本文作者：趙一嬌 王勇 單位：北京大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院

去除式加工技術(shù)

去除式加工技術(shù)（也稱減法加工技術(shù)）在工業(yè)上是指用車、銑、磨、削等方式將已成型好的材料固體坯料加工成所需形狀的方法?？谇挥脭?shù)控加工設(shè)備考慮到其加工對(duì)象為專用牙科材料，針對(duì)牙科材料特性和制作精度的要求，常采用銑和磨的加工方式［3-4］。數(shù)控加工（numericalcontrolmachining，簡(jiǎn)稱NC加工）是指用數(shù)字信息控制零件和刀具位移的機(jī)械加工方法?，F(xiàn)有商品化的牙科數(shù)控設(shè)備，根據(jù)其切削主軸的運(yùn)動(dòng)特性，可進(jìn)一步分為三軸、四軸、五軸等設(shè)備。這里軸的概念是指切削主軸的自由度數(shù)，主軸的自由度越多，靈活性越好，可加工模型的復(fù)雜程度也就越高。三軸數(shù)控設(shè)備適合批量加工倒凹面積小、形態(tài)相對(duì)規(guī)整的牙科模型（如基底冠橋）；四軸與五軸設(shè)備更適合加工精度要求高的復(fù)雜形態(tài)牙科模型（如解剖形態(tài)冠橋、種植基臺(tái)、正畸托槽等）。典型的牙科多軸設(shè)備有CEREC3D（SIRONA公司）、EVEREST（KAVO公司）、T1（WIELAND公司）、LAVA（3M公司）等。近些年，數(shù)控加工中心這種在工業(yè)上廣泛應(yīng)用的主流數(shù)控機(jī)床也逐漸引入到口腔領(lǐng)域，它是一種功能較全面、綜合加工能力較強(qiáng)的數(shù)控機(jī)床。

數(shù)控加工中心的特點(diǎn)是：機(jī)床設(shè)置有刀庫，刀庫中存放著不同數(shù)量的各種刀具或檢具；坯料一次裝夾后，數(shù)控系統(tǒng)能控制機(jī)床按不同的工序自動(dòng)選擇和更換刀具、檢具；機(jī)床可自動(dòng)改變主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量和刀具相對(duì)工件的運(yùn)動(dòng)軌跡及其它輔助功能，連續(xù)對(duì)工件各表面進(jìn)行多道工序的加工。整個(gè)加工過程，最大限度的降低了人手工操作的干預(yù)，大大提高了口腔假體的制造精度和生產(chǎn)效率。現(xiàn)有數(shù)控加工技術(shù)可加工的牙科材料包括牙科金屬（貴金屬、非貴金屬合金、純鈦）、玻璃陶瓷和臨時(shí)性復(fù)合樹脂材料，特別是一些傳統(tǒng)工藝很難加工或是無法加工的材料，比如氧化鋯陶瓷材料，數(shù)控加工技術(shù)也可以實(shí)現(xiàn)。在金屬及其合金材料的加工應(yīng)用方面，數(shù)控加工技術(shù)可用來制造金屬基底冠橋、覆蓋義齒連接桿、正畸用個(gè)性化托槽等；在陶瓷材料方面，近年來應(yīng)用廣泛的二次燒結(jié)軟質(zhì)氧化鋯材料是其主要的應(yīng)用領(lǐng)域，可制造氧化鋯基底冠橋、個(gè)性化種植基臺(tái)、一體化樁核等；針對(duì)CAD/CAM椅旁系統(tǒng)的配套材料—玻璃陶瓷，數(shù)控加工一直是其惟一加工方式，工藝上則以磨削為主，有別于其他材料的銑削工藝，可制造嵌體、瓷貼面以及解剖式全瓷冠；另外，應(yīng)用數(shù)控加工技術(shù)生產(chǎn)暫時(shí)性或永久性的牙科復(fù)合樹脂材料，可實(shí)現(xiàn)個(gè)性化的即刻修復(fù)體制作。

增量式加工技術(shù)

相對(duì)數(shù)控加工的“減法加工”技術(shù)，快速成型（rapidprototyping，RP）技術(shù)被稱為“加法加工”技術(shù)，即增量式加工技術(shù)。其原理是通過離散化將三維數(shù)字模型轉(zhuǎn)變?yōu)槎S數(shù)字模型的連續(xù)疊加，然后由程序控制按預(yù)先確定的順序?qū)⒊尚筒牧弦粚右粚佣逊e成型［5］。RP技術(shù)首先被應(yīng)用于航天工業(yè)，用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域最早始于20世紀(jì)90年代初。該技術(shù)最顯著的特點(diǎn)就是克服了傳統(tǒng)去除式加工技術(shù)的局限性，能夠在較短時(shí)間內(nèi)批量制造出各種復(fù)雜形態(tài)的工件，特別是對(duì)有內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)NC加工無法制造的工件，RP技術(shù)是較好的解決方案。RP技術(shù)的特性很好地適應(yīng)了口腔醫(yī)學(xué)假體及模型的復(fù)雜形態(tài)特征，加上其在加工速度、可靠性和成本等方面的優(yōu)勢(shì)，該類設(shè)備正在成為目前口腔假體及輔助裝置制造技術(shù)的強(qiáng)力手段［6-13］。目前，應(yīng)用于口腔醫(yī)學(xué)的RP技術(shù)主要有以下幾種：粉末材料選擇性激光燒結(jié)技術(shù)（selectivelasersintering，SLS）、粉末材料選擇性激光熔融制造技術(shù)（selectivelasermelting，SLM）、液態(tài)光敏樹脂選擇性固化技術(shù)（也稱立體印刷技術(shù)，stereolithographyapparatus，SLA）、熔融沉積制造（fuseddepositionmodeling，F(xiàn)DM）、三維打印技術(shù)（3Dprinting，3DP）、激光近形成型技術(shù)（laserengineerednetshaping，LENS）等。

SLS和SLM技術(shù)SLS和SLM技術(shù)的成型原理相似，都是在工作臺(tái)上逐層鋪粉，激光束在計(jì)算機(jī)的控制下按照分層截面輪廓信息對(duì)實(shí)心部分所在的粉末進(jìn)行熔融固化，逐漸形成各層輪廓，從而堆積成實(shí)體。SLS和SLM技術(shù)主要針對(duì)金屬及其合金材料，裝備有惰性氣體保護(hù)倉的設(shè)備還可熔融燒結(jié)純鈦粉末，成型出致密度較高的純鈦工件，很好的解決了純鈦鑄造缺陷的問題?，F(xiàn)有口腔SLS和SLM設(shè)備的成型精度比初期產(chǎn)品已有很大提高，成型精度可達(dá)到20μm左右，完全可以滿足口腔臨床對(duì)制造精度的要求。但對(duì)于成型大尺寸修復(fù)體（如多單位基底橋），由于加工過程缺乏足夠的外周剛性約束，金屬成型過程中的殘余應(yīng)力可能會(huì)導(dǎo)致形變，影響精度。往往通過增加支撐分散應(yīng)力、分段成形和軟件預(yù)補(bǔ)償?shù)燃夹g(shù)加以改善。此外，SLS和SLM設(shè)備的可成型空間往往較大，適合于批量化的大規(guī)模生產(chǎn)，制造效率也較數(shù)控加工好。SLS和SLM技術(shù)在口腔醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的主要應(yīng)用包括：金屬（包括純鈦及鈦合金）基底冠橋、CAD設(shè)計(jì)的可摘局部義齒支架、外科手術(shù)用鈦板以及正畸個(gè)性化托槽的數(shù)字化制造。典型的設(shè)備有EOSM270（德國(guó)EOS公司），國(guó)內(nèi)在此方面也有初步的研發(fā)成果。SLA技術(shù)SLA技術(shù)成型原理是使用光源（激光或可見光）投射，分層選擇性地固化液槽中的液態(tài)光敏樹脂，使逐層固化堆積成型。SLA技術(shù)主要針對(duì)復(fù)合樹脂類材料的特性而研制，現(xiàn)有技術(shù)的成型精度往往比SLS和SLM技術(shù)略高，可達(dá)到10～20μm的精度，但現(xiàn)有應(yīng)用于口腔材料的設(shè)備成型尺寸沒有SLS和SLM設(shè)備寬裕，適合制造小批量小尺寸的口腔假體和模型。另外，現(xiàn)有SLA設(shè)備中配備有口腔生物性材料的還為數(shù)不多。

SLA技術(shù)在口腔醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的主要應(yīng)用包括：鑄造用基底冠橋蠟型、贗復(fù)體蠟型的制造；外科、種植手術(shù)用導(dǎo)板的制造；外科手術(shù)三維診斷及術(shù)前規(guī)劃設(shè)計(jì)模型的制造；牙周夾板、可摘義齒樹脂基托部分的快速制造。3DP技術(shù)3DP工作原理類似于噴墨式打印機(jī)的工作方式，采用逐點(diǎn)噴灑黏接劑來黏接粉末材料，或逐點(diǎn)噴灑樹脂液滴并同步光固化的方式，最后逐層堆積成型。其打印噴頭可以有2個(gè)或多個(gè)，可同時(shí)噴射1種或多種材料，因此有較高的成型速度。這種技術(shù)的成型精度與SLA技術(shù)相近，最高可達(dá)到15μm左右，成型空間尺寸也與SLA設(shè)備近似，同樣適用于小批量小型工件的制造。3DP技術(shù)可成型的粉末材料包括石膏粉末、部分金屬粉末，可用于打印牙科診斷用牙頜模型或用于制造CAD全口義齒陰型；可成型的液態(tài)樹脂光敏材料與SLA的材料近似，同樣可用于牙科鑄造用蠟型、頜骨支架功能性替代體、顏面部贗復(fù)體（義耳、義鼻、義眼）、隱形正畸矯治器、手術(shù)導(dǎo)板等治療輔助裝置的制造。此外，3DP技術(shù)目前也正在用于三維生物打印，選擇與機(jī)器相適應(yīng)的生物支架材料以及細(xì)胞，要同步打印形態(tài)具有一定空間形態(tài)和細(xì)胞分布的三維生物體，可用于組織工程（如頜骨、牙齒）的重建或再生。