陶瓷立体光刻3D打印技术为牙科全瓷修复体的制造提供解决方案

3D打印科研前沿
2022
09/23
14:12
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来源:苏州大学

苏州大学邢占文副教授(通讯作者)、李文利副教授(第一作者)和陈瑶教授与苏州大学唐仲英医学研究院刘萌副研究员和湖南理工学院机械工程学院周宏志教授开展合作,在陶瓷立体光刻3D打印牙科全瓷修复体领域取得突破进展。相关研究成果以“High-performance integrated manufacturing of a 3Y-TZP ceramic crown through viscoelastic paste-based vat photopolymerization with conformal contactless support”为题,发表于《Additive Manufacturing》,该期刊为中科院一区TOP期刊,制造工程类JCR排名第一,影响因子11.632,这也是近期研究小组在该刊发表的第2篇论文。

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研究背景
龋齿、牙周炎等疾病导致的牙齿缺失在我国十分常见,临床上主要采用口腔修复的方法进行治疗。传统的CAD/CAM减材制造牙冠存在材料浪费、刀具磨损和咬合面窝沟处制作精度不足等缺点,相比而言,基于光固化原理的陶瓷增材制造(3D打印)因独特的优势有望为牙科全瓷修复体的制造提供解决方案。然而,低粘度浆料光固化陶瓷3D打印存在材料稳定性差、最大固含量低和成型时需要添加接触式支撑等局限,因此,构建全新的材料体系和发展新颖的支撑策略成为推动该技术走向临床的基础。

研究成果
继自主研发的陶瓷立体光刻3D打印装备通过机械工业联合会科技成果鉴定(JK鉴字[2022]第1036号),构建的粘弹膏体打印材料具有高的固含量和良好的打印适性(J Eur Ceram Soc 2021,41(1):646-654),解决了高屈服应力粘弹膏体清洗难题之后(Addit Manuf 2022,55,102809; ZL2021104924155; ZL2021104923970),基于粘弹膏体的陶瓷立体光刻3D打印技术在国家重点研发计划项目(2017YFB1104102,个性化精准口腔种植修复系统的临床应用研究)的支持下取得实质性应用。该成果已通过中国人民解放军第四军医大学伦理审批,正在进行进一步的临床研究。

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立体光刻3D打印全瓷冠三维偏差比对分析

该研究成功地实施了基于剪切形变控制的复杂曲面随形非接触支撑策略,开展了牙科全瓷修复体的形性一体化制造与三维精度及生物医学评价。粘弹膏体剪切稀化的流变特性可满足打印材料的连续均匀铺平,随形非接触支撑策略使得牙冠表面没有支撑残留,保证了修复体的尺寸精度,同时制备的氧化锆陶瓷具有优异的机械性能和良好的生物相容性,满足临床要求。

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全瓷冠随形非接触支撑结构的二维及三维轮廓特征识别
   


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