光固化3D打印及其在齒科行業(yè)中的應(yīng)用

羅 燊， 徐 航， 章 婷， 全浩源， 朱曉群

(北京化工大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院， 北京 100029)

3D打印技術(shù)，又稱增材制造，是一種建立在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)及信息技術(shù)之上，以數(shù)字模型為基礎(chǔ)發(fā)展起來的新型制造技術(shù)，其主要采用分層加工和堆疊成型的方式實(shí)現(xiàn)三維實(shí)體的制造。經(jīng)過短短幾十年的發(fā)展，已經(jīng)產(chǎn)生了十幾種不同成型原理的3D打印技術(shù)。而其中光固化3D打印是最早出現(xiàn)的3D打印技術(shù)，且成熟度較高，這與光固化技術(shù)的特點(diǎn)密切相關(guān)。由于光的波長只有幾百納米，且在時(shí)間和空間上具有可控性，而光固化樹脂僅在光照下才從液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)，未受到光照的區(qū)域依舊保持液態(tài)，這些特性為光固化3D高精度打印奠定了良好的技術(shù)基礎(chǔ)[1]。上世紀(jì)70年代末到80年代初，有4位科學(xué)家提出利用連續(xù)層的選區(qū)固化產(chǎn)生三維實(shí)體的新思想，他們分別是美國3M公司的Alan J. Hebert(1978)、日本的小玉秀男(1980)、美國UVP公司的Charles W. Hull(1982)和日本的丸谷洋二(1983)，而只有美國科學(xué)家Charles Hull將該思想實(shí)現(xiàn)。1982年他和他所在的UVP公司成立了全球第一家3D打印設(shè)備生產(chǎn)公司——3D Systems公司，并于1988年發(fā)明了第一臺打印機(jī)——SLA-250(Stereolithogra-phy，液態(tài)樹脂固化或光固化)3D打印機(jī)，這是3D打印技術(shù)正式誕生的標(biāo)志。此后，許多新型3D打印技術(shù)相繼出現(xiàn)，光固化3D打印技術(shù)也得到飛速發(fā)展。

相較于其他3D打印技術(shù)，光固化3D打印技術(shù)有下列優(yōu)點(diǎn)：成型速度較快，系統(tǒng)工作相對穩(wěn)定；可打印尺寸范圍廣；尺寸精度高；表面質(zhì)量較好，適合做精細(xì)件；可制作結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜的模型；原材料利用率較高。

1 光固化3D打印技術(shù)的分類及其應(yīng)用領(lǐng)域

光固化3D打印擁有多種不同的打印技術(shù)，這些技術(shù)的差異主要是光源及其控制系統(tǒng)不同，包括發(fā)光光源種類、光源波長和圖案控制系統(tǒng)。就被打印的材料而言，光固化3D打印都是建立在光固化原理之上，即材料都是從液態(tài)光敏樹脂(小分子或低聚物)變?yōu)楣虘B(tài)高分子三維網(wǎng)絡(luò)的過程。對于不同打印技術(shù)而言，材料本身并沒有本質(zhì)區(qū)別。除最早發(fā)明的SLA外，光固化3D打印相繼出現(xiàn)了若干新型打印技術(shù)，如DLP(digital light processing)、LCD(liquid crystal display)、雙光子打印技術(shù)、全息3D打印技術(shù)、CLIP(Layerless continuous liquid interface production，連續(xù)無分層液體界面提取)快速成型技術(shù)等。對于相同的材料，光控系統(tǒng)決定了打印的精度和打印效率。以下分別介紹各種光固化3D打印技術(shù)及其應(yīng)用。

1.1 SLA 打印技術(shù)

SLA技術(shù)，是最早出現(xiàn)并實(shí)現(xiàn)商品化的一種光固化快速成形技術(shù)，同時(shí)也是研究最深入、應(yīng)用最廣泛的快速成形技術(shù)之一。

1.1.1工作原理

光固化SLA打印機(jī)所用光源是激光器。由于激光器發(fā)射波長的可選擇性比較多，可以根據(jù)實(shí)際需要選擇合適波長。但是，長波較長，打印的精度會有所下降，需要引發(fā)劑的吸收波長也較長，而且長波長光引發(fā)劑可選的種類少、價(jià)格高，通常自身還帶有顏色。因此，考慮到材料成本等問題，通常選擇250～400 nm之間的波長。SLA打印技術(shù)的圖像控制是通過程序控制激光器的移動，將特定波長的激光聚焦到光固化液態(tài)材料表面，使之由點(diǎn)到線、由線到面照射液態(tài)材料使其凝固，完成一個(gè)層截面的打印。由步進(jìn)系統(tǒng)控制每層打印厚度，層層疊加，即可完成一個(gè)三維物體的打印。因此，SLA打印不需要額外添加光圖案化控制系統(tǒng)。由于SLA打印的精度由激光束斑點(diǎn)的尺寸決定，因此與DLP和LCD等技術(shù)相比，SLA打印技術(shù)的精度稍差。

1.1.2打印流程

SLA打印一般要經(jīng)過4個(gè)步驟：(1)利用軟件對3D模型進(jìn)行切片處理，一般根據(jù)實(shí)際精度要求可以切成每層50 μm以上厚度，輸入打印機(jī)，打印機(jī)按照切片后的文件逐層打?。?2)在盛有液態(tài)光敏樹脂的樹脂槽中，可升降工作臺處于液面下一個(gè)截面層厚的高度，聚焦后的激光束在計(jì)算機(jī)控制下沿液面進(jìn)行掃描，被掃描的區(qū)域(即被照射到的樹脂)固化，掃描過程為點(diǎn)到線、線到面，從而得到該截面的一層樹脂薄片；(3)升降工作臺下降一個(gè)層厚距離，重復(fù)(2)中的操作，液體樹脂再次暴露在光線下掃描固化，逐層進(jìn)行固化，直到整個(gè)產(chǎn)品成型[1]；(4)升降臺將打印臺升高，超出液體樹脂表面，取出產(chǎn)品。打印的物件可以通過后期處理工作，如拋光、電鍍、噴漆或染色等，賦予表面其他顏色或光澤等，得到最終產(chǎn)品。

1.1.3技術(shù)優(yōu)勢

(1)SLA是最早出現(xiàn)的快速成型技術(shù)，成熟度高；成形過程穩(wěn)定，自動化程度高；產(chǎn)品型號豐富，所用儀器供應(yīng)商眾多，便于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。

(2)SLA打印物件的平面尺寸理論上不受限制，可以打印大尺寸物品；可以同時(shí)打印多個(gè)零件；可以直接制作面向熔模精密鑄造的具有中空結(jié)構(gòu)的消失模；SLA工藝系統(tǒng)分辨率和成型精度較高，可構(gòu)建成結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尺寸比較精細(xì)的工件，尤其是內(nèi)部結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜、一般切削刀具難以進(jìn)入的模型。

1.1.4技術(shù)缺點(diǎn)

(1)SLA打印機(jī)器價(jià)格高，使用和維護(hù)的成本相對較高，目前每次只能打印單色物品；(2)由于是點(diǎn)到線再到面的打印方式，產(chǎn)品成型的速度慢，打印物品需要較長時(shí)間。由于在SLA成形過程中伴隨著物理和化學(xué)變化，易導(dǎo)致成形件較軟、較薄的部位產(chǎn)生翹曲變形，因而極大地影響了成形件的整體尺寸精度；(3)SLA設(shè)備對加工環(huán)境要求嚴(yán)格，需要恒溫恒濕的密閉空間。

1.1.5應(yīng)用領(lǐng)域

SLA打印技術(shù)不受成型的尺寸影響，可以在航空航天領(lǐng)域、汽車制造領(lǐng)域、模具鑄造行業(yè)、生物醫(yī)學(xué)、文化藝術(shù)、房地產(chǎn)等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。值得一提的是，SLA在模具制造領(lǐng)域、尤其是大尺寸模具制造領(lǐng)域?qū)l(fā)揮重要作用。傳統(tǒng)的模具制備方法，如模板、芯盒、壓蠟型、壓鑄模等的制造往往采用機(jī)加工方法，后續(xù)還需要鉗工進(jìn)行修整，費(fèi)時(shí)耗資，而且精度不高。尤其是對于一些形狀復(fù)雜的鑄件，模具的制造更是一個(gè)巨大的難題和挑戰(zhàn)。雖然一些大型企業(yè)的鑄造廠也擁有數(shù)控機(jī)床、仿型銑等高級設(shè)備，但除了設(shè)備價(jià)格昂貴外，模具加工周期很長，并且由于沒有很好的軟件系統(tǒng)支持，機(jī)床編程也很困難。SLA快速成型技術(shù)的出現(xiàn)，為快速、高精度以及結(jié)構(gòu)復(fù)雜的模具鑄模提供了保障。

1.2 DLP打印技術(shù)

DLP(數(shù)字光處理)技術(shù)采用LED作為光源，其曝光模塊是投影儀系統(tǒng)。該技術(shù)通過計(jì)算機(jī)程序數(shù)字化控制投影儀中的振鏡切換，投影出特定圖案，每次投影一個(gè)切片(即一個(gè)片層)的圖像，逐層固化光敏液態(tài)樹脂，從而快速精準(zhǔn)地創(chuàng)建出3D打印物品[2]。

1.2.1工作原理

和目前所有光固化成型技術(shù)相同，DLP光固化成型同樣基于液態(tài)光敏樹脂的聚合原理。設(shè)備中包含一個(gè)可以盛放光敏樹脂的液槽，DLP成像系統(tǒng)(光機(jī))置于液槽下方(下曝光)，其成像面正好位于液槽底部，通過能量及圖形控制，每次可固化一定厚度及形狀的薄層樹脂。液槽上方設(shè)有升降工作臺，每次截面曝光完成后向上升起一定高度(該高度與切片層厚一致)，使得當(dāng)前固化完成樹脂與液槽底面分離并粘接在打印平臺或上一次成型的樹脂層上。重復(fù)操作打印形成三維實(shí)體[3]。

1.2.2打印流程

首先，將三維實(shí)體模型利用切片軟件進(jìn)行切片處理，產(chǎn)生的切片數(shù)據(jù)可以精確控制光機(jī)和升降臺的運(yùn)動。其次，光機(jī)根據(jù)切片數(shù)據(jù)控制振鏡圖案，投影出與片層形狀一致的光斑到樹脂槽內(nèi)，樹脂固化，完成片層的加工。隨后，升降臺下降一個(gè)層厚距離，固化層上覆蓋另一層液態(tài)樹脂，再進(jìn)行第二層照射，第二固化層牢固地粘結(jié)在前一固化層上。如此重復(fù)操作，層層疊加而成三維物品。最后，將模型從樹脂中取出清洗，進(jìn)行后固化，再經(jīng)拋光、電鍍、噴漆或著色處理即可得到要求的三維物品。

1.2.3DLP打印技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)

技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：光源是靜止的，無需移動，振動偏差小；面曝光，一次投影一層圖案，產(chǎn)品成型速度快；LED光源成本低、壽命長，使得打印成本低且節(jié)省能源；成型精度高，質(zhì)量好，可用來制造較為精細(xì)的零部件。

技術(shù)缺點(diǎn)：(1)可用于DLP技術(shù)的光機(jī)完全依賴進(jìn)口，造成精度較高的商業(yè)級DLP打印機(jī)價(jià)格昂貴，工業(yè)級的價(jià)格更高；DLP打印系統(tǒng)開發(fā)、使用和維護(hù)成本高昂，且核心技術(shù)(光機(jī))被單一公司所壟斷，使其應(yīng)用與發(fā)展受到限制。(2)DLP打印所用樹脂材料較為昂貴；由于接近可見光曝光，所以液態(tài)光敏材料使用和儲存都需要避光。(3)受精度和光機(jī)的影響，目前DLP技術(shù)打印尺寸較小。(4)受限于封裝技術(shù)，DLP光機(jī)系統(tǒng)目前可選用光源波長普遍較長，通常為395和405 nm，由此導(dǎo)致可選用的引發(fā)劑種類較少且價(jià)格較貴，從而導(dǎo)致材料成本升高。

1.2.4應(yīng)用領(lǐng)域

DLP 技術(shù)由于其打印精度高，但又受限于其成型尺寸較小，在對精度要求高、物體尺寸較小的珠寶、齒科行業(yè)以及新產(chǎn)品的初始樣板快速成型、精細(xì)零件樣板等領(lǐng)域具有優(yōu)勢。但是，由于DLP機(jī)器使用成本高、成型面小，隨著LCD技術(shù)的出現(xiàn)與快速發(fā)展，在許多領(lǐng)域，尤其是口腔領(lǐng)域，DLP逐漸被LCD技術(shù)所取代。

1.3 LCD打印技術(shù)

LCD打印技術(shù)的誕生稍晚于DLP技術(shù)。兩者核心技術(shù)的主要差別是LCD的每層圖像由液晶成像控制，取代了DLP昂貴的光機(jī)系統(tǒng)。由于液晶屏價(jià)格非常便宜，因此LCD機(jī)器造價(jià)非常低，而且液晶顯示的精度雖然不及投影曝光方式，但也比較高，完全可滿足其在眾多領(lǐng)域的應(yīng)用。目前，在小型化機(jī)型方面，LCD打印機(jī)已經(jīng)超越SLA和DLP機(jī)器。

1.3.1工作原理

LCD的顯像原理是靠液晶開與關(guān)以透過或阻擋光線，控制明暗場，通過TFT基板控制液晶分子的偏轉(zhuǎn)，形成圖像，從而使得通過液晶基板的光線形成圖像并被投射到相應(yīng)的成型面，使樹脂固化。除了成像系統(tǒng)的差別，其他的打印機(jī)部件與DLP技術(shù)基本相似。

1.3.2打印流程

在微型計(jì)算機(jī)及顯示屏驅(qū)動電路的驅(qū)動下，由計(jì)算機(jī)程序提供圖像信號，在液晶屏幕上出現(xiàn)選擇性的透明區(qū)域；在紫外光源的照射下，液晶屏幕的圖像透明區(qū)域?qū)ψ贤夤庾韪魷p小，透過液晶屏的紫外光線構(gòu)成紫外光圖像區(qū)域，而在沒有圖像顯示的區(qū)域不透明，紫外光線被阻擋。被遮擋部分的液態(tài)光固化樹脂沒有被紫外光線照射到，仍然保持液態(tài)，而被照射到的液態(tài)樹脂固化。經(jīng)過固化的樹脂逐層堆積形成三維物品。

1.3.3LCD打印技術(shù)的優(yōu)劣

打印優(yōu)勢：(1)液晶顯示屏的顯示精度高，液晶屏成像直接接觸性成型，打印出的產(chǎn)品精度較高，較易實(shí)現(xiàn)平面精度100 μm，優(yōu)于第一代SLA技術(shù)，可比肩桌面級DLP技術(shù)的打印精度。(2)價(jià)格便宜，對比SLA和DLP打印技術(shù)，性價(jià)比極其突出。(3)LCD技術(shù)是面成型光源，比DLP技術(shù)成型面大，可以同時(shí)打印多個(gè)零件而不犧牲速度。(4)結(jié)構(gòu)簡單，由于沒有采用激光振鏡或者投影模塊裝置，容易組裝和維修。 (5)相比傳統(tǒng)的SLA和DLP打印，LCD打印機(jī)價(jià)格便宜，性價(jià)比高，節(jié)能省電。(6)樹脂通用：由于采用405 nm背光，除少數(shù)SLA專用樹脂由于曝光率不足無法兼容外，所有DLP類的樹脂或者大部分光固化樹脂理論上都可以兼容[4]。

打印劣勢：(1)受外部光線干擾程度較為嚴(yán)重，在正常光線下無法清晰顯示；光效率沒有DLP法高。(2)光強(qiáng)弱，目前市場上可用的是彩色液晶屏，阻擋了近90%的光透過，降低了打印速度或者導(dǎo)致固化不完善。(3)LCD液晶屏是易耗件，需要經(jīng)常更換；在使用過程中液晶屏?xí)匣S著LCD面板的老化，產(chǎn)品的精度會越來越差。(4)由于90%的光被阻擋透過，導(dǎo)致其轉(zhuǎn)化成熱，進(jìn)而影響液晶屏的壽命，所以需要設(shè)計(jì)散熱系統(tǒng)對液晶屏進(jìn)行降溫。散熱設(shè)備或多或少降低光的透過甚至?xí)淖児馔高^路線，從而對光強(qiáng)以及精度造成一定的影響。(5)由于液晶不耐受波長較短的紫外線，在可見光區(qū)液晶屏的壽命較長，因此光源要求較長波長，但是光源波長直接決定引發(fā)劑的選擇，可見光引發(fā)劑價(jià)格昂貴，使材料成本增加。

1.3.4應(yīng)用領(lǐng)域

由于LCD機(jī)器造價(jià)低、成型面大，成型精度接近DLP，因此，高性價(jià)比讓LCD在多個(gè)領(lǐng)域得到應(yīng)用，如齒科領(lǐng)域、藝術(shù)領(lǐng)域、動漫設(shè)計(jì)等，很大程度上可以取代DLP與桌面SLA應(yīng)用領(lǐng)域。

1.4 MJP打印技術(shù)

MJP技術(shù)是MultiJet Printing的縮寫，其中文名稱是多噴嘴噴墨3D打印技術(shù)。MJP技術(shù)采用壓電噴射打印、逐層堆疊形成三維物品。簡而言之，MJP是傳統(tǒng)噴墨打印在Z軸上的疊加。MJP打印可以提供最高的Z軸分辨率為16 μm，可以打印高精準(zhǔn)的精細(xì)零件，而SLA、DLP、LCD在Z軸上的最佳打印精度通常為50 μm。

1.4.1打印原理

MJP多噴嘴噴墨3D打印技術(shù)是在平整的平臺上通過壓電以墨滴形式噴射一層液態(tài)光敏樹酯，墨滴大小可以由噴頭來控制。噴射出的墨滴隨即被紫外線燈同步照射固化，每完成一層，建模工作臺就會下降并制作另外一層，不斷重復(fù)上述過程直到整個(gè)零件打印完成。MJP打印使用可熔蠟質(zhì)材料作為支撐，通過加熱融化即可去除，因此在打印過程中需要有加熱噴頭噴射蠟質(zhì)支撐。

1.4.2MJP打印技術(shù)的優(yōu)劣勢

技術(shù)優(yōu)勢：(1)能夠打印出高精確度三維物品，一般可達(dá)0.016 mm～0.050 mm；最小細(xì)節(jié)一般為0.1 mm，最小壁厚通常為0.3 mm。(2)打印尺寸理論上不受限制，市場售機(jī)器成型尺寸一般在298 mm以內(nèi)。(3)復(fù)雜結(jié)構(gòu)一次成型，細(xì)節(jié)特征明顯，物體特征尺寸最小可達(dá)0.25 mm；不受幾何形狀的限制，無需拆除支撐，支撐材料為易溶蠟，去除方便。(4)后處理方式簡單高效，邊角筆直干凈、明顯。(5)可打印彩色物件。

技術(shù)缺點(diǎn)：(1)要求材料的粘度低；也可使用高粘度材料，但是需要高溫加熱降其粘度以保證打印。(2)機(jī)器價(jià)格較高，一般都在百萬級別，目前國產(chǎn)機(jī)器尚未研發(fā)成功。(3)由于要求材料粘度低，所以所用液態(tài)樹脂的分子量低，打印的材料性能一般較差，尤其是材料的韌性較差。

1.4.3應(yīng)用領(lǐng)域

(1)多數(shù)用于構(gòu)建高精度、高清晰度的模型和原型。(2)可用于概念性試產(chǎn)驗(yàn)證、功能測試、模具制造領(lǐng)域的母模、直接熔模鑄造。(3)目前應(yīng)用于牙科、醫(yī)療、珠寶藝術(shù)等領(lǐng)域。

1.5 全息3D打印

全息投影技術(shù)是利用激光光波的干涉，將影像與再現(xiàn)影像記錄下來的一種影像技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)360°全面而無死角投射影像。全息3D打印就是通過這種影像原理快速形成三維物品。

1.5.1基本原理

激光全息光刻打印機(jī)能夠提供全息工作模式、光刻工作模式和全息光刻工作模式，并完全實(shí)現(xiàn)編程控制模式的自由切換。工作中打印機(jī)將物體的激光全息圖整個(gè)“嵌入”光敏樹脂中，直接在空間中實(shí)現(xiàn)固化，一次性完成打印。激光全息光刻打印機(jī)通常采用正性光刻膠作為打印介質(zhì)，曝光所需的光刻膠區(qū)域即可實(shí)現(xiàn)全息圖制作，實(shí)現(xiàn)全息圖生成，也可經(jīng)過蝕刻工序完成衍射結(jié)構(gòu)元件制作。

1.5.2全息3D打印技術(shù)的優(yōu)劣勢

技術(shù)優(yōu)勢：(1)產(chǎn)品成型速度極快，是現(xiàn)有技術(shù)的百倍以上，三維模型一體成型；整體結(jié)構(gòu)一次完成，通過圖像直接投射到光敏樹脂上，無需打印支撐。(2)分辨率高，可達(dá)26000 dpi；成像的清晰度、逼真度和立體感較強(qiáng)。(3)全息投影所展示的影像不受任何空間和場地限制，展示模式非常豐富。

技術(shù)缺點(diǎn)：(1)目前只能打印小型物件；由于需要使激光在樹脂中均勻分布，目前僅有1 cm3左右。(2)反應(yīng)瞬時(shí)產(chǎn)生的熱量較高，如果沒有及時(shí)釋放出來，會導(dǎo)致材料內(nèi)應(yīng)力較高，對打印物件的力學(xué)性能影響較大。(3)無法打印過于復(fù)雜的形狀，持續(xù)的照射會導(dǎo)致不需要的液態(tài)樹脂部分固化。(4)由于技術(shù)不成熟，可用的樹脂材料種類也極其有限。(5)光學(xué)設(shè)備昂貴且復(fù)雜，不適于工業(yè)生產(chǎn)和日常生活的運(yùn)用。(6)容易出現(xiàn)“激光散斑”現(xiàn)象，即令激光干擾到自身，從而導(dǎo)致打印件表面粗糙。

1.5.3應(yīng)用領(lǐng)域

由于3D全息打印技術(shù)尚不夠成熟，其在我們的日常生活中尚未有豐富的應(yīng)用。但是已有如LLNL團(tuán)隊(duì)利用該技術(shù)制造醫(yī)療活體植入物及3D組織打印公司Prellis Biologics打印功能性毛細(xì)血管構(gòu)建人體組織替代器官產(chǎn)品等突破性應(yīng)用和實(shí)驗(yàn)。相信在不久的未來，全息3D打印必將成為前景廣闊、應(yīng)用廣泛的高新技術(shù)。

1.6 雙光子3D打印

雙光子3D打印(two-photon polymerization，TPP)，學(xué)名為雙光子激光直寫技術(shù)、雙光子聚合光固化成型技術(shù)。常見的3D打印機(jī)工作原理都是分層制造，層與層之間的精度由于存在所謂的“臺階效應(yīng)”而受到限制[5]，這使得3D打印機(jī)難以制造低粗糙度、高精度的器件，如各種光學(xué)元件、微納尺度的結(jié)構(gòu)器件等。而雙光子3D打印技術(shù)的出現(xiàn)有望完美解決這個(gè)問題。

1.6.1工作原理

SLA、DLP、LCD、MJP或是全息技術(shù)等打印方法都是利用單光子聚合，將一個(gè)光子作為基礎(chǔ)單位進(jìn)行吸收，一次只能通過一個(gè)光子。而有些情況下，某些物質(zhì)存在特殊的能級躍遷模式，需要同時(shí)吸收兩個(gè)光子才能發(fā)生能級躍遷，這叫“雙光子吸收效應(yīng)”[6]。雙光子吸收的條件非?？量?，只有在高度聚焦的激光中心部位，才會有足夠高的輻照度來確保有兩個(gè)光子同時(shí)被吸收。雙光子3D打印就是利用兩束激光聚焦，將反應(yīng)區(qū)域局限在焦點(diǎn)附近的極小位置。通過納米級別的精密移動臺，使激光焦點(diǎn)在光敏物質(zhì)內(nèi)移動。焦點(diǎn)經(jīng)過的位置，光敏物質(zhì)會變性固化，從而打印出任意形狀的3D物體，所以具有非常高的打印精度，可達(dá)納米級。由于雙光子聚合發(fā)生的固化只發(fā)生在激光聚焦的光敏樹脂槽中央，而不是像SLA/DLP一樣發(fā)生在樹脂槽液面或者樹脂槽底部，因此，使用雙光子技術(shù)的3D打印機(jī)無需將打印件從樹脂槽底部剝離，無需安裝刮刀進(jìn)行光敏樹脂液面的找平。

1.6.2雙光子3D打印的優(yōu)劣勢

技術(shù)優(yōu)勢：(1)產(chǎn)品成型精度極高，飛秒激光雙光子聚合利用雙光子聚合的幾率正比于光強(qiáng)的平方，因而聚合區(qū)域可以小于光束衍射極限，得到比激光波長更小的微米級和亞微米級結(jié)構(gòu)。(2)可以設(shè)計(jì)和加工各種各樣的微納復(fù)雜結(jié)構(gòu)。

技術(shù)缺點(diǎn)：(1)雙光子激光直寫技術(shù)所適用的光敏物質(zhì)(主要是雙光子引發(fā)劑)種類有限。(2)將打印完畢的物體固定下來需要復(fù)雜繁瑣的加工過程。(3)成型速度慢，只適合做小尺寸模型。(4)機(jī)器昂貴。

1.6.3應(yīng)用領(lǐng)域

雙光子3D打印技術(shù)可以設(shè)計(jì)和加工各種微納結(jié)構(gòu)，如科研中使用的光子晶體(photonic crystal)和光纖頂端加工的內(nèi)窺鏡等。該技術(shù)可以將大量的現(xiàn)實(shí)信息縮小到微觀級別，不為肉眼所見。目前雙光子打印技術(shù)只在科研領(lǐng)域、微電子、光學(xué)、微器件等領(lǐng)域應(yīng)用，如光子晶體的單元結(jié)構(gòu)極其微小，加工非常困難，使用雙光子技術(shù)則可以非常方便地加工出這種周期性排列的微納結(jié)構(gòu)。用雙光子3D打印技術(shù)還可以創(chuàng)作微觀雕塑，復(fù)寫世界各地的建筑原貌，使大量的現(xiàn)實(shí)信息被縮小到微觀級別。

1.7 CLIP打印技術(shù)

最后介紹光固化3D打印技術(shù)領(lǐng)域的一個(gè)重大發(fā)明——Layerless continuous liquid interface production(CLIP)。該技術(shù)巧妙地利用氧氣阻聚克服了DLP打印速度慢的短板，較現(xiàn)有的DLP技術(shù)提高了25～100倍的打印速度，當(dāng)時(shí)被稱為2016年最值得期待的3D打印技術(shù)。其能實(shí)現(xiàn)快速打印主要是利用了自由基聚合中氧氣阻聚的原理。氧氣是自由基光固化的高效阻聚劑，有氧氣的地方光固化很難發(fā)生，或聚合速度極慢，因?yàn)樽杂苫c氧氣反應(yīng)的速度是引發(fā)聚合速度的104～106倍。CLIP技術(shù)就是利用了光聚合這個(gè)最大的技術(shù)缺陷，發(fā)明了一種可以透氧的聚四氟乙烯膜，氧氣通過該膜與樹脂底部液面接觸，形成了一層非常薄的不能被光固化的區(qū)域，叫做Dead Zone(光固化死區(qū))，使得液槽底部永遠(yuǎn)保持一層極薄的液體樹脂，而聚合發(fā)生在死區(qū)上方。這樣就完全避免了固化的樹脂與液槽底部窗口粘連，紫外線也可以連續(xù)照射樹脂，在這種情況下打印平臺可以連續(xù)上升，從而大大提升了打印速度[7]。

但是，CLIP技術(shù)已發(fā)明近四年的時(shí)間，卻未得到廣泛應(yīng)用，有其技術(shù)上的原因。首先，CLIP技術(shù)能實(shí)現(xiàn)快速提升，其核心是透氧膜，但是，透氧膜技術(shù)是3D system公司的核心技術(shù)，被其壟斷，其他國家和地區(qū)目前沒有該技術(shù)，而且該膜也不向中國出售；其次，即使在產(chǎn)地美國，該膜的售價(jià)目前也非常昂貴，一張A4大小的膜大概售價(jià)7千元人民幣，膜本身也有使用壽命，屬于易耗品，更換成本高，導(dǎo)致下游用戶受限；再者，CLIP技術(shù)打印速度快是建立在低粘度樹脂體系上，因?yàn)橐ＷC液態(tài)樹脂的流動速度與快速打印速度匹配，即液態(tài)樹脂能及時(shí)快速補(bǔ)充到打印區(qū)域才可實(shí)現(xiàn)連續(xù)打印，而粘度高的樹脂流動性差，不能及時(shí)補(bǔ)充到打印區(qū)域，就會出現(xiàn)打印缺陷，或者要通過降低打印速度，等待材料流平。所以，目前看到的各種CLIP技術(shù)視頻展示的都是打印空心結(jié)構(gòu)，因?yàn)檫@樣每層需要的樹脂量較少，比較方便補(bǔ)充。而低粘度樹脂就在很大程度上限制了打印件的材料性能。

1.8 小結(jié)

光固化打印是目前成型精度最高、速度相對最快的3D打印方式。其材料配方可選擇性廣，材料利用率高，并且具有多種打印原理與技術(shù)，在珠寶、模具、玩具、教育、動漫、家庭、齒科及醫(yī)療、精密制造等眾多領(lǐng)域都得到廣泛應(yīng)用。如美國堪薩斯州立大學(xué)的何梅博士及研究生Kimberly Plevniak應(yīng)用3DS微型SLA打印機(jī)——ProJet?1200制造用于快速檢驗(yàn)貧血癥的POC微流體裝置；又如美國波士頓大學(xué)的生物學(xué)研究團(tuán)隊(duì)與馬里蘭州Potomac Photonics公司合作，利用3D System ProJet 3500 HDMax 3D printer打印機(jī)制造干細(xì)胞模板研究干細(xì)胞的生長變化微環(huán)境；Vauxhall Motors公司，即英國通用汽車的分公司之一，利用ProJet 660全彩色打印機(jī)和注液機(jī)制造精準(zhǔn)堅(jiān)固、可用于測試的車體部件，等等。眾多的光固化3D打印技術(shù)的區(qū)別主要是由硬件光學(xué)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)決定的。

該技術(shù)目前仍然存在很多亟待改進(jìn)的地方，如打印時(shí)底部離型膜是易耗品，經(jīng)常需要更換，使得整體機(jī)器的造價(jià)與維護(hù)成本較高；在材料方面光固化3D打印使用液態(tài)光敏樹脂，在光照下迅速凝固變成交聯(lián)高分子，故成型時(shí)需要支撐，而去除支撐時(shí)容易損壞模型；由于光固化的快速反應(yīng)以及聚合本身帶來的體積收縮造成的內(nèi)應(yīng)力等，使得材料強(qiáng)度、剛度、耐熱性能等有限，材料脆性較高，在性能上目前無法替代傳統(tǒng)的高分子材料制件；打印后的物品表面沾有液態(tài)樹脂以及原型樹脂固化不完全，需要二次固化等等。未來,通過機(jī)械、計(jì)算機(jī)、材料等領(lǐng)域的研究者聯(lián)合共同研發(fā)，突破技術(shù)瓶頸，光固化3D打印必將取得巨大進(jìn)步，發(fā)揮更大的作用。

2 光固化3D打印光敏樹脂的組成和特點(diǎn)

光敏樹脂，也叫“UV”樹脂，一般情況下為液態(tài)，在光照下固化形成交聯(lián)的高分子網(wǎng)絡(luò)，常用以制備涂料、油墨、粘合劑等產(chǎn)品。光敏樹脂固化速度快，反應(yīng)一般不需要加熱，室溫反應(yīng)即可；由于本身就呈液態(tài)，無需添加溶劑，綠色環(huán)保；反應(yīng)只需要光照，非常節(jié)能；操作也比較簡單，適合自動化操作，效率高。光敏樹脂主要成分為樹脂或低聚物(也叫預(yù)聚體)、活性稀釋劑、光引發(fā)劑以及其他添加劑等等。根據(jù)光固化機(jī)理分為自由基型和陽離子型兩類，相應(yīng)的單體、樹脂和引發(fā)劑也分為自由基型和陽離子型。由于自由基型光固化材料可選擇性廣，應(yīng)用比較廣泛，下文主要針對自由基型光固化液態(tài)材料做介紹。

用于光固化3D打印用的光敏樹脂主要有以下幾個(gè)共性要求：

(1)對粘度有一定要求，需要保證材料能快速補(bǔ)充到打印區(qū)域，即流平速度快。根據(jù)不同打印技術(shù)以及打印速度，對粘度的要求有一定區(qū)別。對于DLP、LCD以及SLA技術(shù)，需要樹脂有較好的流動性，可以迅速補(bǔ)充到打印區(qū)域，如果粘度大，流動性差，容易造成打印缺陷；對于MJP打印技術(shù)，樹脂要從噴頭中噴射出來，對粘度的要求更嚴(yán)格。粘度對底層離型力的大小也有影響，粘度大，離型力往往偏大，對底層離型膜的損害比較嚴(yán)重。粘度對打印的精度也有一定的影響，粘度越大打印的精度越差；粘度大，打印完成后物品不能快速清洗干凈，尤其樹脂嵌入在微小空隙里，清洗更加不易。但是粘度越大，材料的機(jī)械、熱性能等往往越好。

(2)反應(yīng)速度快且反應(yīng)的體積收縮小。為使聚合反應(yīng)速度加快，應(yīng)選擇與光源波長匹配的高活性引發(fā)劑以及合適的單體與樹脂的結(jié)構(gòu)，以提高反應(yīng)速度，即提高3D打印速度。體積收縮是自由基光聚合體系難以克服的問題之一，通常來說，雙鍵密度越大，體積收縮越大。但是，雙鍵密度大對聚合反應(yīng)速度有利。就雙鍵密度而言，對丙烯酸酯類結(jié)構(gòu)的光聚合體系，反應(yīng)速度與體積收縮對雙鍵密度的要求存在矛盾。因此，在體系設(shè)計(jì)的時(shí)候要綜合考慮，根據(jù)實(shí)際需求設(shè)計(jì)體系組成。

(3)精度對材料的設(shè)計(jì)要求。除了機(jī)器本身可以達(dá)到的精度，材料設(shè)計(jì)本身也可以提高打印精度，關(guān)鍵在于能否選擇合適的光引發(fā)劑和光阻劑提高材料的打印精度。

(4)不同的打印物品對材料性能有不同要求，如力學(xué)機(jī)械性能、耐熱性能、燃燒性能等，這需要材料工程師對各種類型的光固化樹脂有全面了解，進(jìn)行各種復(fù)配試驗(yàn)來實(shí)現(xiàn)。在設(shè)計(jì)材料性能的同時(shí)，還需兼顧材料的粘度才能實(shí)現(xiàn)順利打印。在不同的應(yīng)用場合，需要考慮粘度與性能的平衡。

3 光固化3D打印在齒科的應(yīng)用

每一個(gè)生物體都是個(gè)性化的，不論其整體還是器官。口腔作為人體的器官之一，其整體與內(nèi)部的牙齒都是人人不同的。因此，齒科的個(gè)性化特點(diǎn)最為突出：齒科領(lǐng)域?qū)纫蟾?，每一個(gè)模型設(shè)計(jì)都是個(gè)性化的，不會重復(fù)。因此，在3D打印技術(shù)出現(xiàn)以前，依靠技術(shù)工人手工操作難度較高，效率低下。而且齒科的模型普遍較小，這些特點(diǎn)使得齒科與光固化3D打印技術(shù)可完美結(jié)合。

光固化3D打印的個(gè)性化設(shè)計(jì)、成型精確度高的特點(diǎn)充分迎合齒科醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的需求。目前，光固化3D打印技術(shù)在齒科的隱形矯正器、固定義齒、種植外科導(dǎo)板、活動義齒的基托及個(gè)性化修復(fù)體熔模等齒科矯正輔助工具的制作，以及口腔種植、修復(fù)、正畸、內(nèi)科等領(lǐng)域得以快速發(fā)展。得益于光固化3D打印，齒科醫(yī)學(xué)的發(fā)展也愈發(fā)滿足大眾對個(gè)性化治療的需求，兩者相得益彰。

隨著3D打印技術(shù)的出現(xiàn)與成熟，并與口腔領(lǐng)域完美結(jié)合，推動了一個(gè)新的技術(shù)——口腔數(shù)字化技術(shù)的出現(xiàn)?？谇粩?shù)字化是指借助計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)字設(shè)備輔助診斷、設(shè)計(jì)、治療等。這一技術(shù)不僅簡化了手工作業(yè)繁瑣的程序，更攻克了手工精確度較低及效率低下的瓶頸。通過三維掃描、CAD/CAM設(shè)計(jì)，齒科實(shí)驗(yàn)室可以準(zhǔn)確、快速、高效地設(shè)計(jì)隱形矯正器、固定義齒、種植外科導(dǎo)板等輔助治療工具，將設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)通過3D打印技術(shù)直接制造出樹脂模型，實(shí)現(xiàn)整個(gè)過程的數(shù)字化。總之，3D打印技術(shù)的應(yīng)用，進(jìn)一步簡化了制造環(huán)節(jié)的工序，大大縮短了口腔修復(fù)的周期。

3.1 光固化3D打印在齒科正畸領(lǐng)域的應(yīng)用

傳統(tǒng)牙頜正畸模型是通過獲取患者上下牙頜的硅橡膠印模，再灌注石膏形成石膏模型[8]。牙頜正畸模型可以充分的展示病人的牙齒、牙列、基骨等關(guān)系，在正畸治療過程中如排牙、正畸托槽的精確粘貼、咬合平衡治療，以及無托槽隱形矯正器的制作等方面，起到不可或缺的作用，為醫(yī)生更加直觀、方便、準(zhǔn)確的制定矯正方案提供有力支持。得益于計(jì)算機(jī)、數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展，口腔數(shù)字化已逐漸成熟并開始應(yīng)用。利用口掃儀對患者口腔進(jìn)行掃描，采集信息，并利用圖像處理軟件進(jìn)行三維重建，轉(zhuǎn)化成三維數(shù)字化模型，以stl格式存儲并進(jìn)行切片，就可以利用光固化3D打印技術(shù)將模型打印出來。相比傳統(tǒng)制造的石膏模型，利用光固化3D打印技術(shù)制作模型所用時(shí)間短，效率高。數(shù)字模型相較于傳統(tǒng)石膏模型，具有物理存儲空間小、保存方便、安全性高、不易受物理磨損和破壞、數(shù)據(jù)分析方便迅速、可高效遠(yuǎn)程傳輸?shù)葍?yōu)勢。

Magdalena等[9]通過三維掃描儀對石膏模型掃描獲取stl文件，并對所得文件進(jìn)行模型修復(fù)重建，然后應(yīng)用光固化3D打印進(jìn)行實(shí)體打印所獲模型，通過與石膏模型線性測量研究表明：利用3D打印技術(shù)進(jìn)行正畸模型的制作具有可行性和經(jīng)濟(jì)性。國內(nèi)曾飛煌等[10]運(yùn)用光柵掃描儀對患者牙列的硅橡膠印模進(jìn)行信息采集，通過逆向工程軟件Geomagic Studio進(jìn)行模型重建，并轉(zhuǎn)換為stl格式，分層切片處理數(shù)字模型后導(dǎo)入光固化快速成型機(jī)，制得實(shí)體牙頜模型，并分別對相應(yīng)的石膏模型、數(shù)字模型和樹脂模型進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。結(jié)果顯示，與石膏模型和數(shù)字模型相比，樹脂模型在牙的高度、寬度、厚度以及牙弓寬度、長度的數(shù)據(jù)測量間無顯著性差異。

魏斌[11]用光柵掃描技術(shù)掃描藻酸鹽印模材料獲取牙頜數(shù)字模型，并通過SLA光固化快速成型機(jī)打印獲得實(shí)體模型，運(yùn)用真空吸附熱壓膜方法，獲取了透明矯正器，并與利用石膏模型制得的矯正器做對比，證明通過SLA光固化快速成型打印得到的牙頜模型與石膏模型在所制矯治器上無顯著差異，以此提出了開發(fā)透明牙膜矯治數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的構(gòu)想。目前，從口腔掃描到數(shù)據(jù)模擬計(jì)算再到模型輸出，整套技術(shù)比較完善。利用光固化3D打印技術(shù)制作正畸模型已逐漸成為主流方向，在制件工藝上已經(jīng)滿足實(shí)際需求，并進(jìn)一步降低了對醫(yī)生的技術(shù)要求。由于我國人口規(guī)模大，人民的生活水平提高，對口腔健康、美觀的重視加深，我國的正畸市場潛力巨大。

對于光固化3D打印的正畸材料，首先材料要針對相應(yīng)的3D打印機(jī)研發(fā)；模型設(shè)計(jì)者以及3D打印機(jī)廠家根據(jù)自身機(jī)器以及匹配材料，可以對模型做補(bǔ)償調(diào)整，兩者相互協(xié)調(diào)匹配可以達(dá)到最好的打印精度。其次，除精度外，由于正畸模型在后續(xù)翻模透明牙套時(shí)需要經(jīng)過瞬時(shí)高溫真空吸塑，因此需要材料具有一定的韌性與耐瞬時(shí)高溫沖擊不變形的特性，有些義齒加工廠還要求打印模型可以經(jīng)受兩次或多次翻模，即模型在第一次翻模后不可因受熱受力發(fā)生形變或精度降低。由于一個(gè)患者正畸周期普遍在一年半以上，因此至少需要打印50副以上牙套，所以對正畸樹脂的使用量較大。齒科正畸領(lǐng)域與光固化3D打印相結(jié)合，將為光固化3D打印技術(shù)和材料開辟巨大的應(yīng)用市場，將成為3D打印最大的應(yīng)用領(lǐng)域之一。

3.2 光固化3D打印在齒科修復(fù)領(lǐng)域的應(yīng)用

光固化3D打印技術(shù)在口腔修復(fù)領(lǐng)域的應(yīng)用已有一段時(shí)間。早在1994年Maeda等[12]就利用3D激光掃描儀和電荷耦合攝像機(jī)采集硅橡膠印模及托盤制成上下頜印模，并通過光固化3D打印，用光敏樹脂制作數(shù)字化全口義齒基托。光固化3D打印在齒科修復(fù)領(lǐng)域目前受限于材料的生物相容性問題，不能直接與人體長時(shí)間接觸，主要作為過渡性材料使用，如齒科熔模鑄造、齒科修復(fù)模型等。

傳統(tǒng)失蠟精密鑄造制作的樁核工序復(fù)雜，費(fèi)用較高。3D打印技術(shù)制作樁核全程數(shù)字化，精度更高，同時(shí)節(jié)省材料和人力。牛茂等[13]以標(biāo)準(zhǔn)牙列缺損模型為原始模型，光學(xué)掃描三維測量上頜標(biāo)準(zhǔn)牙列缺損石膏模型，獲得其數(shù)字化模型，在此基礎(chǔ)上應(yīng)用設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)RPD支架的CAD模型，并存儲為stl格式數(shù)據(jù)。將該數(shù)據(jù)導(dǎo)入切片軟件進(jìn)行切片，再利用3D打印熔模樹脂模型，手工去除支撐材料，得到PRD支架樹脂熔模。將制作完成的樹脂熔模翻模成石膏模型，結(jié)果證明制作出的可摘局部義齒支架樹脂熔模在支托和連接體部位適合性良好。熔模樹脂除了要求高精度以外，還需要樹脂的燃燒性能好，燃燒后無殘留，并且在燃燒前能有相對較好的力學(xué)性能，不變形，能維持石膏模型凝固定型。

目前，齒科模型樹脂在齒科修復(fù)過程中應(yīng)用比較廣泛，而且商業(yè)化技術(shù)已經(jīng)非常成熟。大部分的修復(fù)模型集中在義齒加工廠進(jìn)行打印鑄造。醫(yī)院將患者的口腔掃描數(shù)據(jù)傳給義齒加工廠，工廠對模型數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化處理后，將切片后的模型利用光固化3D打印機(jī)打印出來。該樹脂模型與患者的口腔形狀一致，醫(yī)生可在其上進(jìn)行模擬修復(fù)操作，根據(jù)該模型形狀為患者制作種植牙、牙冠等，并在其上進(jìn)行嵌套操作，完全匹配后再將該牙齒種植到患者口腔內(nèi)，大大減少了患者的痛苦，提高了就診效率。該修復(fù)模型在材料性能上除了要求高精度以外，還要求模型在使用期內(nèi)不變形、表面硬度高、耐磨，滿足醫(yī)生在其上反復(fù)模擬修復(fù)操作的需求。

隨著光固化3D打印技術(shù)的日益成熟以及新型打印材料的發(fā)明與改良，相信光固化3D打印在口腔修復(fù)領(lǐng)域的應(yīng)用前景會越來越好。

3.3 光固化3D打印在齒科手術(shù)導(dǎo)板中的應(yīng)用

傳統(tǒng)齒科手術(shù)依靠醫(yī)生的個(gè)人技術(shù)嫻熟度，對醫(yī)生的技能要求較高，這給手術(shù)帶來一定的風(fēng)險(xiǎn)。而齒科手術(shù)導(dǎo)板在手術(shù)中能輔助醫(yī)生很好地控制種植體的植入方向、角度、深度，降低手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，減少手術(shù)時(shí)間，并可實(shí)現(xiàn)微創(chuàng)不翻瓣種植等優(yōu)勢。傳統(tǒng)的種植手術(shù)導(dǎo)板多采用在石膏模型上的熱壓膜技術(shù)，雖能兼顧上部修復(fù)效果，但卻無法精準(zhǔn)控制種植體位置，很大程度上依賴醫(yī)生的臨床經(jīng)驗(yàn)，偏差也較大。隨著數(shù)字化醫(yī)學(xué)的發(fā)展，3D打印技術(shù)被廣泛應(yīng)用，精準(zhǔn)齒科手術(shù)導(dǎo)板也成為可能?；谠摷夹g(shù)原理制作的數(shù)字化牙種植外科導(dǎo)板，采用材料主要為金屬粉末、液態(tài)樹脂、ABS材料、PEEK材料等[14,15]?；诩す獾腟LS、EBM等3D打印技術(shù)，設(shè)備和金屬材料的價(jià)格高，相應(yīng)牙科產(chǎn)品制作成本高，即便是應(yīng)用于制作種植體也不利于廣泛推廣，在一次性消耗類產(chǎn)品如術(shù)前種植外科導(dǎo)板制作方面更是難以被接受。相對而言，基于光固化的SLA等3D打印技術(shù)成本較低、打印精度高且打印件表面質(zhì)量較好，更適用于制作種植導(dǎo)板[16]，但同時(shí)對齒科手術(shù)導(dǎo)板的材料性能提出了較高的要求。齒科手術(shù)導(dǎo)板屬于Ⅰ類醫(yī)療器械，需要通過生物相容性的檢測；同時(shí)，對力學(xué)性能、耐熱性能、耐消毒性能有較高的要求，這也給材料設(shè)計(jì)者增加了較大的難度，從而大大限制了光固化3D打印在臨床上的應(yīng)用推廣[17,18]。因此，光固化3D打印手術(shù)導(dǎo)板目前應(yīng)用較少，國產(chǎn)化材料亟待開發(fā)，符合Ⅰ類醫(yī)療器械的光固化材料是重點(diǎn)研究方向，必將具有良好的市場前景。

4 結(jié)束語

我國的基本國情是人口基數(shù)大，這為我國的齒科市場奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。根據(jù)第三、第四次全國口腔健康流行病學(xué)調(diào)查報(bào)告結(jié)果顯示，我國口腔疾病發(fā)病率整體較高，但是口腔疾病就診率低。2016年我國口腔疾病患者人數(shù)為6.87億，但口腔醫(yī)院的就診人數(shù)僅為3211萬人，就診患者占口腔患者比例僅為4.67%。隨著人們生活水平的提高和對健康醫(yī)療的重視，這一比例將會快速增加。根據(jù)中國產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)提供的數(shù)據(jù)，2008～2017年我國口腔市場規(guī)模以每年15%的速率增長，到2017年口腔市場規(guī)模已經(jīng)達(dá)到880億元。其中，2017年度種植修復(fù)市場規(guī)模為200億元，正畸病例206萬例，市場規(guī)模達(dá)到247.2億元，年增幅超過15%。而據(jù)《2018中國衛(wèi)生健康統(tǒng)計(jì)年鑒》的口腔疾病就診率數(shù)據(jù)及對其市場大略估算，2018～2019年我國口腔服務(wù)行業(yè)規(guī)模將達(dá)到約1035～1215億元。影響口腔服務(wù)市場規(guī)模的人口基數(shù)、口腔疾病患病率、單次口腔就診消費(fèi)及治療滲透率等因素均呈指數(shù)型增長。隨著市場的迅速擴(kuò)張，2017～2018年我國民營口腔機(jī)構(gòu)的數(shù)量由47033家激增至54479家，而包括國營在內(nèi)的總體市場中口腔機(jī)構(gòu)數(shù)則達(dá)到了約100000家。

隨著3D打印技術(shù)的不斷完善和提高，工業(yè)生產(chǎn)3D打印機(jī)的系統(tǒng)化日益完善，3D打印機(jī)的價(jià)格日趨降低，且性能逐漸提升，3D打印技術(shù)具有提升材料利用效率，降低如種植牙、義齒等精密物品生產(chǎn)的復(fù)雜程度和難度，以及促進(jìn)產(chǎn)品的不斷完善和創(chuàng)新等優(yōu)勢?？傊?，3D打印作為顛覆性技術(shù)，在個(gè)性化極其突出的齒科市場，尤其在齒科修復(fù)、齒科正畸、齒科手術(shù)導(dǎo)板領(lǐng)域具有非常突出的優(yōu)勢，市場前景廣闊。