3D打印是一种脍炙人口的技术

与传统机械加工相比，增材制造(AM)是一种更快、更便宜、更简单的制造金属牙科零件的方法。AM的拥护者还说，金属3D打印更精确，一致，可定制比减法加工，同时创造更少的浪费。

尽管AM生产方法在北美很少见，但使用金属3D打印机来制造牙科部件在欧洲非常流行，据Rik Jacobs，副总裁/总经理，牙科3D系统。

这种流行源于欧洲高昂的劳动力成本和能够以传统方式制造零件的熟练牙科技师的短缺。为了生存，欧洲的牙科实验室投资自动化。为了对抗这些趋势，实验室越来越多地将3D打印纳入日常工作流程。

一开始

牙科零件的生产通常是从牙医的办公室开始的。

TRUMPF北美添加剂制造产品经理Roland Spiegelhalder解释说:“通常情况下，病人会预约牙医，然后牙印就会被印出来。”

印模传统上是通过将含有硅胶的印模托盘放在病人的上下颌上。用液体石膏填充所产生的压痕，制成一个铸件(也称为模型)，作为生产的模板。

在传统的加工方案中，牙科部件通过压铸或铣削成型。根据工作的零件和复杂性，整个过程 - 从牙医的椅子到患者口中的最终装配 - 可能需要几天甚至几周。

在AM应用程序中，牙科模版被扫描。如果牙医有一个能够捕捉患者口腔3D图像的手动牙科扫描仪，那么整个铸造步骤就可以跳过。扫描数据用于创建零件设计的数字CAD模型。一旦零件设计完成，CAD文件就被传输到3D打印机上。金属3D打印软件然后准备数字模型进行处理。

“你按下开始按钮，机器就开始工作了。在那一点上，这根本就不是工作。你可以在一夜之间轻松地跑，第二天早上，这个部分就准备好了。”Spiegelhalder说。

在AM生产过程中，铺上一层薄薄的金属粉末，激光将粒子熔化在一起，形成一个“薄片”。然后重复这个过程，直到整个部分一层一层地建立起来。最终，一个坚实的部分从构建板分离。

当金属牙科零件是印刷产品时，需要使用传统的加工方法进行一些精加工，以获得必要的完成要求。

传统上认为作为一个缓慢的生产手段，AM牙科应用实际上可以相当快。

“一台TruPrint 1000 (3D打印机)可以在3小时内完成大约80到90个单元，也就是做牙冠和桥。这是一项非常快速的零件制造技术，因为根本不需要太多的加工。”Spiegelhalder说。

这种相对较短的打印时间也意味着3D技术的成本更低。

“在传统的牙科工作中，涉及到很多工艺。人需要很多时间。你得做个模具，然后把材料倒进去。(现在)你的生产率更高，每个部件的成本更低，”雅各布斯说。

生物相容性金属

钴 - 铬和钛合金目前是用于金属3D牙科零件的最普遍的金属。通常，进入口腔的金属部件，包括桥梁，假牙和冠，通常从钴铬印刷。相反，通常由钛连接在身体上的任何手术植入的东西，通常由钛制成。

“牙科种植，基本上是螺钉，通常是用钛做的，因为这有利于骨长入。至于义齿结构，你可以用钴铬合金因为这种表面会受到持续的力。外科解决方案添加剂设计(ADEISS)中心技术经理Yara Hosein博士解释道。

位于伦敦，ONT。Adeiss渴望推广3D金属印刷作为制作牙科零件的可行选择。

“我们在2017年推出的想法是支持研究商业化。我们隶属于伦敦的西安大略大学我们得到了雷尼肖的大力支持。我们成立的目的是支持伦敦大学和教学医院发生的任何形式的创新。”

该中心的工作高度以市场为中心。

“随着3D打印技术在金属上的具体应用，我们的想法是，我们可以通过管道支持(某些)创新，直到商业化，”侯赛因说。

根据ISO 13845标准操作的医疗设备制造，ADEISS配备了一对雷尼肖激光粉床AM 400 3D打印机。一台打印机用于加工钴铬合金(F75)，而另一台使用钛合金(Ti6Al4V)。

“金属3D打印机可以生产200至400个单位。这可能需要8到12个小时，用一个激光，或用四次激光系统的一半时间，“雷尼绍的添加剂制造商业经理Mark Kirby说。

就其本身而言，ADEISS也有3d打印定制固定板用于颌骨重建手术。

该中心希望在使用3D打印创建金属牙科零件的情况下，增长其在线和助攻公司，医疗制造商，牙科实验室和其他卫生保健设施。

就侯赛因而言，这项技术的好处是很明显的。

“(传统牙科)铸造的一个问题是，它是一个非常费力的过程。有很多步骤和技术时间。如果你能限制其中的一些步骤，你就能减少所需的时间。”

Hosein还注意到，3D打印可用于创建难以实现的部分细节和设计，以利用减法加工方法难以实现。此外，金属3D牙科零件可轻松定制。

“3D打印可以制造复杂、小的结构，比如晶格结构。它可以为人类制造非常复杂和独特的定制设备。这就是为什么(这项技术)效果非常好，因为很多牙科设备都是针对患者的。”

减少废

与传统机械加工不同，3D打印产生的废料非常少。3D打印机可以装载精确数量的金属粉末来制造一个零件，仅此而已。

“关于减法加工，铣削在牙科中非常常用。它工作得很好，但我认为铣削的一件事是你有很多废料。所以，你有一个块，然后你磨得到最后的部分。3D打印的一个优势是浪费最少。”侯赛因说。

正如Spiegelhalder所指出的，增材制造系统可以在熄灯状态下无人值守地运行。

此外，3D打印提供了优秀的数字可追溯性。

这并不是说3D打印将很快在金属牙科部件领域取代传统的机械加工。最重要的是，金属3D牙科部件仍然需要抛光，初始投资非常高，而且该工艺不适合小批量生产。

3D打印机“仍在100万美元左右，这取决于你买的是哪种机器。”如果你每天需要200个金属牙套，3D打印是有意义的。当需求达到每天20台时，这对于实验室来说更典型，也许现有的一些加工技术可以很好地工作，”Kirby说。

也就是说，这是一个安全的赌注，即金属3D印刷将在加拿大普及。在最可能的情况下，做大型生产运行的牙科实验室将开始将3D打印机合并到其设备阵容中。作为替代方案，Adeiss等设施可以为找到3D打印机的购买价格的实验室或公司占用金属3D打印税。

无论事态如何发展，似乎某些加拿大牙医和牙科实验室将越来越多地使用3D金属打印技术。

“由于正在设计和生产的设备的定制性质，牙科和3D打印非常适合使用。随着打印机价格下降和生产率的增加，更多的牙科实验室将采用该技术。毫无疑问，牙医将继续使用越来越多的金属3D印刷部件。这包括作为印刷和铣削混合的产品，“克拉比说。

可以达到贡献作者Nate Hendleynhendley@sympatico.ca。

3 d系统,www.3dsystems.com

手术解决方案中的添加剂设计，www.adeiss.ca

雷尼绍加拿大，www.renishaw.com

特朗普，www.trumpf.com