一种3D打印可摘戴美白牙套及其制备方法

技术领域

本发明涉及口腔正畸领域，具体涉及一种3D打印可摘戴美白树脂牙套，以及这种3D打印可摘戴美白树脂牙套的制备方法。

背景技术

随着生活水平的提高，拥有一口整齐、洁白的牙齿是许多爱美人士的共同追求。想要获得一口洁白的牙齿，可通过使用美白牙贴、激光美白、冷光美白等方法，但是这些方法会对牙齿产生不同程度的刺激性，使牙齿变得敏感。与之相比，可摘戴美白牙套具有不刺激牙齿、不损伤牙齿表面的优点。此外，可摘戴的美白牙套可以根据患者的需求，随时摘下，不影响牙齿清洁与进食。目前市场上的可摘戴美白牙套通常采用热压膜方法成型。

美白牙套热压膜成型流程具体是这样的：先将患者牙模成型出来，将作为美白牙套制备材料的半透明高分子牙胶片置于牙模上，采用热压膜机将牙胶片紧紧地吸附在牙模表面，制成美白牙套，成型后使用刀具或激光在牙套上沿着牙龈边缘切割，实现美白牙套的脱模，后续再通过人工或设备打磨龈缘毛刺。

现有的美白牙套存在以下的缺陷：

(1)美白牙套热压成型工艺流程复杂，导致最终的制作精度偏低、材料消耗较大；后续修剪膜片至和牙齿轮廓吻合，无论是采用人工或者设备加工，均存在精度偏低、耗费大量人力物力的问题，且剪切掉的余料造成不可逆的资源浪费。

(2)容易出现颜色不均匀、易破损等问题。热压成型的美白牙套各点厚度难以控制，尤其是进行过牙齿修补操作的美白牙套，牙套和牙面存在一定的间隙，容易出现颜色不均匀、易破损等问题。

(3)牙胶片的材料、颜色受限，无法完全满足患者的个性化需求。因牙胶片的生产是批量的，市场上可供选择的牙胶片材料种类、颜色单一，颜色不容易调整，消费者无法根据个人喜好选择颜色，不能完全满足消费者的个性化需求。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种3D打印可摘戴美白牙套，其可以解决现有美白牙套存在颜色单一、不易调整、视觉效果欠佳的问题；本发明的目的之二在于提供这种美白牙套的制备方法，其可以解决现有美白牙套制备工艺流程复杂、浪费耗材、不能针对患者牙况作个性化调整的问题。

本发明通过以下的技术方案来实现：

一种3D打印可摘戴美白牙套，所述3D打印可摘戴美白牙套由一种液态树脂溶液通过光固化3D打印而成，所述液态树脂溶液包括：光敏树脂单体、稀释剂、光引发剂、白色填料、黑色填料以及荧光粉；所述光敏树脂单体与所述稀释剂的质量比为3:7至7:3；所述白色填料为氧化锆粉末、氧化铝粉末、二氧化硅粉末中的任意一种或多种，所述白色填料的添加量为光敏树脂单体和稀释剂总质量的0.01％-1％；所述黑色填料为碳纳米管，添加量为光敏树脂单体和稀释剂总质量的0.001％-0.1％；所述荧光粉的添加量为光敏树脂单体和稀释剂总质量的0.001％-0.1％。

进一步地，所述光敏树脂单体为透明聚氨酯丙烯酸酯。

进一步地，所述稀释剂为丙烯酸树脂。

进一步地，所述光引发剂为TPO或TPO-L。

进一步地，所述荧光粉为：蓝色荧光粉。

进一步地，所述液态树脂溶液还包括：抗氧化剂，所述抗氧化剂的添加量为光敏树脂单体和稀释剂总质量的0.001％-0.2％。

进一步地，所述液态树脂溶液还包括：消泡剂，所述消泡剂的添加量为光敏树脂单体和稀释剂总质量的0.001％-0.5％。

进一步地，所述液态树脂溶液还包括：流平剂，所述流平剂的添加量为光敏树脂单体和稀释剂总质量的0.01％-0.5％。

一种用于制备所述的3D打印可摘戴美白牙套的制备方法，包括：S1、采集数据步骤：通过三维扫描或者口腔CBCT、超声的方式，获取患者牙冠、牙根的三维数据；S2、数据处理步骤：将采集到的患者口腔数据导入计算机软件内，得到患者牙模的数据模型；S3、美白牙套设计步骤：基于患者牙模的数据模型，设计出美白牙套初始数据模型，包括：形状、牙齿容腔以及厚度；然后，在患者牙模上筛选出患者因牙齿不齐、破损、缺失等需要修补的部位数据信息，将待修补部分的数据通过增量方式添加到美白牙套的初始模型数据上去，得到具有视觉修补效果的美白牙套的最终模型；S4、树脂溶液调配步骤：按照所述的组分和比例，调配出用于3D打印美白牙套的液态树脂溶液；S5、光固化3D打印步骤：将美白牙套的数据模型导入切入软件中进行添加支撑和切片处理，产生的数据将精确控制光源和升降台的运动，再将该数据导入光固化3D打印设备的系统内，将调配好的液态树脂溶液注入光固化3D打印设备的打印池内，使美白牙套光固化3D打印成型。

进一步地，在所述光固化3D打印步骤中，包括以下步骤：S5.1、将所述液态树脂材料倒入光固化3D打印设备的打印池；S5.2、光固化3D打印设备的打印平板下降，直到距离打印池底部一个层厚的位置时停下；S5.3、光固化3D打印设备根据切片数据，在打印池底部投射出特定形状的紫外线，由于液态树脂溶液的光敏特性，被照射到的液态树脂溶液会固化；S5.4、固化完成后，打印平板自动升高一个固定的高度(一个层厚)，紫外光再次照射固化，如此反复，直至整个模型打印完成。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

(1)使用光固化3D打印技术令美白牙套成型，精准控制美白牙套打印的厚度和尺寸，与传统的热压膜成型方法相比，省去了牙模打印、牙胶片热压及一系列复杂的后处理过程，生产效率更高。同时，不需修剪膜片至于牙齿龈缘线吻合，成型精度更高，减少剪切余料浪费。

(2)通过在液态树脂溶液中添加荧光粉、白色填料、黑色填料调整牙套的颜色，突破了热压膜成型牙套牙胶片批量生产、颜色单一、颜色不容易调整的瓶颈，满足患者的个性化佩戴需求。

(3)通过数据模型设计，把患者由于牙齿不齐、破损、缺失而需要修补的部分添加到美白牙套上，在患者佩戴美白牙套后，可迅速实现视觉上的“补牙”，除了美白效果以外，还提升了牙齿在视觉上的整齐度和美感。

附图说明

图1所示为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明公开了一种3D打印可摘戴美白牙套，这种3D打印可摘戴美白牙套由一种液态树脂溶液通过光固化3D打印而成。

液态树脂溶液的组分包括：光敏树脂单体、稀释剂、光引发剂、白色填料、黑色填料以及荧光粉。其中：光敏树脂单体与稀释剂的质量比为3:7至7:3，光敏树脂单体的作用在于为美白牙套提供一定的延伸率和韧性，稀释剂的作用在于为美白牙套提供一定的强度和硬度。光敏树脂单体优选为透明聚氨酯丙烯酸酯，稀释剂优选为丙烯酸树脂。光引发剂作为紫外光固化助剂，有利于液态树脂溶液的UV光固化，优选为TPO(三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦)或TPO-L(2，4，6-三甲基苯甲酰基膦酸乙酯)，其具有耐黄变、低迁移、低气味等特性。白色填料为氧化锆粉末、氧化铝粉末、二氧化硅粉末中的任意一种或多种，白色填料的添加量为光敏树脂单体和稀释剂总质量的0.01％-1％，作用在于将无色透明的液态树脂溶液变为半透明的白色溶液，提升牙套的美白效果。黑色填料为碳纳米管，添加量为光敏树脂单体和稀释剂总质量的0.001％-0.1％，作用在于防止打印出来的美白牙套出现假白问题，使美白牙套的颜色更加自然。荧光粉的添加量为光敏树脂单体和稀释剂总质量的0.001％-0.1％，荧光粉优选蓝色荧光粉，主要作用为提亮、去黄，使美白牙套的色泽更加自然。

优选地，液态树脂溶液还可以加入抗氧化剂，为美白牙套提供抗氧化的作用，所述抗氧化剂的添加量为光敏树脂单体和稀释剂总质量的0.001％-0.2％。

优选地，液态树脂溶液还可以加入消泡剂，用于消除液态树脂溶液的泡沫，降低泡沫对美白牙套3D打印成型的影响，消泡剂的添加量为光敏树脂单体和稀释剂总质量的0.001％-0.5％。

优选地，液态树脂溶液还可以加入流平剂，促使液态树脂溶液在光固化成型过程中形成一个平整、光滑、均匀的表面，能有效降树脂溶液表面张力，提高其流平性和均匀性。流平剂的添加量为光敏树脂单体和稀释剂总质量的0.01％-0.5％。

本发明还提供了一种用于制备上述3D打印可摘戴美白牙套的制备方法，包括以下步骤：

S1、采集数据步骤：通过三维扫描或者口腔CBCT、超声的方式，获取患者牙冠、牙根的三维数据；

S2、数据处理步骤：将采集到的患者口腔数据导入计算机软件内，得到患者牙模的数据模型；

S3、美白牙套设计步骤：基于患者牙模的数据模型，设计出美白牙套初始数据模型，包括：形状、牙齿容腔以及厚度；然后，在患者牙模上筛选出患者因牙齿不齐、破损、缺失等需要修补的部位数据信息，将待修补部分的数据通过增量方式添加到美白牙套的初始模型数据上去，得到具有视觉修补效果的美白牙套的最终模型；

S4、树脂溶液调配步骤：按照权利要求1所述的组分和比例，调配出用于3D打印美白牙套的液态树脂溶液；

S5、光固化3D打印步骤：将美白牙套的数据模型导入切片软件中进行添加支撑和切片处理，产生的数据将精确地控制光源和升降台的运动，再把该数据导入光固化3D打印设备的系统内，将调配好的液态树脂溶液注入光固化3D打印设备的打印池内，使美白牙套光固化3D打印成型。

其中，在S5光固化3D打印步骤中，又包括以下步骤：

S5.1、将所述液态树脂材料倒入光固化3D打印设备的打印池；

S5.2、光固化3D打印设备的打印平板下降，直到距离打印池底部一个层厚的位置时停下；

S5.3、光固化3D打印设备根据切片数据，在打印池底部透射出特定形状的紫外线，由于液态树脂溶液的光敏特性，被照射到的液态树脂溶液会固化；

S5.4、固化完成后，打印平板自动升高一个固定的高度(一个层厚)，水平刮板再次将液面刮平，紫外光再次照射固化，如此反复，直至整个模型打印完成。

本发明的有益效果在于：

(1)使用光固化3D打印技术令美白牙套成型，精准控制美白牙套打印的厚度和尺寸，与传统的热压膜成型方法相比，省去了牙模打印、牙胶片热压及一系列复杂的后处理过程，生产效率更高。同时，不需修剪膜片至于牙齿龈缘线吻合，成型精度更高，减少剪切余料浪费。

(2)通过在液态树脂溶液中添加荧光粉、白色填料、黑色填料调整牙套的颜色，突破了热压膜成型牙套牙胶片批量生产、颜色单一、颜色不容易调整的瓶颈，满足患者的个性化佩戴需求。在传统的美白膜片生产流程中，需要把膜片的原料(透明高分子材料)和颜料、填料一起进行高温熔融后，再通过注塑的方法成型，而这些原材料要到达一定的量方能达到注塑生产要求(即使是小型设备也需要两千克以上的原材料)，因此美白牙套膜片只能批量生产，生产出来的膜片也无法再调控颜色。因此，每生产一种颜色的美白牙套就需要两千克的原料，若制作出来的膜片颜色不符合要求，大批量的成品膜片将浪费，还需要重新购买原材料，重新注塑成型，生产周期长。而本申请工艺则通常只需要几十克的树脂就可顺利打印，如果打印出来的颜色不符合要求，还可以在原来的树脂配方中进行调整，制作周期极短。

(3)通过数据模型设计，把患者由于牙齿不齐、破损、缺失而需要修补的部分添加到美白牙套上，在患者佩戴美白牙套后，可迅速实现视觉上的“补牙”，除了美白效果以外，还提升了牙齿在视觉上的整齐度和美感。