基于熔融沉積成型的全口義齒3D打印進給裝置的設計

董長安　閆占輝　王麗娟　周立林　孫長玲　劉巖

【摘 要】針對我國義齒全口義齒基托夾具夾緊時易變形，定位精度、進給精度有待提高的問題，而提供一種基于熔融沉積成型的全口義齒3D打印進給裝置。提出的全口義齒3D打印機進給裝置的進給裝置使其具有夾緊不變形、定位和進給精度高的特點，彌補現(xiàn)有全口義齒3D打印裝置存在的不足。

【關鍵詞】義齒;3D打印;進給;裝置

中圖分類號： R783.6 文獻標識碼： A文章編號： 2095-2457（2019）26-0036-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.26.017

1 問題的提出

義齒（即“假牙”）一般分為：全口義齒、固定義齒、可摘除義齒和種植義齒。其中全口義齒是義齒和義齒基托兩部分，利用義齒恢復天然牙列的外觀、咬合和輔助發(fā)音的功能，基托的作用是連接人工牙，恢復缺損軟硬組織，并使義齒分別固定在上下無牙頜上。

3D 打印技術作為快速成型領域的新興技術，其應用正越來越受到關注，在口腔義齒制作領域，可以實現(xiàn)義齒制作的自動化生產(chǎn)，耗材少，成本低，改變了義齒傳統(tǒng)制作模式，具有廣闊的發(fā)展前景。目前，熔融沉積成型（Fused Deposition Modelling， FDM）是3D打印主要的技術形式之一，它是通過噴出熔融的熱塑性材料或共晶金屬粉末，立即使其凝固;它最突出的優(yōu)點是無需機械加工，就能直接從計算機圖形數(shù)據(jù)中生成任何形狀的物體，從而極大地縮短產(chǎn)品的研制周期，提高生產(chǎn)率和降低生產(chǎn)成本，從而實現(xiàn)全口義齒的定制化生產(chǎn)。

目前，由于全口義齒基托的個性化差異和形狀復雜性，導致全口義齒（基托）夾具的夾緊、定位精度不高，難以滿足準確定位要求;同時，在現(xiàn)有提高熔融沉積成型精度的基礎上，有必要進一步提高全口義齒3D打印機進給裝置的進給精度，使其具有夾緊不變形、定位和進給精度高的特點，彌補現(xiàn)有全口義齒3D打印裝置存在的不足。

本文為解決3D打印裝置全口義齒基托夾具夾緊時易變形，定位精度、進給精度有待提高的問題，而提供一種基于熔融沉積成型的全口義齒3D打印進給裝置。

2 基于熔融沉積成型的全口義齒3D打印進給裝置

一種基于熔融沉積成型的全口義齒3D打印進給裝置，它包括垂直進給機構2、橫向進給機構3、縱向進給機構4（包括消除齒側間隙主動齒輪41）、工作臺5、夾具8;垂直進給機構2包括：伺服電機、聯(lián)軸器、軸承、絲杠、絲母、絲母座、與絲母座相連的彎板21;彎板21與3D打印機構1固定連接;垂直進給機構2固定在床身6上，床身6的下端與橫向進給機構3相連接;如圖1、圖2所示。

橫向進給機構3包括：伺服電機、聯(lián)軸器、軸承、絲杠絲母間隙消除結構31;絲杠絲母間隙消除結構31包括;絲杠311、左側外齒圈312、左側內(nèi)齒圈313、絲母座314、絲母315、右側內(nèi)齒圈316、右側外齒圈317，左側外齒圈312與左側內(nèi)齒圈313嚙合，絲母315為2個，右側內(nèi)齒圈316與右側外齒圈317嚙合，左側外齒圈312、右側外齒圈317分別固定在絲母315的左、右端面;左側內(nèi)齒圈313、右側內(nèi)齒圈316分別固定在絲母座314的左、右端面;絲母座314是由下部的中空圓柱體和上部的長方體構成的組合體;縱向進給機構4包括：伺服電機、聯(lián)軸器、軸承、消除齒側間隙主動齒輪41、被動齒輪、絲杠、絲母;消除齒側間隙主動齒輪41包括：右側薄齒齒輪411、左側薄齒齒輪412、軸向鎖緊螺母413、鎖緊螺釘414、長螺釘415、拉緊彈簧416、短螺釘417;右側薄齒齒輪411與左側薄齒齒輪412同軸且貼合在一起，在左側薄齒齒輪412端面中部有2個環(huán)形孔，右側薄齒齒輪411端面中部有2個螺釘孔，軸向鎖緊螺母413位于左側薄齒齒輪412的左側，鎖緊螺釘414位于軸向鎖緊螺母413的徑向，2個長螺釘415固定在右側薄齒齒輪411上，2個短螺釘417固定在左側薄齒齒輪412，長螺釘415和短螺釘417的頭部為扁狀，中間有圓孔，拉緊彈簧416的兩端分別固定在長螺釘415和短螺釘417扁狀頭部的中間圓孔;如圖3、圖4、圖5所示。

夾具8包括24V直流電源、槽型夾具體、磁力線圈、高度可調頂尖、磁流變液、高度調整塊;24V直流電源81的正負極通過導線與磁力線圈兩端相連;槽型夾具體為非金屬材料、底面平整、固定在工作臺上，基托底面平整全口義齒及其高度調整塊、基托底面不規(guī)則全口義齒及其高度可調頂尖均位于夾具體內(nèi);磁力線圈為螺旋狀，其長度以線圈通電后磁流變液達到類固體為準;磁流變液是具有可控特性的智能流體，通電后毫秒級就可以變?yōu)轭惞虘B(tài)，斷電后毫秒級就可以恢復為液態(tài)，利用這一特性固定基托底面不規(guī)則全口義齒和基托底面平整全口義齒，磁流變液在槽型夾具體82的容量達到基托高度和基托底面不規(guī)則全口義齒91高度的1/3左右。

3 結束語

本文提供了一種基于熔融沉積成型的全口義齒3D打印進給裝置，它包括垂直進給機構、橫向進給機構、縱向進給機構、工作臺和夾具;橫向進給機構包括：伺服電機、聯(lián)軸器、軸承和絲杠絲母間隙消除結構;縱向進給機構包括：伺服電機、聯(lián)軸器、軸承、消除齒側間隙主動齒輪、被動齒輪、絲杠和絲母;夾具包括：24V直流電源、槽型夾具體、磁力線圈、可調高度螺釘、磁流變液和高度調整塊;該裝置具有義齒夾緊不變形、定位和進給精度高。

【參考文獻】

[1]朱廣遠，韓從輝.3D打印技術在泌尿外科的研究及應用進展[J].醫(yī)學研究生學報，2017（08）.

[2]肖燕，沈凱奇.3D打印纖維樁修復不同形態(tài)根管的有限元分析[J].口腔醫(yī)學研究，2017（03）.

[3]畢云鵬，劉寶鋼，白石柱，陳江飛，趙銥民.SLA與SLS制作硅橡膠贗復體表面紋理的對比研究[J].臨床口腔醫(yī)學雜志. 2017（03）.

[4]李美康，沈文靜，吳潔，郭長軍.不同工藝制作鈷鉻合金基底冠適合性的實驗研究[J].實用口腔醫(yī)學雜志. 2016（06）.

[5]李東陽，郝萱語.3D打印技術在臨床醫(yī)學中的應用進展[J].山東醫(yī)藥，2015（09）.

[6]莫暉，莫業(yè)躍，莊秀妹，孫海鵬，鄧飛龍. 基于3D打印技術新型金屬鏤空式種植外科導板的臨床應用[J].中華口腔醫(yī)學研究雜志（電子版），2014（02）.