本發(fā)明涉及齒科加工技術(shù)領(lǐng)域，更確切地說，涉及一種隱形牙套的加工方法。

背景技術(shù)：

隨著口腔正畸醫(yī)學(xué)的發(fā)展，應(yīng)用于錯(cuò)頜畸形矯治的隱形矯治技術(shù)在中國大陸地區(qū)逐步走向成熟。近年來，3D打印技術(shù)掀起了工業(yè)化浪潮，已逐漸滲透到制造行業(yè)各領(lǐng)域。自然地，3D打印技術(shù)也開始被應(yīng)用于隱形矯治技術(shù)中，用來輔助制作個(gè)性化的高分子塑料隱形牙套。

目前，應(yīng)用3D打印技術(shù)快速成型的牙頜模型，因其精度較高，已越來越被齒科材料與設(shè)備廠商所接受。但3D打印技術(shù)成本高，尤其打印用原材料價(jià)格昂貴，在一定程度上影響了其應(yīng)用和推廣。該技術(shù)是通過3D打印成型機(jī)打印出矯治過程中的牙頜模型，再使用正壓壓膜機(jī)在所述牙頜模型上，通過壓縮空氣所產(chǎn)生的壓力而壓制加工出隱形牙套。

在現(xiàn)有技術(shù)中，為了保證所加工出的牙頜模型具有相當(dāng)?shù)膹?qiáng)度，并且保證在一定的壓力作用下不產(chǎn)生形變，因而，往往通過3D打印快速成型機(jī)獲得的牙頜模型均為實(shí)心模型。這種實(shí)心模型不易變形，對(duì)壓力的承受強(qiáng)度大。然而，根據(jù)3D打印為逐層疊加、堆積成型的原理，所述實(shí)心模型通過打印而成型的時(shí)間較長(zhǎng)，影響了加工效率。對(duì)于隱形矯治技術(shù)而言，這種牙頜模型的數(shù)量與患者矯治周期直接相關(guān)，矯治周期越長(zhǎng)，所需要加工的牙頜模型也越多，以一副模型使用半個(gè)月計(jì)算，一個(gè)矯治周期為1年的全口矯治患者，一共需要48個(gè)牙頜模型。對(duì)于樹脂原材料，普通實(shí)心牙頜模型的重量約為15g/個(gè)。因此，現(xiàn)有技術(shù)中牙頜模型所消耗的打印用原料多，造成了原材料的浪費(fèi)，生產(chǎn)成本高；并且其質(zhì)量相對(duì)空心模型更大，在模型批量轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)花費(fèi)運(yùn)輸成本更高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種隱形牙套的加工方法，減少了打印原材料的消耗量，同時(shí)，保證了牙頜模型對(duì)壓力的承受強(qiáng)度，節(jié)省了生產(chǎn)成本。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

隱形牙套的加工方法，包括一加工牙頜模型步驟，所述加工牙頜模型步驟包括：

1）設(shè)計(jì)牙頜模型

采用三維圖形處理軟件設(shè)計(jì)目標(biāo)牙頜模型，所述牙頜模型的內(nèi)部為帶內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)；

2）快速成型帶內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)牙頜模型

采用3D打印設(shè)備快速成型所述帶內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)牙頜模型。

在所述加工牙頜模型步驟之前還包括獲得三維牙頜模型數(shù)據(jù)和重建三維牙頜數(shù)字模型，在所述加工牙頜模型步驟之后還包括壓膜成型牙套、切除牙套邊角和打磨拋光牙套。

所述牙頜模型帶內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)。

所述內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)為蜂窩狀結(jié)構(gòu)。

所述牙頜模型采用3D打印設(shè)備快速成型。

作為較佳實(shí)施方案，所述壓膜成型牙套采用正壓壓膜方式。

作為較佳實(shí)施方案，所述切除牙套邊角采用手工作業(yè)或機(jī)械自動(dòng)化作業(yè)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明隱形牙套的加工方法改進(jìn)了隱形牙套的加工工藝，在牙頜模型內(nèi)部以支撐結(jié)構(gòu)替代，節(jié)省了大量打印用原料，降低了生產(chǎn)成本；其次，由于優(yōu)化了加工牙頜模型工藝，既保證了加工精度，又縮短了整個(gè)牙套生產(chǎn)流程所需時(shí)間，提高了加工效率；本發(fā)明所涉及的蜂窩狀牙頜模型的重量大大減少，有利于節(jié)省生產(chǎn)過程中的輸送成本。

【附圖說明】

圖1為本發(fā)明工藝流程圖。

【具體實(shí)施方式】

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明，請(qǐng)參閱圖1。

實(shí)施例1：

隱形牙套的加工方法，包括一加工牙頜模型步驟，所述加工牙頜模型步驟包括：

1）設(shè)計(jì)牙頜模型

采用三維圖形處理軟件設(shè)計(jì)目標(biāo)牙頜模型，所述牙頜模型的內(nèi)部為帶內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)；

2）快速成型帶內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)牙頜模型

采用3D打印設(shè)備快速成型所述帶內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)牙頜模型。

在所述加工牙頜模型步驟之前還依次包括獲得三維牙頜模型數(shù)據(jù)和重建三維牙頜數(shù)字模型，在所述加工牙頜模型步驟之后還依次包括壓膜成型牙套、切除牙套邊角和打磨拋光牙套。

所述牙頜模型的內(nèi)部為帶內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)。

作為優(yōu)選實(shí)施方式，所述內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)為蜂窩狀結(jié)構(gòu)。

所述牙頜模型采用3D打印設(shè)備快速成型。

作為較佳實(shí)施方案，所述壓膜成型牙套采用正壓壓膜方式。

作為較佳實(shí)施方案，所述切除牙套邊角采用手工作業(yè)或機(jī)械自動(dòng)化作業(yè)。

加工車間技術(shù)人員在開展某病例的隱形牙套的生產(chǎn)加工時(shí)，通常按照如下工藝步驟來完成：

1）獲得三維牙頜模型數(shù)據(jù)

通過三維掃描設(shè)備，如三維掃描儀、CT掃描或口內(nèi)掃描儀，掃描獲得目標(biāo)牙頜模型的三維數(shù)據(jù)。也可從合作方直接獲得目標(biāo)牙頜模型的三維數(shù)據(jù)。對(duì)所獲得的牙頜模型數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，刪除多余的無效數(shù)據(jù)。

2）重建三維牙頜數(shù)字模型

根據(jù)步驟1）所獲得的三維牙頜模型數(shù)據(jù)，用三維圖形處理軟件重建三維牙頜數(shù)字模型。

3）加工牙頜模型

本步驟包括設(shè)計(jì)牙頜模型和快速成型帶內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)牙頜模型兩個(gè)分步。

（1）設(shè)計(jì)牙頜模型

采用三維圖形處理軟件設(shè)計(jì)目標(biāo)牙頜模型，所述牙頜模型的內(nèi)部為帶內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)；所述三維圖形處理軟件采用Magics或geomagic或solidworks等逆向工程軟件。通過所述逆向工程軟件之一的工具“部分空洞”操作，設(shè)置壁厚為1.6mm，操作完成即可生成內(nèi)部空心的牙頜模型，牙頜模型壁厚的厚度可根據(jù)牙頜模型大小和使用需要進(jìn)行設(shè)置。設(shè)計(jì)正六邊形蜂窩狀網(wǎng)格，將牙頜模型與正六邊形蜂窩狀網(wǎng)格進(jìn)行布爾運(yùn)算，獲得蜂窩狀牙頜模型。所述蜂窩狀牙頜模型需要部分修補(bǔ)，以消除布爾運(yùn)算中產(chǎn)生的空缺。再通過軟件中工具欄的“切割”操作，設(shè)置切割方式為直線水平切割，沿牙齦線最低處下方切割。通過實(shí)施以上操作，將虛擬牙頜模型多余的牙齦基座部分去除，減少了原材料的浪費(fèi)，也便于工廠批量快速生產(chǎn)。

采用上述方法加工的帶內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)牙頜模型，既減輕了牙頜模型的重量，又能保證牙頜模型的對(duì)壓力的承載強(qiáng)度，還能節(jié)省原材料的用量。

（2）快速成型帶內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)牙頜模型

采用3D打印設(shè)備快速成型所述帶內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)牙頜模型。將上述步驟完成后所獲得的帶內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)牙頜模型數(shù)據(jù)以STL文件格式導(dǎo)入3D打印機(jī)程序處理終端，進(jìn)行層面信息處理和設(shè)置打印參數(shù)，選擇執(zhí)行打印功能。然后，3D打印機(jī)噴頭將按預(yù)定程序，以打印用原材料逐層制造與粘結(jié)，依靠紫外光逐層固化，并且在模型帶內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)的空腔區(qū)域?qū)o打印用原材料噴出，從而逐層堆積成帶內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)牙頜模型的原型。所述內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)包括但不僅限于蜂窩狀結(jié)構(gòu)。

4）壓膜成型牙套

選擇合適的牙科膜片和壓膜機(jī)，調(diào)試合適的溫度、氣壓、預(yù)熱時(shí)間、壓膜時(shí)間等參數(shù)。作為一種具體技術(shù)方案，將各項(xiàng)參數(shù)設(shè)置為：溫度55℃，氣壓1.5個(gè)大氣壓，預(yù)熱時(shí)間為30s，壓膜時(shí)間為15s。將步驟3）所述帶內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)牙頜模型與所述牙科膜片一起放入壓膜機(jī)艙內(nèi)，蓋好艙蓋，啟動(dòng)預(yù)熱、壓膜程序，待壓膜完成后，打開艙蓋，所述牙科膜片就按牙頜模型的輪廓被壓制出一個(gè)牙套，除所述牙套以外的膜片將被切除。

5）切除牙套邊角

將所述壓膜成型牙套輸送到切邊工位，由人工或自動(dòng)化機(jī)器完成牙頜模型以外的多余膜片材料的切除。所用設(shè)備可以牙科剪或帶有切割程序的自動(dòng)化機(jī)械臂。切割時(shí)，沿牙齦線以下2mm切割。

6）打磨拋光牙套

上述步驟所獲得的牙套被輸送到打磨拋光工位，由人工或自動(dòng)化機(jī)器對(duì)切割掉邊角的牙套進(jìn)行打磨和拋光，以消除毛邊、鋒棱等瑕疵。所用設(shè)備可以是牙科手機(jī)或機(jī)械振動(dòng)設(shè)備。

本發(fā)明隱形牙套的加工方法改進(jìn)了隱形牙套的加工工藝，在牙頜模型內(nèi)部以支撐結(jié)構(gòu)替代，節(jié)省了大量打印用原料，降低了生產(chǎn)成本；其次，由于優(yōu)化了加工牙頜模型工藝，既保證了加工精度，又縮短了整個(gè)牙套生產(chǎn)流程所需時(shí)間，提高了加工效率；本發(fā)明所涉及的蜂窩狀牙頜模型的重量大大減少，有利于節(jié)省生產(chǎn)過程中的輸送成本。

實(shí)施例2：牙頜模型測(cè)試試驗(yàn)

本實(shí)施例通過對(duì)成品牙頜模型進(jìn)行重量、良品率和牙頜模型參數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)試。

本試驗(yàn)對(duì)三種不同類型的牙頜模型進(jìn)行重量測(cè)試，分別為實(shí)心模型、空心模型和本發(fā)明帶內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)模型，每種各加工10個(gè)，檢測(cè)其重量，具體參閱下表1。

表1 不同牙頜模型重量對(duì)比（單位：g）

通過對(duì)實(shí)心模型、空心模型和本發(fā)明模型的重量進(jìn)行對(duì)比，由表1可知，本發(fā)明制作的模型的重量為最輕，相比空心模型減少了22.3%，而空心模型的重量相對(duì)于實(shí)心模型降低了18.9%，并且，本發(fā)明制作的模型的強(qiáng)度是滿足生產(chǎn)要求的。這說明，本發(fā)明制作的牙頜模型不僅能減少原材料的消耗，還能保證所加工的牙頜模型的強(qiáng)度，可以大大降低生產(chǎn)成本。

表2 本發(fā)明所用模型生產(chǎn)良品率統(tǒng)計(jì)

根據(jù)表2所統(tǒng)計(jì)的2014年9-11月期間3個(gè)月實(shí)際打印量的情況可知，本發(fā)明所用牙頜模型的打印良品率每月均保持在96%以上，平均良品率更是達(dá)到98.2%，滿足生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)。

表3 本發(fā)明所用牙頜模型參數(shù)設(shè)計(jì)對(duì)比表

通過表3可知，試驗(yàn)設(shè)計(jì)了3個(gè)變量，分別為壁厚、網(wǎng)孔和網(wǎng)壁/棱。每個(gè)變量設(shè)計(jì)了多個(gè)參數(shù)，其中，壁厚4個(gè)，包括1.9mm、1.6mm、1.3mm和1.0mm；網(wǎng)孔2個(gè)，包括3.0mm和5.0mm；網(wǎng)壁/棱2個(gè)，包括0.3mm和0.6mm。通過試驗(yàn)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，牙頜模型參數(shù)選擇壁厚為1.6mm、網(wǎng)孔為5.0mm和網(wǎng)壁/棱為0.6mm的設(shè)計(jì)組合為最佳，既可以保證打印完成后牙頜模型滿足對(duì)壓膜壓力承載強(qiáng)度的要求，包括牙頜模型的硬度、表面形狀都符合要求，與電腦設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)模型一致，又能夠最大限度的節(jié)省打印用原材料。

實(shí)施例3：帶內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)牙頜模型的獲得

（1）仿照蜜蜂的蜂巢形狀，取用六邊形網(wǎng)格結(jié)構(gòu)來作為牙頜模型原型的加強(qiáng)結(jié)構(gòu)。

（2）本發(fā)明涉及的帶內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)中選用的數(shù)據(jù)尺寸參考的是牙頜模型尺寸：在通常測(cè)量數(shù)據(jù)中，牙頜模型水平截面方向上，在牙齦最窄處的切牙部分都在7mm以上，磨牙部分一般都在12mm以上，故選該六邊形網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的內(nèi)接圓尺寸在5mm以下，關(guān)于該尺寸做了較充分的試驗(yàn)驗(yàn)證，參見表3試驗(yàn)對(duì)比表，最終決定在現(xiàn)有性能材料基礎(chǔ)上采取抽殼1.6mm，網(wǎng)孔5mm，網(wǎng)格壁厚0.6mm的規(guī)則進(jìn)行設(shè)計(jì)制作。

（3）具體操作步驟如下：

①在solidworks等三維設(shè)計(jì)軟件中設(shè)計(jì)出一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的六邊形網(wǎng)格蜂窩結(jié)構(gòu)，截面尺寸80mm×80mm，高度50mm，輸出STL格式文件；

②在Magics軟件中，首先取入需要打印的三維牙頜模型原型的原始數(shù)據(jù)，所述原始數(shù)據(jù)即為實(shí)心模型數(shù)據(jù)，再取入第①步中設(shè)計(jì)的蜂窩結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，此時(shí)需要注意的是牙頜模型數(shù)據(jù)應(yīng)位于蜂窩數(shù)據(jù)內(nèi)，即牙頜模型位置在蜂窩位置區(qū)域內(nèi)，都設(shè)定于擺盤平面上；

③對(duì)牙頜模型原型數(shù)據(jù)做處理，進(jìn)行縮小0.8mm，即保留core形狀，再將core形狀與蜂窩形狀求交，獲得牙頜模型內(nèi)部蜂窩狀加強(qiáng)結(jié)構(gòu)；

④對(duì)牙頜模型原型數(shù)據(jù)做第二步處理，抽殼1.5mm，即設(shè)置壁厚尺寸為1.5mm，獲得抽殼形狀；

⑤將所述步驟③和步驟④獲得的蜂窩狀加強(qiáng)結(jié)構(gòu)與抽殼形狀求交，獲得帶蜂窩狀加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的牙頜模型原型結(jié)構(gòu)；

⑥用cut/punch命令將原型底部切除，原則為牙齦線下2mm處，并用一直線來切除，底面為一個(gè)平面；從而獲得最終的結(jié)構(gòu)，該數(shù)據(jù)為帶蜂窩狀加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的牙頜模型打印原型數(shù)據(jù)；

⑦在Magics中對(duì)打印原型數(shù)據(jù)做擺盤處理，即通過bottom plane命令對(duì)底平面做對(duì)齊處理，設(shè)定為打印平面方向，并通過translate命令放置于合適的位置上，例如放置距打印區(qū)域邊20mm處，通過support命令在該打印原型底面生成支撐，設(shè)定好后，輸出需要打印的數(shù)據(jù)格式（即*.cli或*.sup或*_s.cli格式的數(shù)據(jù)），最后將所述格式的數(shù)據(jù)導(dǎo)入采用立體光固化成型法（即SLA）的3D打印機(jī)中，從而獲得牙頜模型原型產(chǎn)品。

本發(fā)明改進(jìn)了隱形牙套的加工工藝，改變了通過3D打印成型機(jī)獲得的打印用牙頜模型均為實(shí)心模型的特點(diǎn)，節(jié)省了大量打印用原料，降低了生產(chǎn)成本；其次，由于空腔結(jié)構(gòu)的存在而縮小了打印加工的面積，縮短了打印成型的時(shí)間，提高了加工效率；第三，由于本發(fā)明采用了帶內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)，牙頜模型的重量大大減少，有利于節(jié)省輸送成本。

以上描述僅為本發(fā)明的實(shí)施例，諒能理解，在不偏離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，對(duì)本發(fā)明的簡(jiǎn)單修改和替換皆應(yīng)包含在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思之內(nèi)。