本文作者：趙一嬌 王勇 單位：北京大學口腔醫學院

去除式加工技術

去除式加工技術（也稱減法加工技術）在工業上是指用車、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。口腔用數控加工設備考慮到其加工對象為專用牙科材料，針對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］。數控加工（numericalcontrolmachining，簡稱NC加工）是指用數字信息控制零件和刀具位移的機械加工方法。現有商品化的牙科數控設備，根據其切削主軸的運動特性，可進一步分為三軸、四軸、五軸等設備。這里軸的概念是指切削主軸的自由度數，主軸的自由度越多，靈活性越好，可加工模型的復雜程度也就越高。三軸數控設備適合批量加工倒凹面積小、形態相對規整的牙科模型（如基底冠橋）；四軸與五軸設備更適合加工精度要求高的復雜形態牙科模型（如解剖形態冠橋、種植基臺、正畸托槽等）。典型的牙科多軸設備有CEREC3D（SIRONA公司）、EVEREST（KAVO公司）、T1（WIELAND公司）、LAVA（3M公司）等。近些年，數控加工中心這種在工業上廣泛應用的主流數控機床也逐漸引入到口腔領域，它是一種功能較全面、綜合加工能力較強的數控機床。

數控加工中心的特點是：機床設置有刀庫，刀庫中存放著不同數量的各種刀具或檢具；坯料一次裝夾后，數控系統能控制機床按不同的工序自動選擇和更換刀具、檢具；機床可自動改變主軸轉速、進給量和刀具相對工件的運動軌跡及其它輔助功能，連續對工件各表面進行多道工序的加工。整個加工過程，最大限度的降低了人手工操作的干預，大大提高了口腔假體的制造精度和生產效率。現有數控加工技術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）、玻璃陶瓷和臨時性復合樹脂材料，特別是一些傳統工藝很難加工或是無法加工的材料，比如氧化鋯陶瓷材料，數控加工技術也可以實現。在金屬及其合金材料的加工應用方面，數控加工技術可用來制造金屬基底冠橋、覆蓋義齒連接桿、正畸用個性化托槽等；在陶瓷材料方面，近年來應用廣泛的二次燒結軟質氧化鋯材料是其主要的應用領域，可制造氧化鋯基底冠橋、個性化種植基臺、一體化樁核等；針對CAD/CAM椅旁系統的配套材料—玻璃陶瓷，數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，應用數控加工技術生產暫時性或永久性的牙科復合樹脂材料，可實現個性化的即刻修復體制作。

增量式加工技術

相對數控加工的“減法加工”技術，快速成型（rapidprototyping，RP）技術被稱為“加法加工”技術，即增量式加工技術。其原理是通過離散化將三維數字模型轉變為二維數字模型的連續疊加，然后由程序控制按預先確定的順序將成型材料一層一層堆積成型［5］。RP技術首先被應用于航天工業，用于醫學領域最早始于20世紀90年代初。該技術最顯著的特點就是克服了傳統去除式加工技術的局限性，能夠在較短時間內批量制造出各種復雜形態的工件，特別是對有內部結構設計的傳統NC加工無法制造的工件，RP技術是較好的解決方案。RP技術的特性很好地適應了口腔醫學假體及模型的復雜形態特征，加上其在加工速度、可靠性和成本等方面的優勢，該類設備正在成為目前口腔假體及輔助裝置制造技術的強力手段［6-13］。目前，應用于口腔醫學的RP技術主要有以下幾種：粉末材料選擇性激光燒結技術（selectivelasersintering，SLS）、粉末材料選擇性激光熔融制造技術（selectivelasermelting，SLM）、液態光敏樹脂選擇性固化技術（也稱立體印刷技術，stereolithographyapparatus，SLA）、熔融沉積制造（fuseddepositionmodeling，FDM）、三維打印技術（3Dprinting，3DP）、激光近形成型技術（laserengineerednetshaping，LENS）等。

SLS和SLM技術SLS和SLM技術的成型原理相似，都是在工作臺上逐層鋪粉，激光束在計算機的控制下按照分層截面輪廓信息對實心部分所在的粉末進行熔融固化，逐漸形成各層輪廓，從而堆積成實體。SLS和SLM技術主要針對金屬及其合金材料，裝備有惰性氣體保護倉的設備還可熔融燒結純鈦粉末，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。現有口腔SLS和SLM設備的成型精度比初期產品已有很大提高，成型精度可達到20μm左右，完全可以滿足口腔臨床對制造精度的要求。但對于成型大尺寸修復體（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力可能會導致形變，影響精度。往往通過增加支撐分散應力、分段成形和軟件預補償等技術加以改善。此外，SLS和SLM設備的可成型空間往往較大，適合于批量化的大規模生產，制造效率也較數控加工好。SLS和SLM技術在口腔醫學領域的主要應用包括：金屬（包括純鈦及鈦合金）基底冠橋、CAD設計的可摘局部義齒支架、外科手術用鈦板以及正畸個性化托槽的數字化制造。典型的設備有EOSM270（德國EOS公司），國內在此方面也有初步的研發成果。SLA技術SLA技術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光敏樹脂，使逐層固化堆積成型。SLA技術主要針對復合樹脂類材料的特性而研制，現有技術的成型精度往往比SLS和SLM技術略高，可達到10～20μm的精度，但現有應用于口腔材料的設備成型尺寸沒有SLS和SLM設備寬裕，適合制造小批量小尺寸的口腔假體和模型。另外，現有SLA設備中配備有口腔生物性材料的還為數不多。

SLA技術在口腔醫學領域的主要應用包括：鑄造用基底冠橋蠟型、贗復體蠟型的制造；外科、種植手術用導板的制造；外科手術三維診斷及術前規劃設計模型的制造；牙周夾板、可摘義齒樹脂基托部分的快速制造。3DP技術3DP工作原理類似于噴墨式打印機的工作方式，采用逐點噴灑黏接劑來黏接粉末材料，或逐點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個或多個，可同時噴射1種或多種材料，因此有較高的成型速度。這種技術的成型精度與SLA技術相近，最高可達到15μm左右，成型空間尺寸也與SLA設備近似，同樣適用于小批量小型工件的制造。3DP技術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、顏面部贗復體（義耳、義鼻、義眼）、隱形正畸矯治器、手術導板等治療輔助裝置的制造。此外，3DP技術目前也正在用于三維生物打印，選擇與機器相適應的生物支架材料以及細胞，要同步打印形態具有一定空間形態和細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。