本發(fā)明的實施方式對于制品12的多階段處理是特別有用的，其中制品20需要在多個不同機器中不同的相應時間進行處理，并且制品20需要保持在每個機器中，使得制品20的零件的位置是已知的。在制品20上提供限定制品20在機器操作體積(在多階段處理中每一個不同機器的各自操作體積中)的位置的至少一個安裝特征能夠避免需要在每個階段都要探查制品20以在對制品20進行操作之前確定其位置。所述至少一個安裝特征能夠確保制品20在被安裝在多階段處理的每個機器中時其位置和方位是已知的。應當理解的是，不管如何形成所述至少一個安裝特征，都是可以實現(xiàn)這種好處的，即，不需要是采用增材制造過程，而是可以例如采用諸如銑削之類減材制造過程或者這些過程的組合來形成。例如，不同的處理階段可以包括檢查階段，一個或者多個機加工階段和拋光階段以及一個或者多個另外的機加工階段。對于拋光階段的一個例子，參見GB 1210129.0。不過在GB1210129.0中，制品不需要保持在電子拋光機內的精確位置和方位中，因此沒有提供位置限定安裝特征，應當容易理解的是，GB 1210129.0的電子拋光機可以容易地被用來容納具有這種位置限定安裝特征的制品。GB 1210129.0還公開了在電子拋光階段之后的機加工階段，其中制品被夾持到機床中并且其中在制品上進行機加工操作，例如基臺的機加工/銑削。
[0092]再參照圖6，同樣注意到的是，準備從中機加工出植入物界面的過量材料14出現(xiàn)在制品20的設置有支撐結構23的表面上，即，在支撐結構23的同側上。這有點反直覺，因為一般都會在增材構建過程期間采用將支撐結構23遠離那些被認為是關鍵的表面放置并且將它們放置在不需要平滑或者準確光潔度的表面上的方式來布置制品20。
[0093]例如，對于牙齒框架，關鍵部分是植入物界面，并且框架的上表面沒有那么關鍵，因此其無論如何都會被一層瓷釉所覆蓋；將為牙齒修復物提供其最終的外觀的是所述瓷釉。實際上，由支撐結構23的余留在制品20上的邊角料造成的任何表面粗糙度都可能被認為對于牢固地保持瓷釉層其關鍵作用而言是有利的。
[0094]然而，本 申請人:已經(jīng)認識到，在按照與被認為正常的相反的方式(即，在關鍵界面的同側上布置支撐結構23或者布置在第二機加工階段中正被機加工的任何其他特征)進行的一些應用中有顯著的好處。在關鍵界面自始至終都在第二階段中機加工的兩階段制造過程中，在關鍵界面上的支撐結構的存在不是問題。采用這種方位進行增材制造過程還意味著在頂部表面(例如植入物牙橋的頂部表面)上不需要手工精加工或者打磨；在這個方面，通常需要將預制制品附接到該頂部表面上，并且如果其在該表面上具有支撐件(其被打磨掉)，該表面對此不會還保持足夠的準確度。
[0095]應當認識到的是，為了實現(xiàn)這種好處，安裝特征18不一定是依靠安裝特征18和保持裝置的相互作用精準地限定制品在機器操作體積中的位置和方位的類型(例如動態(tài)的)。因此，所述至少一個安裝特征可以包括與機床的保持裝置上的對應動態(tài)安裝特征接合的動態(tài)安裝特征，但是這不是必需的。如果沒設置這種預成形的初始動態(tài)安裝特征18，并且如果制品20上正在被處理的這些特征的位置是重要的話(如其在這種情況中那樣)，那么可以采用替代過程(例如探查操作)來確定制品20在機床的操作體積中的定位。
【權利要求】
1.一種制造制品的方法，所述方法包括: 獲取使用增材制造過程形成的處在初始狀態(tài)的制品，所述制品包括至少一個安裝特征；和 執(zhí)行第二制造過程以將所述制品轉變到第二狀態(tài)，這包括經(jīng)由所述至少一個安裝特征將所述制品安裝在機器的保持裝置中以對所述制品進行操作，其中所述制品在機器操作體積中的三個線性自由度和三個旋轉自由度的位置和方位是已知的并且依靠所述至少一個安裝特征和所述保持裝置的相互作用進行限定，以及處理所述制品上的至少一個特征； 其中，所述至少一個安裝特征包括動態(tài)安裝特征，所述動態(tài)安裝特征與所述機器的所述保持裝置上的對應動態(tài)安裝特征接合。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，所述制品在所述增材制造過程期間由位于所述制品的下側上的腳手架支撐，并且其中在所述制品上在所述腳手架的同側上處理所述至少一個特征。
3.一種制造制品的方法，所述方法包括: 獲取使用增材制造過程形成的處在初始狀態(tài)的制品，所述制品包括至少一個安裝特征；和 執(zhí)行第二制造過程以將所述制品轉變到第二狀態(tài)，這包括經(jīng)由所述至少一個安裝特征將所述制品安裝在機器的保持裝置中以對所述制品進行操作，以及處理所述制品上的至少一個特征； 其中，所述制品在所述增材制造過程期間由位于所述制品的下側上的腳手架支撐，并且其中在所述第二制造過程期間在所述制品上在所述腳手架的同側上處理所述至少一個特征。
4.根據(jù)權利要求3所述的方法，其中，其中所述制品在機器操作體積中的三個線性自由度和三個旋轉自由度的位置和方位是已知的并且依靠所述至少一個安裝特征和所述保持裝置的相互作用進行限定。
5.根據(jù)權利要求3或4所述的方法，其中，所述至少一個安裝特征包括動態(tài)安裝特征，所述動態(tài)安裝特征與機床的所述保持裝置上的對應動態(tài)安裝特征接合。
6.根據(jù)權利要求2至5中任一項所述的方法，其中，在所述第二制造過程期間在所述制品上在所述制品的設置有所述腳手架的表面上處理所述至少一個特征。
7.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的方法，其中，所述第二制造過程包括減材過程。
8.根據(jù)權利要求7所述的方法，其中，所述機器包括機床，并且其中所述第二制造過程包括機加工所述制品的至少一部分。
9.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的方法，其中，所述制品包括至少一個牙齒修復物。
10.根據(jù)權利要求9所述的方法，其中，所述第二制造過程包括機加工所述牙齒修復物的將與患者口腔中的另一個構件接口的部分。
11.根據(jù)權利要求10所述的方法，其中，所述牙齒修復物包括用于與植入物構件接口的至少一個部分，并且所述第二制造過程包括機加工用于與植入物構件接口的所述至少一個部分。
12.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的方法，其中，所述制品包括連接在一起的多個產品，并且所述多個產品隨后被彼此分開。
13.根據(jù)權利要求12所述的方法，其中，所述多個產品包括多個牙齒修復物。
14.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的方法，其中，所述制品包括至少一個產品和至少一個構件，所述至少一個安裝特征設置在所述至少一個構件上，所述至少一個構件隨后從所述至少一個產品拆下。
15.根據(jù)權利要求14所述的方法，其中，所述至少一個構件包括中央轂，所述至少一個產品圍繞所述中央轂布置。
16.根據(jù)權利要求14或15所述的方法，當從屬于權利要求12時，其中，所述多個產品經(jīng)由所述至少一個構件連接在一起。
17.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的方法，其中，所述制品在所述增材制造過程期間由位于所述制品的下側上的腳手架支撐，并且其中所述至少一個安裝特征設置在所述制品的沒有所述腳手架的不同側上。
18.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的方法，其中，所述制品通過所述增材制造過程一層一層地形成。
19.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的方法，其中，所述增材制造過程包括激光固結過程。
20.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的方法，其中，所述增材制造過程包括激光燒結或激光熔融過程。
21.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的方法，其中，所述制品從多個側面進行處理。
22.根據(jù)權利要求21所述的方法，其中，在所述第二制造過程期間翻轉所述制品。
23.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的方法，其中，所述至少一個特征通過所述增材制造過程部分地形成在所述制品中，并且處理所述至少一個特征可以包括精加工所述至少一個特征。
24.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的方法，其中，所述至少一個特征提供有過量的材料，所述過量的材料在所述第二制造過程期間移除。
25.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的方法，所述方法包括通過增材制造過程形成所述制品。
26.—種通過增材制造過程制得的包括至少一個安裝特征的制品，其中，所述至少一個安裝特征包括至少一組動態(tài)安裝特征。
27.—種通過增材制造過程制造的包括至少一個特征的制品，其中，所述至少一個特征需要在第二制造過程中處理，其中，所述制品在所述增材制造過程期間由位于所述制品的下側上的腳手架支撐，并且其中將在所述第二制造過程期間進行處理的所述至少一個特征位于所述腳手架的同側上。
28.根據(jù)權利要求27所述的制品，其中，所述制品包括至少一個牙齒修復物。
29.根據(jù)權利要求28所述的制品，其中，所述所述至少一個特征包括所述牙齒修復物的與患者口腔中的另一個構件接口的至少一個部分，并且其中所述第二制造過程是在其中機加工所述至少一個部分的過程。
30.根據(jù)權利要求29所述的制品，其中，所述至少一個特征包括用于與至少一個植入物構件接口的至少一個部分。
31.一種制造制品的方法，所述方法包括: 獲取處在初始狀態(tài)的制品，所述制品包括至少一個安裝特征；和 執(zhí)行一系列的兩個或者更多個制造過程以將所述制品轉變到所述一系列的兩個或者更多個制造過程中的每一個制造過程中的不同的相應狀態(tài)，對于所述一系列的兩個或者更多個制造過程中的每一個制造過程來說，這都包括:經(jīng)由所述至少一個安裝特征將所述制品安裝在機器的保持裝置中以在該制造過程期間對所述制品進行操作，其中所述制品在機器操作體積中的三個線性自由度和三個旋轉自由度的位置和方位是已知的并且依靠所述至少一個安裝特征和所述保持裝置的相互作用進行限定，以及處理所述制品。
32.根據(jù)權利要求31所述的方法，其中，所述至少一個安裝特征包括動態(tài)安裝特征，所述動態(tài)安裝特征與所述機器的所述保持裝置上的對應動態(tài)安裝特征接合。
33.根據(jù)權利要求31或32所述的方法，其中，處在所述初始狀態(tài)的帶有所述至少一個安裝特征的所述制品使用增材制造過程形成。
34.通過權利要求1至25以及31至33中任一項所述的方法生產的產品或制品。
【文檔編號】A61C13/00GK104470463SQ201380036303
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2013年5月10日 優(yōu)先權日:2012年5月10日
【發(fā)明者】戴維·畢比 申請人:瑞尼斯豪公司