3D打印及其在口腔醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用(三)
——常用材料

白石柱 張生睿 龔旭 鐘聲 林修文 趙瑞峰

中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)于2018 年發(fā)布了《增材制造工藝分類及原材料》(GBT35021-2018)[1]，根據(jù)成型原理不同，把增材制造技術(shù)分為7 種工藝類型，結(jié)合本系列文章第二篇中整理的ASTM標(biāo)準(zhǔn)增材制造技術(shù)工藝分類[2]，將國(guó)內(nèi)外兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的增材制造工藝分類以及常用材料進(jìn)行匯總對(duì)比，如表 1。

目前在口腔醫(yī)學(xué)領(lǐng)域已經(jīng)有很多材料得到了3D打印應(yīng)用，其中光固化樹脂和金屬材料的打印制造相對(duì)比較成熟，陶瓷和PEEK材料的打印也在積極探索中，蠟的打印已經(jīng)越來(lái)越少。本文主要結(jié)合相關(guān)3D打印技術(shù)，對(duì)前面4 種材料的特點(diǎn)、加工工藝及其在牙科領(lǐng)域相關(guān)應(yīng)用做一介紹。

表 1 增材制造技術(shù)工藝材料對(duì)比表

1 光固化樹脂

光固化樹脂在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用一直吸引著學(xué)者們的極大關(guān)注，這些材料被廣泛應(yīng)用于矯形、假肢和修復(fù)體等的制作。光固化樹脂是目前3D打印技術(shù)在口腔領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的材料，被用于制作模型、手術(shù)導(dǎo)板以及修復(fù)體。在保證精度的同時(shí)，減少了手工勞動(dòng)，避免了操作者主觀因素帶來(lái)的影響。表 2對(duì)一些口腔領(lǐng)域3D打印樹脂材料的性能進(jìn)行了總結(jié)[3]。

1.1 材料組成

目前牙科3D打印用的光固化樹脂材料主要是液態(tài)光敏樹脂，其成分主要包括低聚物、活性稀釋劑、光引發(fā)體系以及少量顏料與其他助劑[4]，其中光引發(fā)體系包括光引發(fā)劑和相應(yīng)的還原劑促進(jìn)劑。

低聚物也稱齊聚物或預(yù)聚物，含有不飽和雙鍵或環(huán)氧鍵等不飽和官能團(tuán)的低分子量聚合物。在光固化過(guò)程中，低聚物經(jīng)過(guò)引發(fā)聚合，分子量迅速上升，快速?gòu)囊后w變?yōu)楣腆w。低聚物是光固化樹脂的主要成分之一，對(duì)光固化樹脂的主要性能起決定性作用。目前牙科光固化打印樹脂主要有環(huán)氧類預(yù)聚物(如環(huán)氧丙烯酸脂)和丙烯酸類預(yù)聚物(如聚氨酯丙烯酸酯和聚酯丙烯酸脂)兩大類。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，低聚物的黏度通常較大，需要配合活性稀釋劑來(lái)調(diào)節(jié)體系黏度，加快材料的反應(yīng)。

表 2 口腔常用光固化樹脂材料性能對(duì)照表

活性稀釋劑也被稱為反應(yīng)性單體，其主要成分是含有可以發(fā)生光固化反應(yīng)雙鍵的有機(jī)小分子，主要作用是稀釋和調(diào)節(jié)粘度。按照光固化聚合原理，活性稀釋劑可分為自由基活性稀釋劑和陽(yáng)離子活性稀釋劑。由于活性稀釋劑參與了光固化過(guò)程的所有反應(yīng)，因此對(duì)光固化樹脂各方面的性能都會(huì)產(chǎn)生影響，要根據(jù)制品的性能準(zhǔn)確選擇合適的活性稀釋劑。

光引發(fā)劑是一類能在紫外光區(qū)(250～420 nm)或可見光區(qū)(400～800 nm)通過(guò)吸收一定波長(zhǎng)的能量引發(fā)單體聚合固化的化合物。光引發(fā)劑的成分和含量決定著光固化樹脂的固化速度。按照光引發(fā)機(jī)理，可將光引發(fā)劑分為自由基型光引發(fā)劑(如苯乙酮衍生物和二苯甲酮衍生物)和陽(yáng)離子型光引發(fā)劑(如芳香重氮鹽類和芳香茂鐵鹽類)。光引發(fā)劑在樹脂固化后會(huì)有少量殘留，普通光敏樹脂采用的引發(fā)劑有一定生物毒性，往往不能通過(guò)材料的生物相容性測(cè)試。用于打印手術(shù)導(dǎo)板、暫時(shí)冠、樹脂基托等光敏樹脂中的光引發(fā)劑能夠達(dá)到生物相容性測(cè)試的需求，但同時(shí)也是造成這類樹脂成本較高的主要原因。

1.2 材料分類

3D打印用光固化樹脂根據(jù)其不同物理化學(xué)性質(zhì)及用途，可分為：標(biāo)準(zhǔn)樹脂、結(jié)構(gòu)樹脂、耐久樹脂、韌性樹脂和柔性樹脂[5]。

標(biāo)準(zhǔn)樹脂及其應(yīng)用在光固化樹脂中跨度最廣。在標(biāo)準(zhǔn)樹脂系列中，有一種專業(yè)快速固化樹脂(Draft V1樹脂，F(xiàn)ormlabs公司，美國(guó))，其固化速度比常規(guī)樹脂快3～4 倍，是一種理想的增材制造材料。但是其缺點(diǎn)是當(dāng)打印層厚不夠精細(xì)時(shí)會(huì)導(dǎo)致模型表面產(chǎn)生明顯的階梯效應(yīng)[6](圖 1)。

結(jié)構(gòu)樹脂中比較典型的是一種灰色專業(yè)樹脂，它能提供高精度、微伸長(zhǎng)、低蠕變的打印零件。一般適用于概念建模、可重復(fù)使用的功能原型以及精確模板的制造成型，在口腔領(lǐng)域一般作為教學(xué)模型和導(dǎo)板的打印材料(圖2)。對(duì)于剛性結(jié)構(gòu)樹脂，由于材料中增加了類玻璃增強(qiáng)體成分，使其具有相當(dāng)高的剛性和精度，且表面光滑。這種樹脂材料在牙科領(lǐng)域可用于打印一些對(duì)壁厚和細(xì)節(jié)要求較高的結(jié)構(gòu)，如牙冠和一些對(duì)裝配要求較高的修復(fù)體。

圖 1 樹脂材料打印模型，層厚不夠精細(xì)時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)階梯效應(yīng)(下圖)

耐久樹脂是由聚丙烯或聚乙烯制成的，具有很高的延展性、變形性和抗沖擊性。它適用于低摩擦無(wú)退化表面的可壓縮零件、裝配體以及沖擊較大的夾具的生產(chǎn)制造。此外還有一類韌性耐久樹脂(丙烯腈丁二烯苯乙烯)，具有較高的抗拉強(qiáng)度和彈性模量。這類樹脂有望被用于打印制作活動(dòng)義齒的類卡環(huán)結(jié)構(gòu)。

柔性樹脂以聚氨酯丙烯酸酯為代表，是一類與注射成型聚氨酯彈性體相似的高彈性柔性聚合物。這種材料在保持較高柔韌性的同時(shí)，在較寬的溫度范圍內(nèi)具有良好的彈性性能，具有較低的剛度。這類樹脂能夠被用于制作具有彈性變形能力的導(dǎo)板，但是由于抗撕裂能力較差，還無(wú)法被用于制作顏面贗復(fù)體。

圖 2 結(jié)構(gòu)樹脂打印的支架模型用于教學(xué)

1.3 3D打印工藝

目前在口腔醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，光固化樹脂3D打印主要用到三類技術(shù)[7]：立體光刻(stereolithography, SLA)、數(shù)字光處理(digital light processing, DLP)和材料噴射成型(material jetting, MJ)。SLA和DLP打印的產(chǎn)品具有較高的精度和光滑的表面，在保證高精度的前提下可以實(shí)現(xiàn)一些復(fù)雜結(jié)構(gòu)的打印制造，同時(shí)加工成本較低且速度較快。是目前牙科領(lǐng)域?qū)嵱没统墒於容^高的兩種技術(shù)。

MJ技術(shù)可以通過(guò)液滴噴射控制對(duì)不同種類的樹脂材料進(jìn)行調(diào)配控制，可以在打印過(guò)程中加載性質(zhì)不同的材料并進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)不同顏色不同物理性能樣品的制造。采用MJ技術(shù)的樹脂打印件分辨率高、表面光潔度好、細(xì)節(jié)精細(xì)且色彩豐富，該技術(shù)現(xiàn)在正成為牙科領(lǐng)域3D打印的領(lǐng)先技術(shù)，但設(shè)備和材料的成本較高，目前主要被用于打印教學(xué)模型。

2 金屬材料

2.1 材料性能

目前可用于金屬3D打印的材料有鐵基合金、鈦及鈦基合金、鎳基合金、鈷鉻合金、鋁合金、銅合金及貴金屬等。口腔領(lǐng)域主要使用的是鈦合金與鈷鉻合金。

鈦及鈦合金的強(qiáng)度高、比重小、耐高溫、耐腐蝕且生物相容性好，在醫(yī)療器械、化工設(shè)備、航空航天及運(yùn)動(dòng)器材等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。然而，鈦合金自身的熱傳導(dǎo)率低，在切削時(shí)容易發(fā)生表面硬化，易對(duì)刀具產(chǎn)生嚴(yán)重磨損，導(dǎo)致其機(jī)械切削困難，3D打印技術(shù)無(wú)需切削加工便能制造復(fù)雜的形狀，且基于粉材或絲材的制造使得材料利用率高，不會(huì)造成原材料的浪費(fèi)，從而節(jié)約了制造成本。目前3D打印鈦及鈦合金的種類有Ti、Ti6A14V(TC4)和Ti6A17Nb。

金屬材料作為3D打印的原材料，大多以粉末粉體形式生產(chǎn)應(yīng)用。金屬粉體的基本性能對(duì)最終成型的產(chǎn)品品質(zhì)有著密切關(guān)系。因此金屬3D打印對(duì)于金屬材料粉體性能有一定指標(biāo)要求，主要體現(xiàn)在化學(xué)成分、含氧量、粉末粒度分布、粉末形貌以及粉末流動(dòng)性等方面。

金屬粉末原料的化學(xué)成分中除主要金屬元素以外，還摻雜有Si、Mn、C、S以及P等雜質(zhì)，同時(shí)粉體表面會(huì)吸附水或者其他氣體。摻雜物的存在會(huì)使粉體熔化不均，易造成成品的內(nèi)部缺陷。在成型過(guò)程中雜質(zhì)可能會(huì)與基體發(fā)生反應(yīng)，改變基體性質(zhì)，給產(chǎn)品品質(zhì)帶來(lái)負(fù)面的影響。因此需要嚴(yán)格控制金屬原料粉體的雜質(zhì)，保證金屬粉體原料的高純凈度。

目前用于金屬3D打印的粉末制備技術(shù)主要以霧化法為主，制備過(guò)程中環(huán)境含氧量較高時(shí)，金屬粉體不僅易氧化成氧化膜，還會(huì)導(dǎo)致球化現(xiàn)象，影響產(chǎn)品的致密度。因此實(shí)際應(yīng)用中需要對(duì)金屬材料的氧含量進(jìn)行嚴(yán)格控制。一般要求高溫合金粉末氧含量為0.006%～0.018%，鈦合金粉末氧含量為0.007%～0.013%，不銹鋼粉末氧含量為0.010%～0.025%。

金屬3D打印工藝對(duì)材料的粉末粒度要求比較高，一般要求粒度盡可能小，粉末盡可能細(xì)。粉體粒度小，粒子之間間隙小，松裝密度高，成型后零件致密度高，有利于提高產(chǎn)品的強(qiáng)度和表面質(zhì)量。但粉體粒度過(guò)小時(shí)，粉體易發(fā)生粘附團(tuán)聚，導(dǎo)致粉體流動(dòng)性下降，影響粉料運(yùn)輸及鋪粉均勻。

不同金屬粉末的制備方法會(huì)產(chǎn)生不同的粉末形貌，一般金屬材料由氣態(tài)或熔融狀態(tài)轉(zhuǎn)化為粉末時(shí)，形成的粉末顆粒趨近于球形；由固態(tài)轉(zhuǎn)化為粉末時(shí)，形成的粉末顆粒為不規(guī)則形狀。對(duì)3D打印金屬粉末來(lái)說(shuō)，一般要求粉末形貌為球形，且球形度在98%以上，這樣可以保證粉末顆粒有較好的流動(dòng)性，以方便打印過(guò)程中的鋪粉及送粉。

金屬粉末的流動(dòng)性與粉末形貌、粒度分布及松裝密度密切相關(guān)。粉末顆粒越大、顆粒形狀越規(guī)則、粒度組成中極細(xì)粉末所占的比例越小，其流動(dòng)性越好。金屬粉末的流動(dòng)性越好，打印過(guò)程中鋪粉越均勻，送粉越穩(wěn)定，打印模型質(zhì)量越高。

2.2 3D打印工藝

通常金屬材料的增材制造過(guò)程利用激光或電子束等能量源熔化金屬原料(粉末或絲材)來(lái)實(shí)現(xiàn)。熔融后的材料逐層固化成型生成固體結(jié)構(gòu)。目前常用的金屬3D打印技術(shù)是粉末床熔融技術(shù)(powder bed fusion, PBF)，包括選擇性激光燒結(jié)(selective laser sintering, SLS)、直接金屬激光燒結(jié)(direct metal laser sintering, DMLS)、選擇性激光熔化(selective laser melting, SLM)和電子束熔化(electron beam melting, EBM)等技術(shù)工藝。同時(shí)迅速發(fā)展的還有粘接劑噴射(binder jetting, BJ)、薄材疊層(sheet lamination, SL)等技術(shù)，這些金屬材料的增材制造方式可以達(dá)到更高的精度和更快的速度，不過(guò)還沒(méi)有在口腔領(lǐng)域得到應(yīng)用。

SLS和DMLS在燒結(jié)過(guò)程中受到燒結(jié)溫度場(chǎng)的影響，制件中的金屬粉末無(wú)法完全熔化，導(dǎo)致加工的制件內(nèi)部存在孔洞，表面粗糙[8]，需要嚴(yán)格進(jìn)行后處理(圖 3)。SLM和EBM工藝能夠使金屬粉末完全熔化，因此制件內(nèi)部致密、力學(xué)性能好。SLM技術(shù)能直接成型出接近完全致密度的金屬零件，是目前主流的金屬3D打印技術(shù)之一。在口腔醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，SLM技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于鈦、鈦合金和鈷鉻合金等的金屬冠/橋、烤瓷冠/橋基底、活動(dòng)義齒支架、全口義齒基托、個(gè)性化導(dǎo)板和舌側(cè)矯正托槽的打印(圖 4)，充分發(fā)揮了3D打印能夠高效實(shí)現(xiàn)大批量個(gè)性化制作的優(yōu)勢(shì)，大大縮短了平均制作周期，提高了制作精度和成功率，改善了修復(fù)體的力學(xué)性能，降低了制作成本，正在逐漸取代傳統(tǒng)的鑄造方式。

圖 3 鈦合金材料打印的金屬支架，表面粗糙，需進(jìn)一步后處理 圖 4 SLM工藝打印的鈦合金口腔修復(fù)體部件

EBM技術(shù)與SLM技術(shù)的區(qū)別在于能量源為電子束。電子束穿透能力強(qiáng)，能量吸收率比激光高3 倍，掃描速度高2 個(gè)數(shù)量級(jí)，可以完全熔化更厚的粉末層，一般電子束選區(qū)熔化技術(shù)的鋪粉厚度可達(dá)到75～200 μm，金屬粉末粒徑范圍為45～105 μm，甚至更粗；但粉末粒徑大時(shí)打印件表面比較粗糙，后續(xù)打磨拋光會(huì)使打印精度受影響，達(dá)不到口腔修復(fù)體的要求，比較適合制作外科植入物。

3 陶瓷材料

3.1 材料性能

陶瓷材料由于機(jī)械性能優(yōu)異、生物相容性好、美學(xué)效果好等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于牙科領(lǐng)域。陶瓷材料的內(nèi)部鍵合為離子鍵或共價(jià)鍵，鍵合較強(qiáng)，因此脆性大，硬度高，一次切削加工成型難度大。氧化鋯等靜壓胚體切削后再燒結(jié)是目前主流的方法，但是需要逐個(gè)單位加工因此效率不夠高。增材制造的出現(xiàn)為口腔瓷修復(fù)體的加工提供了一種新的方法。

陶瓷材料按照其成分可分為3 類[9]：玻璃基陶瓷(二硅酸鋰)、樹脂基陶瓷(優(yōu)韌瓷)、和多晶氧化物陶瓷(氧化鋯、氧化鋁等)。目前口腔醫(yī)學(xué)領(lǐng)域相關(guān)研究主要集中在氧化鋯的3D打印。

氧化鋯陶瓷最早于九十年代初被作為制作種植體的材料引入口腔醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。氧化鋯具有生物相容性和成骨活性，同時(shí)對(duì)口腔內(nèi)組織不會(huì)產(chǎn)生過(guò)敏反應(yīng)，不會(huì)引起正常味覺的改變。在力學(xué)性能方面，氧化鋯陶瓷具有較高的強(qiáng)度、硬度、耐磨性、耐腐蝕性、與鋼相近的彈性模量、與鐵相近的熱膨脹系數(shù)，在眾多陶瓷材料中擁有最高的斷裂韌性[10]。經(jīng)過(guò)多年研究，多層復(fù)合的、高通透性的氧化鋯已經(jīng)能夠出色地完成美學(xué)修復(fù)。

3.2 3D打印工藝

由于陶瓷材料相對(duì)于其他材料呈現(xiàn)出熔點(diǎn)高、抗熱震性高和可壓縮性低等特點(diǎn)，目前一般先由有機(jī)或無(wú)機(jī)粘接劑材料與陶瓷粉末混合，通過(guò)打印獲得初步的燒結(jié)體三維結(jié)構(gòu)，然后進(jìn)行脫脂(消除有機(jī)粘接劑)和燒結(jié)(增加產(chǎn)品的致密度)步驟，最終得到完全固結(jié)的陶瓷材料制品[11]。所采用的增材制造成型工藝有立體光固化技術(shù)(圖 5)和粘接劑噴射技術(shù)。

圖 5 立體光固化技術(shù)打印的氧化鋯陶瓷修復(fù)體[12]

粘接劑噴射技術(shù)可以使用范圍較廣的材料，將各種陶瓷粉末與一些金屬和聚合物粉末相互混合，在不同粘接劑作用下獲得不同性能的產(chǎn)品。該技術(shù)目前存在的主要問(wèn)題是打印件中的微孔尺寸、分布及孔隙率對(duì)制件的力學(xué)性能和疲勞性能產(chǎn)生影響，使其不能滿足臨床現(xiàn)有需求。粉末顆粒在鋪粉過(guò)程中表面由于摩擦產(chǎn)生靜電，導(dǎo)致粉體發(fā)生團(tuán)聚，在打印時(shí)會(huì)形成夾雜和氣孔等缺陷，從而影響制件的力學(xué)性能。因此粉體的流動(dòng)性和鋪展性對(duì)BJ技術(shù)來(lái)說(shuō)尤為重要。使用大粒徑的粉體可以提高流動(dòng)性，但可能影響到制品打印后的燒結(jié)性和致密度。相反使用非常細(xì)的粒徑可能導(dǎo)致相當(dāng)大的團(tuán)聚作用和粉末流動(dòng)性降低。為了克服這個(gè)問(wèn)題，一般需要打印件在真空環(huán)境下通過(guò)毛細(xì)作用對(duì)滲透在孔隙中的陶瓷材料團(tuán)聚來(lái)減少孔隙率，增強(qiáng)致密性。

與傳統(tǒng)制造方法相比，3D打印陶瓷制品具有制造精度高、成型速度快，模型設(shè)計(jì)自由、可個(gè)性化定制等優(yōu)點(diǎn)，可以更好的與口腔醫(yī)學(xué)的需求相契合，但也存在易分層，容易產(chǎn)生微裂紋及致密度不足等問(wèn)題。目前針對(duì)不同成型工藝的陶瓷粉末或漿料的制備以及成型工藝優(yōu)化是陶瓷3D打印的研究重點(diǎn)。氧化鋯全瓷修復(fù)體的3D打印制造研究進(jìn)一步深入，有望取代目前切削的方式，大大提高修復(fù)體的制作效率。

4 PEEK材料

4.1 材料性能

聚醚醚酮(polyetheretherketone，PEEK)，為線性芳香族高分子化合物，構(gòu)成單位為氧-對(duì)亞苯基-羰-對(duì)亞苯基，為半結(jié)晶性熱塑性塑料，是由英國(guó)帝國(guó)化學(xué)工業(yè)公司于1978 年開發(fā)出來(lái)的超高性能特種工程塑料。PEEK材料彎曲模量為140～170 MPa，密度為1 300 kg/m3，熱導(dǎo)率為0.29 W/mK。PEEK特殊的化學(xué)結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出穩(wěn)定的化學(xué)和物理性能：熱穩(wěn)定性高達(dá)335.8 ℃；力學(xué)性能在滅菌過(guò)程中不發(fā)生變化；耐水解，無(wú)毒，具有很好的生物相容性；具有優(yōu)異的耐磨性和耐腐蝕性。彈性模量為3～4 Gpa[13-15]，楊氏模量和拉伸性能接近人骨和牙本質(zhì)。這一點(diǎn)比鈦及鈦合金、陶瓷更具有優(yōu)越性，因此PEEK有望成為鈦、陶瓷之外的另一種重要的用于制作骨植入物與口腔修復(fù)體的材料。PEEK能夠采用切削、注塑、3D打印等方式進(jìn)行加工，其中3D打印由于能夠制作復(fù)雜結(jié)構(gòu)，且能節(jié)約原材料而一直受到關(guān)注。

4.2 材料優(yōu)缺點(diǎn)

PEEK現(xiàn)在已作為一種新型的植入物材料與口腔修復(fù)材料在口腔領(lǐng)域得到初步應(yīng)用，被用于制作頜骨植入假體、固定修復(fù)體、種植體上部結(jié)構(gòu)、可摘義齒部件及贗復(fù)體等(圖 6)。與鈦及鈦合金相比，PEEK更美觀、穩(wěn)定、質(zhì)輕、彈性模量低，作為植入物不會(huì)造成“應(yīng)力遮擋”，同時(shí)PEEK制成的卡環(huán)比鈷鉻合金制成的卡環(huán)具有更低的阻抗力。

圖 6 PEEK材料打印的網(wǎng)狀植入物，用于牙槽嵴的骨增量

CAD/CAM銑削PEEK固定修復(fù)體的抗斷裂能力為2 354 N，比二硅酸鋰陶瓷(950 N)、氧化鋁陶瓷(851 N)或氧化鋯陶瓷(981～1 331 N)等材料都具有更高的抗斷裂載荷能力，因此不容易崩裂。且PEEK表面硬度較低，不會(huì)造成對(duì)頜牙的磨損。但由于PEEK顏色偏灰褐色，且透明度較低，不適合前牙美學(xué)修復(fù)。

隨著3D打印PEEK材料在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用逐漸增多，人們發(fā)現(xiàn)作為一種人體植入物材料，盡管PEEK具備諸多優(yōu)點(diǎn)，但仍然存在一定的問(wèn)題。其中最主要的問(wèn)題是PEEK材料的化學(xué)惰性強(qiáng)，親水性差，不利于蛋白黏附，植入人體后無(wú)法與人體軟硬組織實(shí)現(xiàn)生物結(jié)合，因此，提高生物活性已成為目前PEEK作為植入物材料研究的熱點(diǎn)(圖 7)。

圖 7 PEEK(左)、陶瓷(中)和金屬材料(右)打印植入物

4.3 3D打印工藝

最早用于PEEK打印的工藝是SLS。使用SLS工藝加工PEEK材料，不需要模具，設(shè)計(jì)制造方式靈活高效，但由于粉體制備困難、制造設(shè)備價(jià)格昂貴、工藝條件嚴(yán)苛、制件內(nèi)部易出現(xiàn)缺陷等原因一直限制著其發(fā)展。Schmidt等[16]通過(guò)SLS打印方式，成功地實(shí)現(xiàn)了PEEK的3D打印成型。Yan等[17]通過(guò)研究CF/PEEK復(fù)合材料在SLS打印過(guò)程中的熱動(dòng)力學(xué)行為，確定了其有效融化溫度。Wang等[18]通過(guò)熱誘導(dǎo)相分離法，制備了形狀近球形且粒徑分布均勻的PEEK和PEEK/CNT復(fù)合粉體，該粉體用于SLS工藝表現(xiàn)出良好的流動(dòng)性和可加工性。

近年來(lái)熔融沉積成型(fused deposition modelling, FDM)工藝被應(yīng)用于PEEK材料的增材制造。與SLS相比，F(xiàn)DM在制件時(shí)的原料利用率更高、設(shè)備成本低，易于操作和維護(hù)。Valentan等[19]在2013 年研發(fā)了基于FDM工藝的PEEK高溫打印設(shè)備，通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)PEEK的FDM制件翹曲嚴(yán)重，分層明顯，且存在氣泡較多。趙廣賓等[20]通過(guò)正交試驗(yàn)方法研究了FDM打印工藝參數(shù)與力學(xué)性能之間的關(guān)系，研究顯示噴頭溫度、填充角度和打印速度等工藝對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響存在差異，影響最大的是噴頭溫度，其次是填充角度，打印速度對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響較小。

5 小 結(jié)

本文對(duì)3D打印常用的不同種類的材料特性、用途及其在牙科領(lǐng)域的應(yīng)用情況進(jìn)行了介紹和說(shuō)明。

3D打印技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，給各行各業(yè)的產(chǎn)品制造帶來(lái)了顛覆性變化。在口腔醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，3D打印的廣泛應(yīng)用，對(duì)于那些形狀復(fù)雜、結(jié)構(gòu)精細(xì)、傳統(tǒng)機(jī)械加工技術(shù)不便實(shí)現(xiàn)的產(chǎn)品，通過(guò)研發(fā)新的3D打印材料，依靠數(shù)字化流程設(shè)計(jì)，為牙科領(lǐng)域個(gè)性化需求的滿足提供了一種實(shí)現(xiàn)方法。相信隨著材料科學(xué)的持續(xù)發(fā)展，通過(guò)增材制造的方式，牙科領(lǐng)域越來(lái)越多的設(shè)備和產(chǎn)品可以更快速更高質(zhì)量的設(shè)計(jì)和制造，從而能夠幫助醫(yī)生更好的為患者服務(wù)。