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《Journal of the European Ceramic Society》:牙科薄瓷贴面的数字光加工增材制造

《Journal of the European Ceramic Society》:牙科薄瓷贴面的数字光加工增材制造

  • 分类:资讯中心
  • 发布时间:2023-11-17 10:53
  • 访问量:

【概要描述】1. 在790◦C下烧结5分钟后,打印玻璃的抗弯强度为132.58±25.83 MPa,化学溶解度为18 μg⋅cm^-2,满足牙科瓷贴面ISO 6872的要求。
2. 经典烧结动力学模型可用作烧结温度和时间的参考。SEM结果显示,在730◦C下,玻璃无法在15分钟内致密烧结,而在790◦C下,只需5分钟即可致密烧结,在850◦C下,只需1分钟即可致密烧结。
3. 打印的两个薄牙瓷贴面,经过真空条件下的790◦C烧结5分钟后,与牙齿模型完美匹配。

《Journal of the European Ceramic Society》:牙科薄瓷贴面的数字光加工增材制造

【概要描述】1. 在790◦C下烧结5分钟后,打印玻璃的抗弯强度为132.58±25.83 MPa,化学溶解度为18 μg⋅cm^-2,满足牙科瓷贴面ISO 6872的要求。
2. 经典烧结动力学模型可用作烧结温度和时间的参考。SEM结果显示,在730◦C下,玻璃无法在15分钟内致密烧结,而在790◦C下,只需5分钟即可致密烧结,在850◦C下,只需1分钟即可致密烧结。
3. 打印的两个薄牙瓷贴面,经过真空条件下的790◦C烧结5分钟后,与牙齿模型完美匹配。

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2022年11月2日,中国科学院过程工程研究所、北京师范大学的研究人员在《Journal of the European Ceramic Society》上发表题为Digital light processing additive manufacturing of thin dental porcelain veneers的研究论文,报道了一项研究使用DLP 3D打印技术将SiO2 - Al2O3 - K20 - Na20 - ZnO - CaO玻璃打印成薄牙瓷贴面。研究采用了Frenkel和Mackenzie-Shuttleworth模型,分析了温度和时间对玻璃烧结动力学的影响。同时,通过使用扫描电镜(SEM),对烧结工艺进行了进一步的优化。最后,根据ISO 6872标准对打印玻璃样品的抗弯强度和化学溶解度进行了评估。

原文链接:

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0955221922008585

 

 

 

  研究简介  

应用数字光处理(DLP)3D打印技术可以制作半透明且美观的牙瓷薄贴面。打印出的玻璃粉的中值和平均粒径分别为10.11µm和12.03µm,呈现单峰分布。每层厚度为50µm,并通过热膨胀系数(TEC)和热重/差示扫描量热法(TG/DSC)的结果,确定了玻璃坯体的脱脂过程。经过320℃、570℃和120分钟的退火后,采用经典的烧结动力学模型和SEM分析,发现在790℃的烧结温度和5分钟的烧结时间下,烧结玻璃的抗弯强度为132.58±25.83 MPa,化学溶解度为18 μg⋅cm^-2。这些性能符合ISO 6872标准。

 

 

图1 玻璃热膨胀曲线。

 

 

 

图2 打印玻璃粉末的粒度分布。

 

 

 

图3 玻璃致密坯体的DSC/TG曲线。

 

 

 

图4(a)玻璃致密坯体,(b) 730◦C烧结15分钟的玻璃样品,(C) 790◦C烧结5分钟的玻璃样品,(d) 850◦C烧结1分钟的玻璃样品的SEM图像。

 

 

 

图5 (a) 最终烧结玻璃样品的XRD图谱。

 

 

 

图6 模拟玻璃粉在730◦C(黑色)、790◦C(红色)和850◦C(蓝色)下的烧结动力学曲线和实验密度数据(空心方块)。

 

 

 

图7 (a)两块打印瓷贴面。从左至右,各柱:坯体,脱脂后,烧结后;(b)牙齿模型上的两个瓷贴面。

 

 

研究结论

 

本研究采用3D DLP打印技术应用于薄牙瓷贴面的制造,并根据Tf、DSC/TG和SEM结果确定了脱脂和烧结工艺。采用经典的F和MS模型分析了玻璃坯体的烧结动力学,并预测了与SEM结果相一致的变化趋势。总结以下结论:

1. 在790◦C下烧结5分钟后,打印玻璃的抗弯强度为132.58±25.83 MPa,化学溶解度为18 μg⋅cm^-2,满足牙科瓷贴面ISO 6872的要求。

2. 经典烧结动力学模型可用作烧结温度和时间的参考。SEM结果显示,在730◦C下,玻璃无法在15分钟内致密烧结,而在790◦C下,只需5分钟即可致密烧结,在850◦C下,只需1分钟即可致密烧结。

3. 打印的两个薄牙瓷贴面,经过真空条件下的790◦C烧结5分钟后,与牙齿模型完美匹配。

——END——

奇遇科技自主研发并在售的陶瓷3D打印机,可打印超精细薄牙贴面结构,提供涵盖“3D打印材料+打印设备+脱脂烧结工艺”的一站式系统解决方案,已同上百家科研院所开展合作,欢迎来电咨询。

 

奇遇科技3D打印薄牙贴面结构

 

 

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关于奇遇科技

深圳奇遇科技有限公司成立于2015年,是一家以陶瓷增材制造技术为核心的高科技公司。

公司拥有以清华大学博士后、挪威科技大学海归博士等为主体的研发团队,致力于为客户提供完整的“陶瓷3D打印设备+陶瓷3D打印材料+陶瓷烧结工艺”整体解决方案!

目前,公司自主研发的一系列精细直写陶瓷3D、4D打印设备,生物直写陶瓷3D打印设备,光固化陶瓷3D打印设备以及相关陶瓷3D打印材料,已服务清华大学、哈尔滨工业大学、北京科技大学、北京理工大学、西北工业大学、四川大学、国防科技大学、深圳大学、中国科学院、燕之屋丝浓食品等全球100+家顶尖科研院所

 

 

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