譚煥淳

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，各大領(lǐng)域的生產(chǎn)及相關(guān)技術(shù)均得到了完善，并取得了良的應(yīng)用效果，對(duì)我國社會(huì)的健康及持久性發(fā)展均起到了積極的推動(dòng)作用，醫(yī)療領(lǐng)域也在該形勢(shì)下得到了進(jìn)步，并衍生出很多先進(jìn)的醫(yī)療技術(shù)，3D金屬打義齒工藝便是其中一種，已經(jīng)在實(shí)際義齒打印臨床中得到了應(yīng)用，最大限度的滿足了義齒打印者們的需求。3D金屬打印在某些方面還有些不足，與CNC加工相比還選擇一些風(fēng)險(xiǎn)，所以在使用前需要找到相應(yīng)的義齒工藝控制風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，以避免和減少3D義齒打印中各種風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生，從而影響使用者的體驗(yàn)效果。對(duì)此，本文根據(jù)自己對(duì)3D金屬打印義齒工藝的了解，詳細(xì)分析了3D金屬打印義齒工藝控制風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，希望能夠?qū)ο嚓P(guān)工作者提供一定的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：3D金屬打??；義齒工藝；控制風(fēng)險(xiǎn)

3D金屬打印就是像打印機(jī)一樣打印三維金屬物體.比如齒輪等等.3D打印金屬的性能在某些領(lǐng)域已經(jīng)接近甚至超越傳統(tǒng)的常規(guī)加工。從材料角度講，傳統(tǒng)常規(guī)工藝采用原始的液體、固體、粉末等材料，材料本身無特殊處理；而3D打印使用的金屬粉末材料，是經(jīng)過特殊處理的，加入了更多成分元素，已經(jīng)具有了屈伸強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度、延伸率、楊氏模量、硬度、斷裂拉伸界點(diǎn)、熱膨脹系數(shù)、彈性模數(shù)、熔度范圍、耐腐蝕性、粘合強(qiáng)度等幾十項(xiàng)指標(biāo)。而此類材料的性能是經(jīng)過研究、測(cè)試、引用，已經(jīng)證明是符合結(jié)構(gòu)件的需求，但實(shí)際的3D金屬打印中要注意3D金屬打印義齒工藝控制風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，以保證3D金屬打印的高效性。

1、3D金屬打印義齒工藝形成、應(yīng)用及控制

首先是第一個(gè)層次，指塑料以及陶瓷等材料的應(yīng)用，這中材料在當(dāng)前的應(yīng)用是相對(duì)較為廣泛的，正如模型的快速成型、零部件的快速構(gòu)造以及光固化樹脂的廣泛使用等。

其次是第二層次，也是我們常見的金屬材料使用，因?yàn)橛邢冗M(jìn)的3D打印制造工藝，能夠適應(yīng)多種不同且復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，所以在這里，可以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)技術(shù)中無法制造或者成功率比較低的復(fù)雜結(jié)構(gòu)金屬，從金屬材料的整體發(fā)展情況來看，已經(jīng)大致完成了全涵蓋，其中包括有純鈦、 TiAl64V、鈷鉻合金、不銹鋼等金屬材料，除此之外，傳統(tǒng)技術(shù)中根本無法實(shí)現(xiàn)的不同合金粉熔煉技術(shù)，也在這里實(shí)現(xiàn)，可說是開創(chuàng)了一個(gè)新的里程碑[1]。

最后也是第三層次，生物材料的利用，借助生物墨水技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)低溫環(huán)境，在水凝膠的基層處打印適合培養(yǎng)的組織細(xì)胞，然后通過反復(fù)打印，最終得出需要的組織器官，這種先進(jìn)的生物技術(shù)，當(dāng)前最成熟的應(yīng)該是美國的oganovo 公司，他們成功研制出了生物肝臟器官，目前也已經(jīng)試用在了商業(yè)藥物臨床測(cè)試方面[2]。

但是當(dāng)前的組織微循壞技術(shù)的大難題一直沒有得到有效解決，所以生物技術(shù)一直不能使用在人體組織的臨床試驗(yàn)。雖然當(dāng)前的技術(shù)存在局限，但是這項(xiàng)技術(shù)本身的優(yōu)越性以及未來的發(fā)展前景都是極為可觀的。 當(dāng)前環(huán)境，先進(jìn)的3D打印方式已經(jīng)改變的原本的少品種、大批量的短板，現(xiàn)在的市場(chǎng)已經(jīng)轉(zhuǎn)向了多品種、小批量、定制化的特點(diǎn)，與當(dāng)前的社會(huì)需求相對(duì)應(yīng)，符合定制義齒的特點(diǎn)高度。

當(dāng)3D打印技術(shù)早定制化義齒領(lǐng)域發(fā)展的時(shí)候，將會(huì)給這一領(lǐng)域帶去巨大的推進(jìn)作用?，F(xiàn)如今的，定制義齒的工序繁多，需要大量的人工去滿足，比如從一個(gè)病人得到需要的膠膜后，很多患者在使用這一材料時(shí)會(huì)產(chǎn)生過敏現(xiàn)象，這種情況的產(chǎn)生就會(huì)降低患者的體驗(yàn)，取膜的過程也哦是復(fù)雜的，消毒，石育取模，種釘?shù)扔兄徽坠ば?，但是工序眾多，人工成本達(dá)，造成的影響也深遠(yuǎn)，人工操作容易出現(xiàn)精度不足的缺陷。再加上當(dāng)前人工成本的顯著提升，患者對(duì)產(chǎn)品精準(zhǔn)化要求也在不斷提高，這種態(tài)勢(shì)下，定制義齒的出現(xiàn)正好適應(yīng)了市場(chǎng)的需求[3]。

現(xiàn)下3D打印金屬工藝有以下幾種方式：激光選區(qū)熔化 SLS、激光粉末熔覆 SLM；材料有鈷鉻合金粉未， tial64v，純鈦粉；整個(gè)過程也完全數(shù)字化。

2、3D金屬打印義齒工藝——工藝原理、圖像處理、生產(chǎn)制造

2.1 激光選區(qū)熔融的工藝原理

利用大功率激光器的高溫特性，瞬時(shí)加熱金屬粉未顆粒，使顆粒熔化，然后極速冷卻，從而達(dá)到快速成型目的

2.2 圖像處理

第一，傳統(tǒng)方法：使用口嚼蠟取模，但有些患者在取模過程中對(duì)蠟過敏，嘔吐，帶有很強(qiáng)的不適應(yīng)性，用戶體驗(yàn)不好；第二，數(shù)字化口腔掃描方法：具有便捷和迅速的特點(diǎn)，即使用口腔CT掃描在2-3 分鐘內(nèi)完成掃描[4]。

2.3 生產(chǎn)制造

生產(chǎn)制造時(shí)要注意各種參數(shù)的調(diào)整、驗(yàn)證及確認(rèn)，主要包括以下幾個(gè)參數(shù)：

①激光參數(shù)：主要包括了激光功率（首層和第二層）、光束質(zhì)量和光斑直徑等；②機(jī)械運(yùn)動(dòng)參數(shù)：主要包括了鋪粉平穩(wěn)度、加工層厚、鋪粉層厚、升降臺(tái)下降精度、鋪粉機(jī)構(gòu)回轉(zhuǎn)偏心量等；③掃描參數(shù)：主要包括掃描速度（首層和第二層）、掃描間距和搭接率等；④粉末特性：主要包括粉末粒徑分布、流動(dòng)性和松裝密度等；⑤成型環(huán)境：主要包括粉床預(yù)熱溫度、濕度和含氧量等；⑥不同結(jié)構(gòu)產(chǎn)品及其參數(shù)：產(chǎn)品主要包括純多孔結(jié)構(gòu)和有懸垂結(jié)構(gòu)等產(chǎn)品，參數(shù)包括孔隙率、表面粗糙度和切片厚度等；⑦后處理參數(shù)：后期處理內(nèi)容包括清洗和熱處理，參數(shù)包括拋光參數(shù)和上瓷參數(shù)等[5]。

3、3D金屬打印義齒工藝過程的驗(yàn)證確認(rèn)流程及風(fēng)險(xiǎn)控制

3.1確認(rèn)流程

安裝驗(yàn)證確認(rèn)→運(yùn)行確認(rèn)→性能確認(rèn)，其中安裝驗(yàn)證確認(rèn)的主要內(nèi)容包括激光、電子束源、機(jī)械運(yùn)動(dòng)等參數(shù)；運(yùn)行確認(rèn)包括掃描參數(shù)和粉末特性兩項(xiàng)內(nèi)容；性能確認(rèn)則是義齒打印功能。此外，還需要對(duì)以下幾點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行確認(rèn)：

第一，產(chǎn)品金相組織結(jié)構(gòu)確認(rèn)：主要確認(rèn)激光加工工藝?yán)鋮s快、熔覆道樣塊是否達(dá)標(biāo)和相互連續(xù)等；第二，力學(xué)性能確認(rèn)：主要包括拉伸、抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、延伸率、致密度等確認(rèn)內(nèi)容；第三，尺寸性能確認(rèn)：主要通過彎曲試驗(yàn)，對(duì)尺寸等進(jìn)行確認(rèn)[6]。

3.2失效風(fēng)險(xiǎn)分析

主要對(duì)3D金屬打印義齒工藝操作中的球化、粉末潰散、熱應(yīng)力變形和裂紋等進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析，以找出產(chǎn)品的缺陷，然后根據(jù)相應(yīng)的工藝參數(shù)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)進(jìn)行控制及預(yù)防，最后進(jìn)行再驗(yàn)證確認(rèn)，具體驗(yàn)證確及控制措施如下：

第一，工藝過程再驗(yàn)證確認(rèn)：相關(guān)技術(shù)人員要對(duì)3D金屬打印義齒工藝操作中的參數(shù)變化進(jìn)行驗(yàn)證，以確認(rèn)功率衰權(quán)減和機(jī)構(gòu)磨損等變化情況，相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)控制措施是：每一年都對(duì)義齒工藝進(jìn)行再驗(yàn)證確認(rèn)。第二，工藝日常監(jiān)測(cè)：主要是指對(duì)3D金屬打印義齒工藝日常操作中的生產(chǎn)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)的內(nèi)容包括激光、機(jī)械運(yùn)動(dòng)、掃描等參數(shù)。第三，設(shè)備維護(hù)：要定期對(duì)3D金屬打印義齒工藝操作中所使用的各種設(shè)備進(jìn)行定期檢查和維護(hù)，諸如壓縮空氣過濾系統(tǒng)、粉床等設(shè)備，并根據(jù)實(shí)際需要制定相應(yīng)的設(shè)備批號(hào)管理制度，以保證設(shè)備得到科學(xué)性管理。第四，留樣管理：即要按照國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)每一爐都進(jìn)行爐樣塊留樣保存，為以后義齒工藝的改進(jìn)提供重要的實(shí)驗(yàn)樣本[7]。

4、結(jié)語

總而言之，3D打印是目前較為先進(jìn)的現(xiàn)代乎技術(shù)，在各大領(lǐng)域中均得到了應(yīng)用，其中應(yīng)用最為廣泛的便是醫(yī)療領(lǐng)域，被很多國家成為當(dāng)代偉大發(fā)明之一，與著名的“互聯(lián)網(wǎng)”、“蒸汽機(jī)”等時(shí)代性發(fā)明的影響力一樣大，已經(jīng)引來起來一股時(shí)代潮流。3D金屬打印義齒工藝是3D打印技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域中的應(yīng)用體現(xiàn)，具有制造過程復(fù)雜、打印效果好、工藝類型多樣化及生產(chǎn)材料多樣化等特點(diǎn)，故在醫(yī)療等領(lǐng)域均得到了重視及關(guān)注。應(yīng)用3D金屬打印義齒工藝技術(shù)時(shí)不僅要掌握最基本的3D打印技術(shù)，還需要熟練掌握各種義齒工藝，并對(duì)3D金屬打印義齒工藝控制風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)進(jìn)行了解，以保證3D金屬打印義齒的有效性。所以上文先對(duì)3D金屬打印義齒工藝的形成及應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)分析，然后分析了3D金屬打印義齒工藝——工藝原理、圖像處理、生產(chǎn)制造，最后探討了3D金屬打印義齒工藝過程的驗(yàn)證確認(rèn)流程及風(fēng)險(xiǎn)控制。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫世杰.以色列XJet有限公司展示首創(chuàng)的可噴射納米顆粒的3D金屬打印系統(tǒng)[J].粉末冶金工業(yè)，2017，27（01）：74.

[2].3D Systems發(fā)布新型高精度，高效金屬打印設(shè)備 ProX～（TM） DMP 320[J].模具制造，2016，16（02）：34-35.

[3]譚麗斌，余心宏.3D打印技術(shù)在金屬成形領(lǐng)域的應(yīng)用和展望[J].精密成形工程，2015，7（06）：58-64.

[4]本刊輯.可重復(fù)使用的3D金屬打印基板助力成本降低[J].廣東印刷，2015（04）：11.

[5]科苑.中科院液態(tài)3D金屬打印及功能器件制造技術(shù)獲進(jìn)展[J].軍民兩用技術(shù)與產(chǎn)品，2014（18）：25.