國(guó)內(nèi)陶瓷義齒3D打印技術(shù)發(fā)展情況

在義齒牙冠直接制造中應(yīng)用的3D打印技術(shù)目前以粉末床選區(qū)激光熔融金屬3D打印技術(shù)為主，主要應(yīng)用產(chǎn)品為烤瓷牙金屬冠。金屬牙冠在經(jīng)過(guò)去除支撐、拋光等后處理之后，再經(jīng)過(guò)烤瓷處理即完成烤瓷牙的制作。3D打印技術(shù)在牙冠加工領(lǐng)域中的另一類應(yīng)用-全瓷牙冠制造，正在快速的發(fā)展當(dāng)中。接下來(lái)通過(guò)國(guó)內(nèi)部分企業(yè)、醫(yī)療機(jī)構(gòu)所研發(fā)的氧化鋯陶瓷義齒3D打印設(shè)備、材料或技術(shù)解決方案，共同來(lái)了解一下國(guó)內(nèi)全瓷牙冠3D打印技術(shù)的發(fā)展情況。

圖片來(lái)源：博力邁科技

基于光固化的陶瓷牙冠3D打印技術(shù)
1970年代，德國(guó)著名的VITA公司發(fā)明了In-Ceram技術(shù)，全瓷冠的強(qiáng)度得到了很大的提高，并很快應(yīng)用于臨床，全瓷冠逼真的美學(xué)效果令牙醫(yī)們震驚。全瓷烤瓷牙根據(jù)材料的不同，也可分為氧化鋁全瓷牙、鑄造全瓷牙以及二氧化鋯全瓷牙。氧化鋯(即二氧化鋯)全瓷牙是全瓷烤瓷牙的一種，因其內(nèi)部結(jié)構(gòu)材料為氧化鋯陶瓷而被稱為氧化鋯全瓷牙。

全瓷冠3D打印生產(chǎn)線
博力邁科技自主研發(fā)了高性能陶瓷3D打印機(jī)，并推出3D打印氧化鋯陶瓷義齒生產(chǎn)線，由患者牙模數(shù)字化掃描與建模、義齒三維設(shè)計(jì)、3D打印義齒生坯、脫脂與高溫?zé)�結(jié)、上釉等工序組成。

博力邁公司表示，氧化鋯陶瓷義齒的強(qiáng)度、形貌、尺寸精度和通透性要求很高，通常用CNC切削技術(shù)進(jìn)行制作，但在切削加工時(shí)很多材料被切除掉，導(dǎo)致全瓷冠的價(jià)格昂貴，而且還可能在義齒中有切削力造成的內(nèi)裂紋。3D打印氧化鋯陶瓷義齒的材料利用率可達(dá)90%以上，無(wú)內(nèi)裂紋，成本較低。

博力邁公司研發(fā)的3D打印氧化鋯陶瓷義齒，目前已順利地通過(guò)了我國(guó)食品藥品監(jiān)督局的機(jī)械性能和生物檢驗(yàn)，并于今年10月獲得了我國(guó)醫(yī)療器械注冊(cè)證，從而可正式上市銷售。

帶有漿料攪拌和配色裝置的全瓷冠3D打印設(shè)備
聯(lián)泰科技研發(fā)了一種光固化成型的3D 打印陶瓷義齒的方法和設(shè)備。設(shè)備具有業(yè)化裝置，設(shè)備中的攪拌機(jī)構(gòu)，能實(shí)現(xiàn)高粘度陶瓷漿料材料的充分混合，且保證混合均勻，避免樹脂槽的底部形成材料沉淀。

此外，這種陶瓷義齒打印設(shè)備帶有色劑配置功能，通過(guò)色劑與基料的搭配比例，能夠調(diào)配混合所得液體材料的顏色，實(shí)現(xiàn)帶個(gè)性化顏色的義齒加工，攪拌機(jī)構(gòu)能夠保證調(diào)色的均勻，這項(xiàng)配置有助于提升全瓷冠的美學(xué)效果。

在完成陶瓷義齒在打印之后，需對(duì)3D打印件進(jìn)行燒結(jié)及等靜壓處理。對(duì)打印出來(lái)的義齒，進(jìn)行二次固化處理來(lái)保證固化充分，進(jìn)行等靜壓處理來(lái)保證陶瓷材料的致密度，從而保證所得義齒的強(qiáng)度。

兼容多種生物陶瓷漿料的3D打印設(shè)備
深圳奇遇科技擁有自主研發(fā)的陶瓷3D打印機(jī)，可兼容羥基磷灰石、TCP、氧化鋁、氧化鋯、二氧化鈦等生物陶瓷粉體材料所配制的陶瓷漿料。

奇遇科技與南京醫(yī)科大學(xué)附屬口腔醫(yī)院研發(fā)了一種陶瓷義齒3D打印材料，材料由氧化鋯陶瓷粉與粘結(jié)劑均勻混合在溶劑中，調(diào)配成一種適配于擠出型3D打印機(jī)的成型漿料。

該漿料能夠通過(guò)3D打印機(jī)制造個(gè)性化義齒的陶瓷胚。義齒陶瓷胚在干燥后，經(jīng)過(guò)高溫?zé)�結(jié)，再打磨處理得到氧化鋯義齒。

從設(shè)計(jì)到加工全瓷義齒生產(chǎn)系統(tǒng)
迅實(shí)科技在2016年推出了自主研發(fā)的陶瓷光固化3D打印機(jī)，并花費(fèi)2個(gè)多小時(shí)，打印出一個(gè)有40%陶瓷固含量的硬幣大小的陶瓷齒輪工件。隨后，迅實(shí)科技成功突破陶瓷燒結(jié)等多項(xiàng)技術(shù)，且不斷提高陶瓷固含量。

針對(duì)義齒加工行業(yè)，訊實(shí)科技推出了完整的數(shù)字化口腔解決方案，從三維掃描到CAD設(shè)計(jì)到3D打印的流程化的解決方案。將前期掃描、設(shè)計(jì)、打印及后續(xù)包埋鑄造每個(gè)環(huán)節(jié)打通，為義齒加工企業(yè)提供行之有效的數(shù)字化齒科解決方案，幫助企業(yè)提高義齒制作的質(zhì)量和精度，縮短制作周期，提升義齒生產(chǎn)產(chǎn)能。

珠海新茂義齒科技有限公司研發(fā)了一種全瓷義齒生產(chǎn)系統(tǒng)，包括口腔內(nèi)三維掃描儀、與口腔內(nèi)三維掃描儀信號(hào)連接的數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)接收模塊、數(shù)據(jù)接收模塊相連接的3D打印模塊與義齒制作模塊。義齒制作模塊包括義齒設(shè)計(jì)模塊、排版模塊、車銷模塊、燒結(jié)模塊以及修整模塊，數(shù)據(jù)二次處理模塊與義齒設(shè)計(jì)模塊連接。

通過(guò)口腔內(nèi)三維掃描儀、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)接收模塊、3D打印模塊以及義齒制作模塊，義齒的設(shè)計(jì)與制造過(guò)程可以實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化，避免義齒加工廠與醫(yī)生進(jìn)行多次的來(lái)回產(chǎn)品傳遞，使得醫(yī)生與加工廠之間能快速進(jìn)行產(chǎn)品的傳遞，縮短治療周期，提高工作效率。

SLA 陶瓷義齒3D打印設(shè)備及材料
上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院趙喆教授團(tuán)隊(duì)，研發(fā)出基于立體光固化技術(shù)（SLA）的高精度工業(yè)級(jí)陶瓷材料3D打印機(jī)，以及與之相配套的高純氧化鋁、氧化鋯、氮化硅、碳化硅和石膏樹脂等打印材料。

該技術(shù)適用于對(duì)打印精度有高要求的全瓷義齒和首飾加工行業(yè)。目前該團(tuán)隊(duì)已與上海市第九人民醫(yī)院等多家國(guó)內(nèi)一流醫(yī)療機(jī)構(gòu)和大型義齒加工單位開展合作。相關(guān)技術(shù)目前正在申請(qǐng)相關(guān)醫(yī)療許可證書，預(yù)計(jì)在2018年上半年可以將這一陶瓷義齒3D打印技術(shù)真正落地。

趙喆教授曾表示，這項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)不僅僅在全瓷牙的加工領(lǐng)域，其材料強(qiáng)度、工藝精度上的優(yōu)勢(shì)，有望在更多醫(yī)學(xué)領(lǐng)域發(fā)揮作用，比如應(yīng)用于骨科的硬組織修復(fù)、大尺寸特殊結(jié)構(gòu)骨骼部件的制備等。

，國(guó)際上，基于光固化3D打印技術(shù)進(jìn)行陶瓷加工的典型企業(yè)包括Lithoz, 3D CERAM,ADMATEC。在陶瓷3D打印領(lǐng)域還有另一種與眾不同的打印技術(shù)-納米射流技術(shù)。以納米金屬射流技術(shù)著稱的Xjet公司，將金屬3D打印技術(shù)“復(fù)制”到了陶瓷領(lǐng)域，其中一個(gè)重要應(yīng)用方向也是陶瓷牙冠制造。

Xjet的直接3D金屬噴射系統(tǒng)核心技術(shù)來(lái)自于其專利的納米金屬射流技術(shù)，利用納米粒子來(lái)創(chuàng)建特殊的液態(tài)金屬，從而快速打印出金屬零件，該技術(shù)將金屬3D打印的速度和打印量都提升到一個(gè)新的水平，并且可以制造出高精度和高表面光潔度的產(chǎn)品。Xjet將金屬打印的技術(shù)“復(fù)制”到了陶瓷材料的打印工藝中，納米級(jí)別的陶瓷顆粒均勻的“懸浮”在打印“油墨”中，在高溫下粘結(jié)在一起，經(jīng)過(guò)后期的燒結(jié)處理，達(dá)到緊致的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和光潔的表面質(zhì)量。

目前，氧化鋯等全瓷牙冠的加工制造技術(shù)以CNC 加工技術(shù)為主，該技術(shù)在產(chǎn)品精度和加工效率方面占有優(yōu)勢(shì)。但同時(shí)由于加工時(shí)是由切削刀具在鋯盤上進(jìn)行材料去除，材料的浪費(fèi)使得全瓷牙冠價(jià)格居高不下。而與之相比，3D打印技術(shù)在材料利用率上更占優(yōu)勢(shì)�？傮w來(lái)講，3D打印陶瓷義齒加工技術(shù)的應(yīng)用尚屬于早期，未來(lái)的全瓷義齒加工市場(chǎng)將由哪一項(xiàng)技術(shù)主導(dǎo)，只能等待市場(chǎng)驗(yàn)證的結(jié)果。

值得一提的是，目前金屬烤瓷牙冠并沒(méi)有被全瓷冠產(chǎn)品所取代，兩種產(chǎn)品是并存的。全瓷冠產(chǎn)品成為對(duì)美學(xué)效果要求高，并且對(duì)于價(jià)格不敏感的用戶的主要選擇。金屬烤瓷牙冠在價(jià)格上占有優(yōu)勢(shì)，也受到一部分消費(fèi)群體的歡迎。金屬3D打印技術(shù)最廣泛的應(yīng)用是批量定制化制造鈷鉻合金牙冠，基于這類金屬材料的烤瓷牙，憑借在價(jià)格上的優(yōu)勢(shì)，仍具有廣泛的市場(chǎng)空間。

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