本發(fā)明涉及牙冠橋的制備，尤其涉及一種數(shù)字化面投影成形陶瓷牙冠橋制備方法。

背景技術(shù)：

陶瓷牙冠、牙橋是一種最具美觀效果的牙齒修復(fù)體，它具有堅硬、耐磨、抗壓強(qiáng)度高，外觀自然純真，晶瑩剔透、色澤逼真，接近天然牙的特點(diǎn)，最主要它不含有金屬，質(zhì)量輕，佩戴更舒服，對于某些對金屬過敏的患者是比較合適的選擇，而且透過X線仍然能夠檢查牙齒情況。同時全瓷牙有非常好的生物相容性和安全性能，對牙齦無刺激性，一般不會出現(xiàn)牙齦退縮、牙齦發(fā)青、牙齦邊黑、牙齦紅腫等現(xiàn)象，這些優(yōu)點(diǎn)使得陶瓷牙在口腔修復(fù)體有廣泛的應(yīng)用。

然而陶瓷牙冠、牙橋加工困難，且傳統(tǒng)制造方式，如鑄瓷冠、瓷沉積全冠及CAD/CAM全冠加工周期長，成本高，特別是具有溝尖窩等復(fù)雜曲面形態(tài)的脆性陶瓷牙冠表面，對加工精度和加工質(zhì)量提出了更高的要求，這些使得陶瓷牙冠、牙橋費(fèi)用很高。歸根結(jié)底傳統(tǒng)機(jī)械切削加工和加工到具難以實(shí)現(xiàn)高效高質(zhì)加工成型，這使得加工方式加工成本嚴(yán)重制約了陶瓷牙冠、牙橋廣泛應(yīng)用。

增材制造(3D打印)技術(shù)增材制造技術(shù)不需要傳統(tǒng)的刀具和夾具以及多道加工工序，在一臺設(shè)備上可快速精密地制造出任意復(fù)雜形狀的零件，從而實(shí)現(xiàn)了零件“自由制造”，解決了許多復(fù)雜結(jié)構(gòu)零件的成形，并大大減少了加工工序，縮短了加工周期。而且產(chǎn)品結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，越個性化，其制造速度的優(yōu)勢就越顯著。然而目前陶瓷材料成型常用的激光選區(qū)熔化技術(shù)，激光選區(qū)燒結(jié)其往往存在比較大弊端，比如激光選區(qū)熔化技術(shù)成型中應(yīng)力非常大，成型出來的樣品往往開裂，性能非常差，而激光選區(qū)燒結(jié)燒結(jié)需要陶瓷覆膜，其材料成本附加比較高，而且成型精度成形效率大大受到限制。如何快速、高精度實(shí)現(xiàn)陶瓷增材制造(3D打印)是目前難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，提供一種快速、高精度的數(shù)字化面投影成形陶瓷牙冠橋制備方法。

本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種數(shù)字化面投影成形陶瓷牙冠橋制備方法，包括如下步驟：

獲得患者所需的牙冠或牙橋三維數(shù)據(jù)后，將牙冠或牙橋三維數(shù)據(jù)比例放大后離散分層，設(shè)置數(shù)字化面投影3D成形裝置，將數(shù)字化紫外光源以冠或橋離散分層的二維平面形態(tài)投影在混合光敏材料的陶瓷漿料中，混有光敏材料的陶瓷漿料在紫外光面投影光束15作用下，接觸到紫外光的光敏材料發(fā)生固化，使得該區(qū)域內(nèi)的陶瓷混合漿料由液態(tài)固化；紫外光面投影區(qū)域之外的陶瓷漿料，繼續(xù)以陶瓷漿液態(tài)形態(tài)存在，當(dāng)前層固化區(qū)域與下一層固化區(qū)域自動對齊連接，直到牙冠、牙橋所有的分層數(shù)據(jù)完成；

在牙冠或牙橋三維離散面數(shù)據(jù)全部投影完成后，將成型基板6連同其上固化樣品取出，經(jīng)過高溫?zé)Y(jié)，去除陶瓷混合漿料中光敏材料成分，最終獲得陶瓷質(zhì)牙冠或牙橋。

最終獲得陶瓷質(zhì)牙冠或牙橋的具體步驟如下：

(1)將正向設(shè)計或逆向設(shè)計好的牙冠或牙橋的三維模型，通過分層軟件進(jìn)行離散分層；

(2)按照分層數(shù)據(jù)，將數(shù)字化投影紫外光源設(shè)備的紫外光源調(diào)制為分層數(shù)據(jù)面投影；

(3)Z軸滑塊1帶動成型基板6下行，當(dāng)成型基板6的下表面與陶瓷漿料表面接觸時停止下行；投影光束數(shù)據(jù)與陶瓷漿料表面發(fā)生反應(yīng)并固化附著到成型基板6的下表面，完成牙冠或牙橋的當(dāng)前層固化；

(4)當(dāng)前層固化后，Z軸滑塊1帶動成型基板6上升一層，使附著在成型基板6上的固化層脫離陶瓷漿料的液面；

(5)液態(tài)的陶瓷漿料表面被陶瓷水平刮板刮平，并恢復(fù)至平整、均勻的水平面狀態(tài)；

(6)Z軸滑塊1帶動成型基板6下行，使固化層與陶瓷漿料液體界面接觸時停止下行；

(7)重復(fù)循環(huán)步驟3至步驟6；直至最后一層牙冠或牙橋的投影數(shù)據(jù)與陶瓷漿料發(fā)生反應(yīng)牙冠或牙橋三維離散面數(shù)據(jù)全部投影完成，待固化完成后，取下牙冠或牙橋的樣品；

(8)將取下的牙冠和/或牙橋樣品置于燒結(jié)爐中，設(shè)置溫度為1000～1200攝氏度高溫?zé)Y(jié)，燒結(jié)完成后，冷卻并進(jìn)行后續(xù)處理，獲得致密形態(tài)的牙冠、牙橋。獲得牙冠、牙橋產(chǎn)品后，對產(chǎn)品尺寸精度檢測，與患者所需數(shù)據(jù)對比，或者直接在牙分型模上試戴。

上述步驟(1)所述獲得患者所需的牙冠或牙橋三維數(shù)據(jù)后，將冠或牙橋三維數(shù)據(jù)比例放大1.15～1.23倍后，將三維數(shù)據(jù)離散分層，層厚為0.025mm～0.01mm之間，層厚越厚，成形精度越低，反之越高。

上述步驟(2)所述分層數(shù)據(jù)具體是：通過數(shù)字化投影紫外光源設(shè)備的數(shù)字微鏡元件來完成可視數(shù)字信息顯示，透鏡投射在DMD芯片上，最后反射經(jīng)過投影鏡頭投影到陶瓷漿料上。每層數(shù)據(jù)對應(yīng)分層數(shù)據(jù)。

本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)，具有如下的優(yōu)點(diǎn)及效果：

1、本發(fā)明的規(guī)避了傳統(tǒng)切削工藝制備陶瓷牙冠、牙橋，所遇到的結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度高難以做到自由成形的缺陷。

2、本發(fā)明的技術(shù)手段簡便易行，通過光敏陶瓷混合漿料固化方式，降低成本，提高效率、改善精度。

3、本發(fā)明改變了傳統(tǒng)切削、超聲波輔助加工等陶瓷口腔修復(fù)體制備方式，其成形精度與質(zhì)量得到進(jìn)一步改進(jìn)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明制備工藝中應(yīng)用的高粘度光敏混合材料數(shù)字化面投影3D成形裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明制備工藝中應(yīng)用的高粘度光敏混合材料數(shù)字化面投影3D成形裝置左視圖。

圖3為本發(fā)明制備工藝中應(yīng)用的高粘度光敏混合材料數(shù)字化面投影3D成形裝置工作示意圖。

圖4為本發(fā)明數(shù)字化面投影成形陶瓷牙冠橋制備工藝流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步具體詳細(xì)描述。

實(shí)施例

如圖1至4所示。本發(fā)明公開了一種數(shù)字化面投影成形陶瓷牙冠橋制備方法，該方法采用高粘度光敏混合材料數(shù)字化面投影3D成形裝置實(shí)現(xiàn)，該裝置包括控制系統(tǒng)、工作臺、置于工作臺上的成型機(jī)構(gòu)、置于工作臺上的用于盛裝光敏材料的陶瓷漿料的漿料盒以及置于工作臺下方的數(shù)字化投影紫外光源設(shè)備；所述成型機(jī)構(gòu)的運(yùn)動、數(shù)字化投影紫外光源設(shè)備的運(yùn)行指令由控制系統(tǒng)控制；

所述漿料盒的截面形狀為圓形結(jié)構(gòu)，它包括漿料盒外層缸11和置于其內(nèi)的旋轉(zhuǎn)漿料盒內(nèi)層缸10，旋轉(zhuǎn)漿料盒內(nèi)層缸10由電機(jī)驅(qū)動其在漿料盒外層缸11內(nèi)順時針或者逆時針360°旋轉(zhuǎn)；

所述工作臺上還設(shè)有一刮板機(jī)構(gòu)；當(dāng)旋轉(zhuǎn)漿料盒內(nèi)層缸10轉(zhuǎn)動時，刮板機(jī)構(gòu)將旋轉(zhuǎn)漿料盒內(nèi)層缸10內(nèi)盛裝的液態(tài)的陶瓷漿料均勻鋪展，使光敏材料的陶瓷漿料的表面沿水平面方向平整、均勻。

所述刮板機(jī)構(gòu)包括水平刮板8、懸臂9、軸12和升降基臺13；

水平刮板8置于旋轉(zhuǎn)漿料盒內(nèi)層缸10內(nèi)的陶瓷漿料上方，水平刮板8的下側(cè)邊緣與陶瓷漿料的液面接觸；懸臂9的一端連接水平刮板8，另一端通過軸12安裝在升降基臺13上；調(diào)節(jié)升降基臺13的高度，改變水平刮板8的下邊緣與陶瓷漿料的液面接觸的深度，進(jìn)而改變陶瓷漿料的鋪展厚度，以適用于不同種類陶瓷漿料的成型，如流動性差、粘度高的陶瓷與光敏樹脂混合漿料等。

當(dāng)升降基臺13升高時，水平刮板8的下邊緣與陶瓷漿料的接觸深度變淺；當(dāng)升降基臺13降低時，水平刮板8的下邊緣與陶瓷漿料的接觸深度加深。升降基臺13的高度調(diào)節(jié)，可實(shí)現(xiàn)不同種類陶瓷漿料的成型。

所述水平刮板8的下邊緣與陶瓷漿料的接觸為線與面接觸，以使其陶瓷漿料的液面更加平整、光潔。

所述水平刮板8的一端向旋轉(zhuǎn)漿料盒內(nèi)層缸10的內(nèi)壁方向延伸，并與內(nèi)壁滑動接觸，另一端向旋轉(zhuǎn)漿料盒內(nèi)層缸10的圓形方向延伸；

水平刮板8與懸臂9為活動連接，且它們之間的角度可調(diào)。可很好的適應(yīng)于不同結(jié)構(gòu)形狀、尺寸及特殊工藝要求的工件成型。

所述水平刮板8為陶瓷材質(zhì)。

所述水平刮板8的長度≤旋轉(zhuǎn)漿料盒內(nèi)層缸10半徑。

所述成型機(jī)構(gòu)包括設(shè)置在工作臺一側(cè)的直線電機(jī)導(dǎo)軌2、安裝在直線電機(jī)導(dǎo)軌2上的Z軸滑塊1、安裝在Z軸滑塊1上的成型基板6；成型基板6跟隨Z軸滑塊1在旋轉(zhuǎn)漿料盒內(nèi)層缸10的上方作上下垂直移動。成型基板6通過Z軸滑塊1上緊固板5將其固定在Z軸滑塊1的卡槽上。

所述成型基板6的下表面為一向下延伸的小平臺，采用倒置的方式通過Z軸滑塊1固定在(精密)直線電機(jī)導(dǎo)軌2上；

所述數(shù)字化投影紫外光源設(shè)備包括數(shù)字化投影紫外光源發(fā)生器4和投影反射板14；

投影反射板14將數(shù)字化投影紫外光源發(fā)生器4發(fā)射的投影光束15(特定波長與強(qiáng)度的紫外光)，投影到旋轉(zhuǎn)漿料盒內(nèi)層缸10內(nèi)的陶瓷漿料表面，并控制投影光束15在陶瓷漿料表面X和Y方向的移動，實(shí)現(xiàn)液態(tài)的陶瓷漿料的光固化成型。陶瓷漿料中陶瓷材料主要為牙冠、牙橋常用的氧化鋁和氧化鋯材料，材料以微納米級別粉料顆粒形式存在。

下面通過付4并結(jié)合上述裝置，具體說明本發(fā)明牙冠橋制備過程：

獲得患者所需的牙冠或牙橋三維數(shù)據(jù)后，將牙冠或牙橋三維數(shù)據(jù)比例放大后離散分層，設(shè)置數(shù)字化面投影3D成形裝置，將數(shù)字化紫外光源以冠或橋離散分層的二維平面形態(tài)投影在混合光敏材料的陶瓷漿料中，混有光敏材料的陶瓷漿料在紫外光面投影光束15作用下，接觸到紫外光的光敏材料發(fā)生固化，使得該區(qū)域內(nèi)的陶瓷混合漿料由液態(tài)固化；紫外光面投影區(qū)域之外的陶瓷漿料，繼續(xù)以陶瓷漿液態(tài)形態(tài)存在，當(dāng)前層固化區(qū)域與下一層固化區(qū)域自動對齊連接，直到牙冠、牙橋所有的分層數(shù)據(jù)完成；

在牙冠或牙橋三維離散面數(shù)據(jù)全部投影完成后，將成型基板6連同其上固化樣品取出，經(jīng)過高溫?zé)Y(jié)，去除陶瓷混合漿料中光敏材料成分，最終獲得陶瓷質(zhì)牙冠或牙橋。光敏樹脂材料具有光固速度快，低收縮，易脫脂特點(diǎn)。

最終獲得陶瓷質(zhì)牙冠或牙橋的具體步驟，可通過如下方法實(shí)現(xiàn)：

(1)將正向設(shè)計或逆向設(shè)計好的牙冠或牙橋的三維模型，通過分層軟件進(jìn)行離散分層；

(2)按照分層數(shù)據(jù)，將數(shù)字化投影紫外光源設(shè)備的紫外光源調(diào)制為分層數(shù)據(jù)面投影；

(3)Z軸滑塊1帶動成型基板6下行，當(dāng)成型基板6的下表面與陶瓷漿料表面接觸時停止下行；投影光束數(shù)據(jù)與陶瓷漿料表面發(fā)生反應(yīng)并固化附著到成型基板6的下表面，完成牙冠或牙橋的當(dāng)前層固化；

(4)當(dāng)前層固化后，Z軸滑塊1帶動成型基板6上升一層，使附著在成型基板6上的固化層脫離陶瓷漿料的液面；

(5)液態(tài)的陶瓷漿料表面被陶瓷水平刮板刮平，并恢復(fù)至平整、均勻的水平面狀態(tài)；

(6)Z軸滑塊1帶動成型基板6下行，使固化層與陶瓷漿料液體界面接觸時停止下行；

(7)重復(fù)循環(huán)步驟3至步驟6；直至最后一層牙冠或牙橋的投影數(shù)據(jù)與陶瓷漿料發(fā)生反應(yīng)牙冠或牙橋三維離散面數(shù)據(jù)全部投影完成，待固化完成后，取下牙冠或牙橋的樣品；

(8)將取下的牙冠和/或牙橋樣品置于燒結(jié)爐中，設(shè)置溫度為1000～1200攝氏度高溫?zé)Y(jié)，燒結(jié)完成后，冷卻并進(jìn)行后續(xù)處理，獲得致密形態(tài)的牙冠、牙橋。獲得牙冠、牙橋產(chǎn)品后，對產(chǎn)品尺寸精度檢測，與患者所需數(shù)據(jù)對比，或者直接在牙分型模上試戴。

在高溫?zé)Y(jié)過程中，由于光敏材料成分去除，存在一定收縮率，收縮率與陶瓷漿料中光敏樹脂材料的比例相關(guān)，可經(jīng)過多次試驗獲得其收縮率。

上述步驟(1)所述獲得患者所需的牙冠或牙橋三維數(shù)據(jù)后，將冠或牙橋三維數(shù)據(jù)比例放大1.15～1.23倍后，將三維數(shù)據(jù)離散分層，層厚為0.025mm～0.01mm之間，層厚越厚，成形精度越低，反之越高。放大比例與燒結(jié)后收縮率相關(guān)，放大比例與收縮率之乘積為1。

上述步驟(2)所述分層數(shù)據(jù)具體是：通過數(shù)字化投影紫外光源設(shè)備的數(shù)字微鏡元件來完成可視數(shù)字信息顯示，透鏡投射在DMD芯片上，最后反射經(jīng)過投影鏡頭投影到陶瓷漿料上。每層數(shù)據(jù)對應(yīng)分層數(shù)據(jù)。

如上所述，便可較好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。

本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。