牙科钛修复体自由成形技术详解

2023-06-15 历史故事版权反馈

【摘要】：图5-78 SLS／SLM自由成形的金属牙架a）不锈钢牙架 b）Ti6Al4V牙架 c）由粉材中取出的牙架华中科技大学的曾晓雁等用SLM成形了可摘局部义齿支架［43]，所用激光为YAG或光纤激光器，功率为100～200W，聚焦光斑尺寸为10～100μm，第一层的扫描速度为50～150mm／s，后续层的扫描速度为250～800mm／s。成形过程中用高纯度氩气保护。

纯钛具有优良的生物相容性和耐蚀性、适宜的机械强度，以及低的热传导性与高的X线透射性而成为牙科修复领域广泛应用的修复材料之一。但是，由于纯钛的熔点高达1668℃，并且在高温下化学性质非常活泼，易与空气中的氮、氢、氧以及铸造包埋料中的一些物质发生化学反应，而且熔融状态的钛流动性非常差，所以纯钛的加工成形非常困难。目前，纯钛修复体的加工方法有传统精密铸造技术、数控切削加工、数控电火花加工等，但是各种加工方法都有一定的缺点，并不能完全满足牙科临床的要求，因此探索新的纯钛修复体加工方法是牙科修复领域研究的热点问题。

我国第四军医大学采用类似于LENS（Laser Engineered Net Shapping）的自由系统（见图5-74），借助激光束选择性熔覆钛粉，获得了纯钛底冠（见图5-75）和全口义齿钛基托（见图5-76）。LENS系统由5kW CO₂激光器、四轴三联动数控工作台和四路送粉装置等组成。测试分析表明，所得底冠内表面可达到临床对加工的精度要求（120μm）。

图5-77是种植体支撑的义齿的结构示意图^［39]，其中牙架（framework）是金属基结构，它支撑义齿，并由置于颚骨中的口腔种植体或残余的牙齿支撑。当牙架由口腔种植体支撑时，用口腔种植体上的螺钉使牙架相对颚骨固定；当牙架由残余的牙齿支撑时，用胶泥使牙架相对颚骨固定。

图5-74 LENS自由成形

a）原理图 b）结构示意图

图5-75 LENS自由成形的纯钛底冠

a）表面处理之前 b）表面处理后

图5-76 LENS自由成形的钛基托

图5-77 种植体支撑的义齿

上述牙架通常用钛钴铬合金制成，这是因为这些金属兼有良好的机械特性和生物兼容性。为均匀地分布颚骨上的作用力，避免因过高应力导致口腔种植体松动，以及细菌入侵造成的传染病甚至骨缺损，义齿—种植体或义齿—牙齿之间应有良好的配合（通常配合标准必须在40μm以下），因此对牙架的制作精度有相当高的要求。

如此要求的牙架可以用激光烧结（SLS）或激光熔化（SLM）自由成形（见图5-78），其密度可达99％以上。

图5-78 SLS／SLM自由成形的金属牙架

a）不锈钢牙架 b）Ti6Al4V牙架 c）由粉材中取出的牙架

华中科技大学的曾晓雁等用SLM成形了可摘局部义齿支架（见图5-79）^［43]，所用激光为YAG或光纤激光器，功率为100～200W，聚焦光斑尺寸为10～100μm，第一层的扫描速度为50～150mm／s，后续层的扫描速度为250～800mm／s。所用金属粉为不锈钢、钴—铬合金、纯钛和钛合金，粉末颗粒尺寸≥10μm。当所用金属粉为纯钛和钛合金时，基板材料为钛板；采用金属粉时，基板材料为不锈钢。成形过程中用高纯度氩气保护。

在自由成形机上熔化成形的支架需连同基板置于温度为500～800℃的惰性气体保护炉或真空炉中，并保温1～3h，然后随炉冷却。

最后所得义齿支架的密度接近100％，尺寸精度达到±0.1～0.2mm，表面粗糙度Ra为8～10μm（喷砂后可达4～5μm）。

图5-79 可摘局部义齿支架

牙科钛修复体自由成形技术详解

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