加法制造钛可移动部分假肢的使用粘结剂喷射技术:一个简单的研究报告
- 假牙修复术/牙科材料科学学系研究所牙科学,萨尔格学院,Goteborg,瑞典哥德堡大学
摘要目的:本研究的目的是测量表面粗糙度和比较的适合钴铬选择性激光熔可移动部分假牙框架和钛粘合剂喷射可移动部分假牙框架。
材料与方法:可移动部分假肢的设计框架使用3型软件,之后,一个框架是加法制造与选择性激光熔化和钴铬钛使用粘结剂喷射技术。框架的重量测量,表面参数Sa、Sds、特别提款权被白光干涉法测量。分析了适合框架使用目视检查和紧迫的测试。
结果:框架的重量在他们时代国家对钴铬为15.66 g和7.43 g和钛,分别。完成和抛光后,钴铬框架的外表面显示高光泽和光滑的表面,在Sa和特别提款权参数值较低。目视检查显示空白的钛框架,和紧迫的测试检测到运动大于0.5毫米的材料。
结论:Ti框架显示更高的表面粗糙度和剩下乏善可陈抛光后完成。此外,钛框架的不是临床可接受的。钛的加法制造粘结剂喷射技术需要改进或调整设置用于临床可移动部分假牙。钴铬框架由选择性激光熔化显示一个可接受的临床适应和表面粗糙度。
介绍
金属框架的可移动部分假牙(rpd)使用脱蜡技术一直是捏造的,这是一个艰苦的,人工,材料,和耗时的过程,涉及几个步骤容易发生错误(陆克文和陆克文,2001;利马et al ., 2014)。计算机辅助设计/计算机辅助制造(CAD / CAM)技术制造的固定牙假体发达,用于牙科超过30年(宫崎骏et al ., 2009)。rpd制造的,这种技术是相对较新。CAD / CAM技术的发展领域的rpd,一开始,由于缺乏有限的专用CAD软件能够支持数字测量和设计,和缺乏适当的制造技术(威廉姆斯et al ., 2004)。rpd制造的金属框架,包括具有复杂形状的组件,必须瘦,减去法不是一个合适的选择。不容易把复杂的形状和/或削弱地区。磨硬金属需要重切削力的有效物质去除。这些切割条件导致过度振动和产生工件的热应力和机械应力,从而导致空间扭曲,特别是在薄的部分。加法制造(AM)的优点是能够生产大型对象表面不规则,削弱了,空洞,空洞的形态,这使得它更适合制造金属RPD框架。被动的制造技术,由于缺乏迫使应用程序和机器的振动在工件的生产,使生产的精致和薄结构。浪费了原材料的数量在这个技术还远低于传统工艺(Abduo et al ., 2014;利马et al ., 2014;Barazanchi et al ., 2017;Ohkubo et al ., 2017)。问题是技术制造的牙科金属对象是打印对象只剩下一个粗糙表面多减去或脱蜡技术制造的对象(费尔南德斯et al ., 2014;Ohkubo et al ., 2017)。表面粗糙度有所不同是处理技术也受到工艺参数在构建过程中使用(香港et al ., 2016;Fousova et al ., 2018)。
近年来,研究和开发的特定软件设计RPD一起评估很RPD制造技术已成为可能由CAD / CAM设计和制造RPD框架(利马et al ., 2014)。设计CAD提供优势,如自动测定的建议插入的道路,几乎即时消除不必要的削弱了,制造一个虚拟的模式在更快的时间内实现比使用传统的脱蜡技术(汉et al ., 2010)。
可移动的第一金属框架设计产生的局部义齿CAD,加法制造技术epoxy-based和acrylate-based聚合物祭祀模式。祭祀模式是投资和演员(威廉姆斯et al ., 2004;Eggbeer et al ., 2005)。发现有限元(SLA)是最合适的选择的添加剂过程牺牲epoxy-based树脂的制造模式,产生令人满意的铸造结果(Eggbeer et al ., 2005)。进一步发展CAD / CAM和RPD添加剂技术框架制造是通过省略铸造阶段。RPD的直接制造金属框架的钴铬合金(CoCr)是直接从CAD数据和选择性激光熔化(SLM)技术(理查德·比布et al ., 2006;威廉姆斯et al ., 2006)。
评价适合RPD框架,视觉检查和提出了紧迫的测试和描述为测试常用的临床实践并接受。例如,咬合的压力检测是否有运动,休息和适应的扣子和僵化的牙齿评估视觉元素(Eggbeer et al ., 2005;汉et al ., 2010;你们et al ., 2017)。RPD框架CoCr CAD, SLA或获得的SLM技术显示一个可接受的临床健康,比得上框架脱蜡技术制作的,当主观评价视觉检查和压力测试(理查德·比布et al ., 2006;龙头r . j . et al ., 2006;威廉姆斯et al ., 2006;你们et al ., 2017)。
我(Ti)钛粉生产移动牙科应用程序已经尝试(谭et al ., 2019)。金泽等人捏造一个钛合金框架为上颌义齿使用SLM技术,发现只有小内部差距在腭框架放在石头主模型。然而,他们也表示,还需要更多的精确拟合评价(金泽et al ., 2014)。由于其低密度,钛比CoCr RPD RPD更轻,因此更适用于大型RPD框架来为病人提供更多的安慰。钛的其他优点包括优秀的耐蚀性和生物相容性(Ohkubo et al ., 2008;Ohkubo et al ., 2017)。
RPD框架的表面粗糙度在一些研究报告主要分析建立的表面或钩。在这些研究中,铸CoCr据报道Ra值的9.96 - -10.15μm扣手臂和2.4 - -2.5休息μm (鹿岛建设et al ., 2016;醒来时et al ., 2017;鸟居et al ., 2018)。SLM CoCr的表面粗糙度是影响构建角度:90°角Ra值低于0°和45°,2.37 - -10.22μm扣臂(鹿岛建设et al ., 2016;Kittikundecha et al ., 2019)。
构建RPD SLM机框架,支持构建所需足够的支持材料,防止崩溃。此外,支持作为热导体材料融化和凝固在构建过程中。支持不足可能会导致不完整的部分或热卷越小,这可能导致构建失败。支持手动或自动设计和制造以及对象。当完成构建过程,支持结构与刀具切除。为了避免粗加工产生的支持结构或损害的风险的配合面RPD框架的支持,支持的面向框架是这样避免了配合面(理查德·比布et al ., 2006;威廉姆斯et al ., 2006;汉et al ., 2010)。尽管承诺更快的“数字工作流”与CAD / CAM技术比脱蜡技术在制作rpd,的支持结构耗时(Alharbi et al ., 2016;坎贝尔et al ., 2017)。本研究的目的是测量表面粗糙度和比较的适合CoCr SLM RPD框架和Ti粘合剂喷射RPD框架。
方法
IV型牙科石模型的部分无齿的上颌前牙24,剩余17日和18从硅模具了。一个有经验的牙科技师使用实验室扫描仪扫描的石头模型(丹麦哥本哈根D700 3形状),和一个适当的框架的RPD适合石头模型使用CAD设计(牙科经理,3形状,哥本哈根丹麦)。虚拟测量执行一个建议的理想路径插入了,多余的削弱了被封锁,适当的组件RPD框架的设计和组件组合起来以形成RPD框架。额外的手工材料应用于小连接器实现不同组件之间的平稳过渡。RPD框架的设计数据保存为一个STL文件。文件被发送到生产中心(Forstec开厂,马尔默,瑞典)的制造CoCr金属框架使用SLM技术(CoCr Mediloy S-Co。有限公司63.9%,Cr 24.7 W 5.4%,钼5.0%,如果1.0%;粒度10-45μm。Bego、不来梅、德国),数字制造的金属(Hoganas、瑞典)Ti RPD框架与数字金属P2500粘结剂喷射技术(Ti合金数字ISO 22068。艾尔·6%,V 4%,氧< 0.30%,碳< 0.20%)。
这两个框架都重规模数字(索特精密平衡再保险2012)和test-fitted石头模型在他们的时代。这两个框架进行分析为适合的石头表面粗糙度和评估模型。配合表面分析和评价之前,框架很仔细的凹版表面处理的小圆钻切除时代表层。当新鲜金属主观可以看到在表层的删除,没有进行进一步治疗。的外表面框架完成和抛光使用传统方法(利马et al ., 2014):删除时代粗糙表面的研磨与碳化钨磨坊主(陆克文和陆克文,2001)与精细研磨和抛光橡胶轮子(从以前的磨削过程移除刮痕)(宫崎骏et al ., 2009),其次是细抛光橡胶轮子的使用,最终抛光刷,抛光膏。当没有进一步改善表面平滑度可以观察到的主观,修整和抛光终止。的网格基础框架都毫发未损。
表面分析
表面粗糙度是研究利用白光干涉法(智能WLI-extended光学三维表面测量系统GBS, mbH,尔,德国),和软件被用来执行表面测量和评估测量(smartVIS 3 d /山地图,数字冲浪,法国)。四个被随机选中任意区域:区域的表面准备凹版,框架的外表面,凹版和外表面网格的基地。每个测量有一个大小为360×226μm。数值描述,选择参数Sa、Sds、特别提款权(ISO 25178)。算术平均Sa(μm)表面的粗糙度。Sds(1 /μm2)描述了单位面积密度的峰值。特别提款权(%)代表了发达的表面面积比。
评估健康
完成和抛光框架test-fitted石头模型。如果需要,任何必要的调整都是采用碳化钨钻头适合石头的框架模型。目视检查和紧迫的测试是用来评估适合的框架、方法已被用于分析RPD框架的适合石头模型在先前的研究(Eggbeer et al ., 2005;汉et al ., 2010;你们et al ., 2017)。基于提出的rpd临床评价方法弗兰克et al . (2000),两个修改类别被用于本研究评估的框架(利马et al ., 2014):目视检查,是否所有刚性元素接触牙齿(陆克文和陆克文,2001),基本支持的程度,观察运动的程度,当施加压力到最前框架之间的接触点和石头的牙齿。基本支持分为少或0.5毫米以上的运动。石头的框架模型的适应是由一位有经验的评估牙科技师拥有超过20年的工作经验在制造的可移动的假牙。
结果
CoCr框架从生产中心交付与支持结构切除;因此,在删除没有额外的实验室,是需要时间的。修整和抛光CoCr和钛框架会在他们交付。CoCr框架有15.66克的重量,和Ti框架有一个重量7.43克的时代。
表面分析
视觉的时代表面钛框架有一个细均匀谷粒状,虽然CoCr框架出现粗糙表面的小孔和小伙子分布在表面(图1)。然而,时代CoCr框架表面更容易、更快捷删除在磨削比钛框架。两个框架显示行式分布的毛孔的外部边界外表面。移除这些需要额外的研磨和抛光在这两种情况下,特别是在钛试样。完成和抛光后,CoCr框架的外表面显示高光泽和光滑的皮肤。这个理想的表面光洁度与钛框架尚未实现。尽管广泛的外表面抛光钛框架被处决,表面完成乏善可陈了。的粗糙度值两个框架列出了白光干涉法表1。
评估健康
CoCr框架很容易适合石头模型,和之后的时代表面,不需要进一步的调整。钛框架不适合石头模型和调整与碳化钨钻头必须做小的连接器,牙带,互惠的手臂可能是合适的。
视觉检查和紧迫的测试结果CoCr和Ti框架,分别提出了表2。的适合CoCr框架被评为临床可接受的。Ti的适合框架被评为不是临床可接受(图2)。
讨论
本研究的目的是调查如果一个加法制造技术产生RPD金属框架相比,钛可以使用SLM CoCr框架制造技术。钛框架8 g比CoCr框架轻,最有可能由于钛的低密度。这两个框架都是没有结构支持,但还需要更多的时间作出调整适应和抛光的Ti框架,和适合仍然没有达到临床接受和外表面留下乏善可陈。
这些主观的研究结果也与表面分析的结果一致。CoCr框架的外表面Sa和特别提款权平均值低于钛框架的外表面,而Sds值较高。这表明CoCr框架的表面粗糙度是低于钛框架。特别提款权的价值越低CoCr指出这样一个事实,虽然外表面单位面积上的山峰被数的数量高于钛框架的单位面积上的山峰,山峰和山谷没有偏离平均表面平面。凹印CoCr表面粗糙度值给出了低于凹版表面钛框架。钛网基地外的粗糙度值和凹版表面还暗示该框架的表面粗糙度较高的时代。
由于主观性质的评估方法来评估框架的适合在目前的研究中,结果不应直接与其他研究的结果。其他研究使用类似的主观评价方法为评估的准确性符合本研究中使用的方法找到了适合CoCr RPD框架制作使用CAD / CAM SLM技术好还是满意的健康(Eggbeer et al ., 2005;汉et al ., 2010)。你们et al。(2017)评估的临床适应CoCr RPD框架通过目视检查和紧迫的测试和硅的印象材料用于咬合的休息座椅适应的定量评价。他们发现,尽管平均差距咬合的休息和其他座位的SLM rpd明显大于熔模铸造组织,满足临床需求的SLM rpd当评估通过目视检查和紧迫的测试。使用光学显微镜,阿诺德et al . (2018)评估适合RPD钩捏造通过五种不同的方法:SLA(浆料),SLM(直接),脱蜡技术,两种类型的减去(直接和浆料)方法。在测量之前,框架设计被评为主观和稳定性。直接和间接的框架是组织显示减少横向稳定和矢状运动。此外,暂留扣子所使用的是技术表现出最高的差异。在制造过程中,构建取向,层厚度等工艺参数的准确性影响印刷部分(Kulkarni et al ., 2000;Alharbi et al ., 2016;Maamoun et al ., 2018)。在生产过程中使用这些参数的设置可以减少稳定的原因发现AM-produced框架。
除了这一事实每个技术都有自己的固有的加工精度(Alharbi et al ., 2017),使用工艺参数变化两者之间制造技术研究了在目前的研究也可以解释的差异这两个框架之间的健康和稳定。正在构建过程中,模型等功能过剩或削弱了需要支持通过构建材料本身或支持结构来防止构建材料崩溃(刘et al ., 2006)。支持不足也可能导致零件的变形由于热应力越小,导致不受支持的部分变形(泰姬et al ., 2011)。支持不足可能是另一个原因与Ti框架下适合观察到在目前的研究。另外,可能导致材料内部的残余应力翘曲post-build。易于处理构建材料不同金属之间的不同,以及处理CoCr被报道为容易控制相比,钛(Kruth et al ., 2005;Vandenbroucke Kruth, 2007)。因此,CoCr框架产生的是技术(数字金属P2500粘结剂喷射技术)使用不支持结构和检查在本研究可能显示一个更好的选择比钛框架。
支持结构已报告增加表面粗糙度在接触点的部分生产,延长完成所需的时间和抛光(Kulkarni et al ., 2000;Alharbi et al ., 2016)。不过,观察低粗糙度CoCr框架,完成所需的时间和抛光是短于Ti的框架。AM-fabricated零件的表面质量一直受到观察构建取向,层厚度和过程参数设置(Vandenbroucke Kruth, 2007;香港et al ., 2016由不同AM-processing)和技术(Fousova et al ., 2018)。正如前面讨论的一样,使用不同的处理技术和变化过程中参数设置可以提供不同粗糙度的解释观察到的这两个框架之间的关系。使用CoCr和钛金属粉末生产两个SLM-fabricated对象,Vandenbroucke和Kruth (2007)发现,钛样品显示粗糙度高于CoCr样品即使使用较低的颗粒大小。这是解释为两种材料之间的物理性质的差异给CoCr更稳定的熔池。Antanasova et al . (2018)还发现,较高的表面粗糙度比CoCr SLM Ti样品制作的样品,但差异不显著。更高的表面粗糙度本研究观察的Ti框架可能是由于使用不同的制造技术,参数设置,或材料本身。
RPD框架在目前的研究没有用电解法抛光,程序通常用于修整和抛光的一部分RPD框架(Brudvik雷蒙,1992)。如果用电解法抛光,Ti框架可以获得一个平滑的表面。另一方面,Kevser艾登(1991)发现,实现了平滑的用电解法抛光对象依赖于表面光洁度过程前,这表明CoCr框架仍将获得更高的平滑。由于电解抛光金属的损失可能会进一步恶化的适合钛框架(Brudvik雷蒙,1992)。框架的修整和抛光进行了单独的工具,而是类似模式的叶片分布产生尽可能可比对表面的影响。修整和抛光过程由一个操作符使用相同的协议。不过,应用切削力的变化和大小可以影响的分布和深度划痕和削减,影响表面粗糙度的框架不同。
RPD框架在当下研究的设计没有任何咬合的休息或活动钩。这可能造成过度运动压力测试期间由于失去稳定性,这些可能是导致RPD部分。不过,CoCr框架实现了一个可接受的临床健康,表明SLM的制造工艺可以生产框架CoCr有足够健康。这项研究的结果表明,不同的方法是使用不同的金属的RPD框架可能产生不同程度的配合精度和表面粗糙度。
结论
Ti框架显示更高的表面粗糙度和剩下乏善可陈抛光后完成。此外,钛框架的不是临床可接受的。钛是粘结剂喷射技术需要改进或调整设置用于临床的可移动部分假牙。CoCr框架由选择性激光熔化显示一个可接受的临床适应和表面粗糙度。
数据可用性声明
最初的贡献提出了研究中都包含在本文/辅料,可以针对相应的作者进一步询问。
作者的贡献
所有作者列出了一大笔,直接和知识贡献的工作,批准发布。
资金
这项研究得到了威廉和玛蒂娜·朗格科学基金会2017 - 1616。
的利益冲突
作者声明,这项研究是在没有进行任何商业或财务关系可能被视为一个潜在的利益冲突。
出版商的注意
本文表达的所有索赔仅代表作者,不一定代表的附属组织,或那些出版商编辑和评论员。任何产品,可以评估在这篇文章中,或声称,可能是由其制造商,不保证或认可的出版商。
确认
作者要感谢牙科技师Johan Oxby从TVG Dentalteknik (Lysekil、瑞典)扫描和假体的设计和牙科技师的汉斯Pehrson Svea Dentallab(瑞典哥德堡)协助健康评估。同时,安Wennerberg感谢指导表面测量。Forstec开放轧机(马尔默,瑞典)执行CoCr框架的构建和Hoganas数码金属(Hoganas、瑞典)钛框架。
引用
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关键词:假牙,部分、可移动、钛、钴、铬。加法制造
引用:Hagman C和Svanborg P(2022)加法制造钛可移动部分假肢的使用粘结剂喷射技术:一个简单的研究报告。前面。Manuf抛光工艺。2:863593。doi: 10.3389 / fmtec.2022.863593
收到:2022年1月27日;接受:2022年3月24日;
发表:2022年4月25日。
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Panagiotis Kyratsis西方大学马其顿,希腊版权©2022 Hagman和Svanborg。这是一个开放分布式根据文章知识共享归属许可(CC)。使用、分发或复制在其他论坛是允许的,提供了原始作者(年代)和著作权人(s)认为,最初发表在这个期刊引用,按照公认的学术实践。没有使用、分发或复制是不符合这些条件的允许。
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