[發明專利]基于DLP工藝的3D打印齒科正畸隱形牙套的快速制造方法

在審

• 申請號: 201710160071.1
• 申請日: 2017-03-17
• 公開（公告）號: CN107137149A
• 公開（公告）日: 2017-09-08
• 發明（設計）人: 盧秉恒;王晶;羅辰宇
• 申請（專利權）人: 西安增材制造國家研究院有限公司
• 主分類號: A61C7/00
• 分類號: A61C7/00;B33Y50/00
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所61215
• 代理人: 張震國

技術領域

本發明涉及增材制造領域和齒科領域，具體涉及一種基于DLP工藝的3D打印齒科正畸隱形牙套的快速制造方法。

背景技術

近年來，口腔正畸隱形矯治技術在我國逐步發展并走向成熟。隨著美國、中國等一些國家的正畸醫生與計算機軟件工程師跨學科協作，采用CAD/CAM技術，運用先進的制作方法，制作出一種個性化的高分子塑料矯治器。該矯治器能產生一定大小的矯治力而使牙齒逐步移動，從而克服了傳統正畸方法的缺點。

傳統牙頜模型的重量較大，另外運用傳統的石膏模型在制作隱形矯治器時，需要加熱通過人工移動牙冠的位置，這種方法憑借經驗，沒有量化、精度不高；DLP這種工藝在3D打印中比SLA更加快速，以及精度更高。

發明內容

本發明的目的在于提供一種既減輕了傳統牙頜模型的重量，提高了模型的可保留性和易運輸性，又簡化了在制作隱形矯治器時的繁瑣性，并能夠直接通過熱塑壓膜制作出隱形矯治器的基于DLP工藝的3D打印齒科正畸隱形牙套的快速制造方法。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案是：

1)導入數字化模型：將待設計的牙頜模型的三維點云數據“導入”逆向工程軟件得到該待設計的牙頜模型；

2)修復模型：在逆向工程軟件中對牙頜模型進行修復操作；

3)切片處理：將步驟2)修復的牙頜模型數據導入3D打印機的DLP軟件中，設置每一層的厚度后進行切片處理；

4)3D打印成型：將步驟3)獲得的切片數據導入3D打印成型設備終端，啟動打印，獲得牙頜模型；

5)根據實際矯治計劃，規劃醫療周期，重復步驟1)-4)分別打印每個周期的牙頜模型；

6)根據步驟5)打印的每個周期的牙頜模型利用熱塑成型技術及精密磨削處理，制成齒科正畸系列隱形牙套。

步驟3)設置每層的厚度為50μm。

所述的步驟4)的打印材料采用光敏樹脂即環氧一丙烯酸樹脂。

所述步驟4)獲得的牙頜模型用酒精進行清洗表面未固化的樹脂，清洗完畢后，將牙頜模型放在高壓汞燈下曝光，使其內部未固化的樹脂固化，增加機械強度。

本發明不同于CAD/CAM這種減材數字化切削的原理，是通過3D打印(DLP，面曝光成型)增材制造技術，來制作出矯治過程中的牙頜模型，具體原理是根據DLP技術的DMD在工作面成像作為動態掩膜，對成型材料進行曝光操作，每次曝光制作一層，逐層累加。本發明所述的方法相比于其他制造方法，具有以下特點：成型速度快，設計制造智能化，制作成本低，高度柔性。

由于本發明牙頜模型的材料采用的是光敏樹脂(環氧一丙烯酸樹脂)，光敏樹脂是由樹脂單體(monomer)及預聚體(oligomer)組成，含有活性官能團，其在紫外線(波長250-300納米)照射下借助光敏劑(light initiator)的作用下引發聚合反應。所述材料穩定度高，耐受性強，有利于制作隱形矯治器。

本發明與傳統石膏制作牙頜模型的技術相比其效果體現在：

1、生產效率有所提高，克服了以石膏灌注技術的繁瑣性，耗時性；

2、牙頜模型保留了其數字化模型的數據，方便保存；

3、牙頜模型在制作隱形矯治器的階段也提供了便利，可以通過打印一組牙頜模型，再通過熱塑壓膜機制作一套隱形矯治器，克服手工對石膏模型操作產生的誤差；

4、牙頜模型材料采用的是用于3D打印的光敏樹脂材料，穩定性高，耐受性強，質量輕，易于貯存和運輸；

5、DLP(面曝光成型)3D打印工藝，制作成本低，打印精度相對較高，成型速度快，適合批量化生產。

具體實施方式

將獲取的帶矯治患者的口腔三維數據導入計算機，通過計算機軟件設計出矯治過程的牙頜模型，所述的牙頜模型包括牙冠和部分牙齦，期內部在空間結構上為實體，且牙冠和部分牙齦為一體結構設計。尺寸大小與待矯治患者的牙頜數據1:1。

本發明牙頜的材料是用于3D打印的光敏樹脂即環氧一丙烯酸樹脂；采用DLP(面曝光成型)的3D打印成型工藝。

本發明是通過以下方法設計加工的：

1)導入三維點云數據：將從掃描儀獲得的點云數據即牙頜模型的三維點云數據“導入”逆向工程軟件得到該待設計的牙頜模型；

2)修復模型：數據處理軟件中對牙頜模型進行修復操作，使其成為一個完整，平滑，形態表現完好的三維模型，并以STL文件格式存儲；