三维制造工作流程:固体和晶格结构钛合金牙齿种植覆盖义齿棒-口腔健康组

介绍

种植牙仍然是替代一颗或多颗缺失牙齿的黄金标准。^1、2在无牙弓中，所有的牙齿都缺失，种植体的康复为患者提供了功能，美学和生活质量的显着改善。^3.种植棒是一种用骨头固定的棒来支撑和保持假牙，而不是让假牙靠在病人的软组织上，⁴是可预测和具有成本效益的选择。植入棒通过减法制造或铣削制造⁵并通过复杂的临床工作流程交付给患者。⁶铣削工艺在成本、效率和环境足迹方面有许多缺点。^7，8

随着金属增材制造(AM)的成熟，它为植入体棒的制造提供了一个新的机会，提供了一种有望减少时间和成本的工艺^9、10，最终提高治疗的可及性。此外，AM提供了一种更可持续的方法，特别是通过更保守的格子结构设计，减少了牙科的环境足迹^11、12．本报告解释了增材制造固体&晶格结构钛合金牙科种植覆盖义齿条的制造工作流程。

方法与材料

磨碎的酒吧

种植牙金属条来自Panthera dental (Quebec QC)。该棒是患者教育模型的一部分，由种植体棒、患者下颌骨模型和模拟软组织组成。（图1植入棒由医用级钛合金(Ti6Al4V)在4.0制造工厂的全机器人数控机床上铣削而成。该棒是单块的，没有焊接区域，没有孔隙，并且与模型上的牙种植体非常精确和被动配合。bar的STL文件由Panthera Dental提供。

图1

设计

ADEISS (Additive design in Surgical Solutions Centre, London ON)审查了植入体棒设计文件(STL)，以评估增材制造的设计。对增材制造的审查确定，STL设计需要修改，以纳入直径为2mm的通孔，用于植入物的放置，并且整个种植体棒结构需要加厚，以考虑到需要表面精加工的增材制造后处理。

为AM生成了两种植入棒设计;第一种设计是复制标准植入棒的固体结构，第二种设计在棒组件中加入了内部网格图案。网格设计是使用标准的计算机辅助设计(CAD)软件功能创建的，具有圆形截面几何形状(Ansys spacecclaim 3D Modeling software, Concord MA)。（图2、图3)此外，对于格子设计的杆，在前壁上加入0.75 mm直径的排水孔，以便在后处理时清除样品中AM工艺产生的未固结粉末。（图3) AM的最终STL设计确认与比较铣削棒样品的尺寸相匹配。

图2

图3

选择性激光熔化(3D打印)和后处理

制备了用于医用级钛合金(Ti6Al4V)的增材制造STL设计。打印使用雷尼绍AM 400系统(雷尼绍PLS，格洛斯特郡，英国)的选择性激光熔化技术完成。3D打印机使用直径在30-50µm范围内的合金粉末，使用直径为70µm的400W激光，将最终的植入棒整合在250mm x 250mm x 250mm的构建体积内。机器打印时间为7小时6分钟，共制作了18个种植体棒(12个实体，6个内晶格)。

在打印过程之后，使用压缩空气清洁构建板上的植入棒。空气在建筑板上循环，通过排水孔，直到松散的粉末不能进一步排出。清除粉末后，植入棒暴露在真空炉中进行标准热处理，从构建板上取下，表面完成。使用手工工具将所有植入物条加工成抛光镜面光洁度(<1 μ m Ra)。（图4)最后的处理步骤包括使用ADEISS超声波清洗方法清洗所有植入体棒，去除任何残留的合金粉末和抛光剂。

图4

讨论

基于与原始患者模型的配合以及随后与假牙的配合，AM工作流制作的牙种植体棒都被评估为临床可接受的。（图5)基于可以从单个构建板制造的植入棒的数量，以及制造的总时间和成本，AM制造工作流程表明比传统的植入棒铣削有意义的优势。进一步的研究正在通过四点测试进行，并将很快发布。

图5

结论

固体和晶格结构牙种植体棒的增材制造工作流程表明增材制造是一种合适的，也许是一种更好的种植体棒制造工作流程。需要进一步的研究和衡量标准。应该探索提高成本节约、效率和可持续性的工作流程，不仅要改善患者体验，还要增强该专业的可持续性。

口腔健康欢迎这篇原创文章。

确认:Panthera Dental提供研磨种植体棒和模型。增材制造的所有设计、制造和后处理都由外科解决方案中心(ADEISS Inc.)的增材设计完成。Alien Milling Technologies提供Ivotion义齿。本研究由国际口腔种植医师大会(ICOI) IDREF资助。特别感谢Yara Hosein博士提供的超越一切的帮助。

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