年10月28日至10月31日,第二十四届华夏国际口腔器械展览会暨学术研究会(上海口腔展DenTechChina)将在上海世博展览馆举行。预立案现已开启,点击投入!
牙科周围的3D打印连年来一贯是热门话题,年上海口腔展上也将有茂密厂商推出该周围的产物。6月份小编精选了《宇宙牙科技能》的3D打印机及打印材料的文章,颇受好评,这期咱们精选这篇文章的第二部份,期盼您对3D打印在牙科中的最新运用有进一步的理解。
”做家:
IrfanAhmad博士(英国)FahadAhmedAl-Harbi教学(英国)
本文原载于《宇宙牙科技能》年第8期《CAD/CAM专刊》第13-18页。
此刻,洪量的打印技能和材料被用于修理体系做。关于牙医和技工室而言,重要的题目在于决断是不是值得采办以及哪类摆设也许知足本人的须要。本文引见了种种打印技能以及它们的配套材料,并商议了它们在临床上和技工室使历时的优弱点。本文分为两部份实质刊载:第一部份引见用于牙科的3D打印技能(行家论坛
3D打印机及打印材料(I)),本文为第二部份,引见3D打印机个性,关联的3D打印材料,以及通盘技能和材料运用的优弱点。
关键词:增材制造,3D打印,打印材料
打印机的个性底下商议在决意采办某特定3D打印机表率时理当斟酌的一些成分。按照涌现精度(分辩率和毛糙度)、CAD和好多形态、打印空间巨细、支柱机关、打印速率、易用性、后管教和成本等几个重要方面,来评价和对比种种增材制造技能。
涌现精度(分辩率和毛糙度)
3D打印要注意的一个重要题目是,CAD软件安排对象实行时的精度或分辩率。分辩率和精度会遭到初始扫描(口内/口外扫描可能数字体层扫描数据)、CAD安排(好多繁杂度)、用于生成G代码的STL数据切片(分层管教)和3D打印机原始分辩率的影响。简而言之,打印机的分辩率是指层厚度,它以DPI(每英寸点数)标定。dpi的准则分辩率对应于μm的精度,而dpi的打印机可取得16μm的精度。自然,在3D打印中,必需斟酌三个维度,即由x和y轴界说的二维平面,它与z轴共通形成一个三维对象。因而,除了z轴分辩率之外,打印分辩率还由x/y轴分辩率界说。大多半制造商时常供给应定的z轴或笔直分辩率(以μm为单位),由于它示意层的厚度况且易于肯定。因而,层厚度和笔直分辩率是也许调换的术语,况且表白的是统一个事理。x/y轴或水准分辩率一样重大。它必需在光学或扫描电子显微镜下肯定,且时常在打印机规格中未指定(图11)。水准分辩率近似于2D激光打印机。激光3D打印机的水准分辩率受激光点直径的束缚(在SLA打印机约为μm)。其余,分辩率还取决于打印材料的个性(粉末颗粒的巨细,假使运用BJ技能则取决于粘结剂)和物体的好多形态。在某些情形下,较低的笔直分辩率(较厚的层厚度)也许升高打印原料。比方,当打印对象的笔直边际和对角线边际对比犀利时,就不须要邃密的笔直分辩率,况且这会放慢打印历程。比拟之下,具备很多弧线、邃密细节和倒凹的较小打印对象(小于层)则须要更高的笔直分辩率,只管打印工夫更长。图11:一台3D打印机的分辩率,也许分辨为沿x和y轴的水准分辩率(蓝色平面)和沿z轴的笔直分辩率(赤色箭头),后者与层厚度雷同。
由于给出的值时常与笔直分辩率关联,因而下列提到的分辩率也指的是z轴分辩率。最时兴的3D打印技能是SLA,它采纳多光子光刻技能,也许抵达低于1μm的分辩率,展现极端邃密的细节。SLA的分辩率取决于激光光斑直径和光敏材料的光谱摄取。而在DLP技能中,分辩率则取决于投影图象的像素巨细。SLS技能的分辩率受粉末粒度的影响:粉末越细,分辩率越高,表面越滑腻。运用SLS也许打印分辩率为1至μm的物体,然而其表面看起来要比SLA物体毛糙一些。FDM技能可供给至μm的较低分辩率,但价值非常低廉。因而,从财政角度来看,它适当于制影响于演示和广告的一次性样本等。
物体显示的滑腻水准取决于其表面的毛糙度(Ra)。Ra值小于1μm时,表面会显得滑腻。细菌粘附的极限值是Ra0.2μm,而年老恒牙的牙釉质Ra值则在0.3到0.5μm局限内。材料放射打印技能[MJ,也称为PolyJetPrinting(PJ),或Multi-JetModeling(MJM)]可实行最小的Ra值或最好的纹理,其毛糙度局限为0.47μm或更小。滑腻表面须要略低的分辩率,寻常在20至μm局限内,只管SLA的分辩率最高可达1μm下列,但原料略显毛糙。BJ技能的分辩率约为μm,但这取决于打印材料的粉末粒度和粘合(粘结剂)材料。一个BJ打印件初看会对比毛糙,但经事后期管教后可大大下降毛糙度。自然,用于产业用处的通盘3D打印机表率都比台式机具备更高的分辩率。表1对比了不同打印工艺的分辩率和毛糙度。
表1:不同3D打印技能的分辩率和毛糙度。
CAD和好多形态
CAD软件中的安排必需斟酌到所采纳的打印技能。不同的3D打印历程在可复制的好多繁杂性方面会遭到某些束缚。因而,在安排历程中,必需按照打印机的成效来安排打印对象,以保证也许实行对象。其余,还要将特定的CAD数据更改为适当打印的3D文献格式及随后的G-Code-Slice安排细节,此历程中兴许会形成关联数据的遗失或改观,而影响打印物体的可靠涌现。一个STL文献根底上因而(茂密)三角形来界说一个3D物体,非常适当SLA或DLP之类的技能,并也许涌现邃密的构造细节。然而,STL数据并不是详悉凿片的卓越着手,况且每每会在三角形的交点处形成“洞”,进而影响重现精度(reproducedaccuracy)。为理收拾这一题目,3DSystems在年引入了单层单位(Single-Level-Cell,SLC)格式,该格式“修理”了在三角形之间施行切片刻浮现的空白地域。只管存在上述弱点,STL格式本人比SLC更为详悉,假使也许运用SLC格式打印机关,也必需将SLC数据转回STL以实行高分辩率和邃密表面细节的涌现。此历程由专用软件实行,该软件将SLC格式更改为STL文献,尔后分层切片以施行打印。打印空间巨细打印空间巨细对应于打印对象的最大物理体积。打印空间的巨细也会影响上文提到过的水准分辩率。不同的打印机其打印空间巨细各不雷同,然而大多半台式摆设的空间均许可一次打印多个模子。
支柱机关在须要支柱机关的打印技能(比方SLA或DLP)中,打印对象的体积精度受支柱厚度和物体在打印空间内方位的影响(图12和13)。这关于直接修理体,比方冠和桥非常重大。关于这些打印对象,完毕显示,在SLA技能中以°角度的巴望定位和较薄的支柱,可能在DLP打印中以°的巴望取向也许抵达最大的适当精度。图12:SLA打印对象须要一个支柱机关,该机关在打印后被离开并革除。
图13:近似于SLA技能,DLP的打印物体也须要一个支柱机关。
打印速率打印速率取决于打印技能和参数,比方分辩率、打印对象的巨细和在打印空间内的物体方位及材料。比方,在打印空间内更水准的定向可能与支柱机关的来往面较小,会升高打印速率并改正表面情形。由于依赖于多个变量,因而很难肯定哪个3D打印技能最快,况且给出的速率时常会形成误导。假使请求高分辩率、大表面面积和低毛糙度、邃密的细节或繁杂的好多形态等,都市增添打印工夫。其余,很多材料也须要额外的工夫施行筹备环节,比方加热或分派,这会增添一切历程所需的工夫。其余,每一个打印对象的运转工夫还应包含管教G代码的工夫和后续管教的工夫。根底上,针对打印速率的工夫分为(短于)半天、全天和24小时周期。
易用性3D打印机的操纵并不比激光或喷墨打印机繁杂。3D打印的历程时常包含在打印机软件中翻开和切片3D数据,抉择材料及颜色并指定层厚度。尔后若有须要,由软件生成一个支柱机关,其定位和横截面调换到所需值。参数配置大致须要非常钟,一旦着手打印,其余历程将是全主动的。打印机显示屏显示所选参数、所需打印工夫以及直到实行为止的残剩工夫(图14)。
图14:打印机屏幕显示打印所需工夫和抉择的打印参数:3小时30分钟层/0.05mm灰色V2/43mL
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后管教后管教取决于所运用的技能,况且应按照制造商的阐述针对响应的打印历程施行后管教(图15)。目前,很多基于SLA技能的新式打印机都集成了用于后齐集的UV光固化箱。比方,当在SLA技能中运用搀杂复合树脂(hybrid
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