國內陶瓷義齒3D打印技術發(fā)展情況

在義齒牙冠直接制造中應用的3D打印技術目前以粉末床選區(qū)激光熔融金屬3D打印技術為主，主要應用產品為烤瓷牙金屬冠。金屬牙冠在經過去除支撐、拋光等后處理之后，再經過烤瓷處理即完成烤瓷牙的制作。3D打印技術在牙冠加工領域中的另一類應用-全瓷牙冠制造，正在快速的發(fā)展當中。接下來通過國內部分企業(yè)、醫(yī)療機構所研發(fā)的氧化鋯陶瓷義齒3D打印設備、材料或技術解決方案，共同來了解一下國內全瓷牙冠3D打印技術的發(fā)展情況。

圖片來源：博力邁科技

基于光固化的陶瓷牙冠3D打印技術
1970年代，德國著名的VITA公司發(fā)明了In-Ceram技術，全瓷冠的強度得到了很大的提高，并很快應用于臨床，全瓷冠逼真的美學效果令牙醫(yī)們震驚。全瓷烤瓷牙根據材料的不同，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，因其內部結構材料為氧化鋯陶瓷而被稱為氧化鋯全瓷牙。

全瓷冠3D打印生產線
博力邁科技自主研發(fā)了高性能陶瓷3D打印機，并推出3D打印氧化鋯陶瓷義齒生產線，由患者牙模數字化掃描與建模、義齒三維設計、3D打印義齒生坯、脫脂與高溫燒結、上釉等工序組成。

博力邁公司表示，氧化鋯陶瓷義齒的強度、形貌、尺寸精度和通透性要求很高，通常用CNC切削技術進行制作，但在切削加工時很多材料被切除掉，導致全瓷冠的價格昂貴，而且還可能在義齒中有切削力造成的內裂紋。3D打印氧化鋯陶瓷義齒的材料利用率可達90%以上，無內裂紋，成本較低。

博力邁公司研發(fā)的3D打印氧化鋯陶瓷義齒，目前已順利地通過了我國食品藥品監(jiān)督局的機械性能和生物檢驗，并于今年10月獲得了我國醫(yī)療器械注冊證，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打印設備
聯泰科技研發(fā)了一種光固化成型的3D 打印陶瓷義齒的方法和設備。設備具有業(yè)化裝置，設備中的攪拌機構，能實現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備帶有色劑配置功能，通過色劑與基料的搭配比例，能夠調配混合所得液體材料的顏色，實現帶個性化顏色的義齒加工，攪拌機構能夠保證調色的均勻，這項配置有助于提升全瓷冠的美學效果。

在完成陶瓷義齒在打印之后，需對3D打印件進行燒結及等靜壓處理。對打印出來的義齒，進行二次固化處理來保證固化充分，進行等靜壓處理來保證陶瓷材料的致密度，從而保證所得義齒的強度。

兼容多種生物陶瓷漿料的3D打印設備
深圳奇遇科技擁有自主研發(fā)的陶瓷3D打印機，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劑均勻混合在溶劑中，調配成一種適配于擠出型3D打印機的成型漿料。

該漿料能夠通過3D打印機制造個性化義齒的陶瓷胚。義齒陶瓷胚在干燥后，經過高溫燒結，再打磨處理得到氧化鋯義齒。

從設計到加工全瓷義齒生產系統(tǒng)
迅實科技在2016年推出了自主研發(fā)的陶瓷光固化3D打印機，并花費2個多小時，打印出一個有40%陶瓷固含量的硬幣大小的陶瓷齒輪工件。隨后，迅實科技成功突破陶瓷燒結等多項技術，且不斷提高陶瓷固含量。

針對義齒加工行業(yè)，訊實科技推出了完整的數字化口腔解決方案，從三維掃描到CAD設計到3D打印的流程化的解決方案。將前期掃描、設計、打印及后續(xù)包埋鑄造每個環(huán)節(jié)打通，為義齒加工企業(yè)提供行之有效的數字化齒科解決方案，幫助企業(yè)提高義齒制作的質量和精度，縮短制作周期，提升義齒生產產能。

珠海新茂義齒科技有限公司研發(fā)了一種全瓷義齒生產系統(tǒng)，包括口腔內三維掃描儀、與口腔內三維掃描儀信號連接的數據處理模塊、數據接收模塊、數據接收模塊相連接的3D打印模塊與義齒制作模塊。義齒制作模塊包括義齒設計模塊、排版模塊、車銷模塊、燒結模塊以及修整模塊，數據二次處理模塊與義齒設計模塊連接。

通過口腔內三維掃描儀、數據處理模塊、數據接收模塊、3D打印模塊以及義齒制作模塊，義齒的設計與制造過程可以實現全數字化，避免義齒加工廠與醫(yī)生進行多次的來回產品傳遞，使得醫(yī)生與加工廠之間能快速進行產品的傳遞，縮短治療周期，提高工作效率。

SLA 陶瓷義齒3D打印設備及材料
上海應用技術大學材料科學與工程學院趙喆教授團隊，研發(fā)出基于立體光固化技術（SLA）的高精度工業(yè)級陶瓷材料3D打印機，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。

該技術適用于對打印精度有高要求的全瓷義齒和首飾加工行業(yè)。目前該團隊已與上海市第九人民醫(yī)院等多家國內一流醫(yī)療機構和大型義齒加工單位開展合作。相關技術目前正在申請相關醫(yī)療許可證書，預計在2018年上半年可以將這一陶瓷義齒3D打印技術真正落地。

趙喆教授曾表示，這項技術的優(yōu)勢不僅僅在全瓷牙的加工領域，其材料強度、工藝精度上的優(yōu)勢，有望在更多醫(yī)學領域發(fā)揮作用，比如應用于骨科的硬組織修復、大尺寸特殊結構骨骼部件的制備等。

，國際上，基于光固化3D打印技術進行陶瓷加工的典型企業(yè)包括Lithoz, 3D CERAM,ADMATEC。在陶瓷3D打印領域還有另一種與眾不同的打印技術-納米射流技術。以納米金屬射流技術著稱的Xjet公司，將金屬3D打印技術“復制”到了陶瓷領域，其中一個重要應用方向也是陶瓷牙冠制造。

Xjet的直接3D金屬噴射系統(tǒng)核心技術來自于其專利的納米金屬射流技術，利用納米粒子來創(chuàng)建特殊的液態(tài)金屬，從而快速打印出金屬零件，該技術將金屬3D打印的速度和打印量都提升到一個新的水平，并且可以制造出高精度和高表面光潔度的產品。Xjet將金屬打印的技術“復制”到了陶瓷材料的打印工藝中，納米級別的陶瓷顆粒均勻的“懸浮”在打印“油墨”中，在高溫下粘結在一起，經過后期的燒結處理，達到緊致的內部結構和光潔的表面質量。

目前，氧化鋯等全瓷牙冠的加工制造技術以CNC 加工技術為主，該技術在產品精度和加工效率方面占有優(yōu)勢。但同時由于加工時是由切削刀具在鋯盤上進行材料去除，材料的浪費使得全瓷牙冠價格居高不下。而與之相比，3D打印技術在材料利用率上更占優(yōu)勢�？傮w來講，3D打印陶瓷義齒加工技術的應用尚屬于早期，未來的全瓷義齒加工市場將由哪一項技術主導，只能等待市場驗證的結果。

值得一提的是，目前金屬烤瓷牙冠并沒有被全瓷冠產品所取代，兩種產品是并存的。全瓷冠產品成為對美學效果要求高，并且對于價格不敏感的用戶的主要選擇。金屬烤瓷牙冠在價格上占有優(yōu)勢，也受到一部分消費群體的歡迎。金屬3D打印技術最廣泛的應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，憑借在價格上的優(yōu)勢，仍具有廣泛的市場空間。

來源：3D科學谷
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