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《Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials》:表面处理和打印层取向对立体光刻牙科氧化锆表面粗糙度和抗弯强度的影响

《Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials》:表面处理和打印层取向对立体光刻牙科氧化锆表面粗糙度和抗弯强度的影响

  • 分类:资讯中心
  • 发布时间:2023-11-27 11:08
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【概要描述】报道了该研究考察了表面处理和打印层取向对氧化锆修复体表面粗糙度和抗弯强度的影响。该研究的零假设是:1)表面处理不影响SLA氧化锆的抗弯强度,2)打印层取向不影响SLA氧化锆的抗弯强度。

《Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials》:表面处理和打印层取向对立体光刻牙科氧化锆表面粗糙度和抗弯强度的影响

【概要描述】报道了该研究考察了表面处理和打印层取向对氧化锆修复体表面粗糙度和抗弯强度的影响。该研究的零假设是:1)表面处理不影响SLA氧化锆的抗弯强度,2)打印层取向不影响SLA氧化锆的抗弯强度。

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2023年5月29日,阿姆斯特丹大学、江南大学和阿姆斯特丹自由大学的研究人员在《Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials》上发表题为Influence of surface finishing and printing layer orientation on surface roughness and flexural strength of stereolithography-manufactured dental zirconia的研究论文,报道了该研究考察了表面处理和打印层取向对氧化锆修复体表面粗糙度和抗弯强度的影响。该研究的零假设是:1)表面处理不影响SLA氧化锆的抗弯强度,2)打印层取向不影响SLA氧化锆的抗弯强度。

 

原文链接:

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1751616123002977

 

 

  研究简介  

 

这项研究的目的是评估表面处理和打印层取向对立体光刻(SLA)三维打印中3mol %氧化钇稳定氧化锆的表面粗糙度和抗弯强度的影响。研究采用了90个条形氧化锆样品,通过SLA 3D打印制造,然后经过脱脂和烧结。样品根据打印层的方向被随机分为与拉伸面平行(PR)或垂直(PD)两组,并进行了不同的表面处理方案。使用接触式传感器确定了拉伸表面的粗糙度,并使用扫描电子显微镜(SEM)分析表面形貌。抗弯强度、表观弹性模量和威布尔参数通过三点弯曲试验进行评估。研究结果表明,与拉伸面平行(PR)的取向具有较高的强度、表观弹性模量和较低的失效风险。而对于两种层向,具有抛光侧面和拉伸侧面的组(PR3和PD3)表现出最高的强度。扫描电镜观察显示,抛光会导致缺陷类型、位置和尺寸的变化。研究结果表明,表面粗糙度和缺陷对SLA氧化锆的力学性能有显著影响。使打印层平行于拉伸面可以提高机械性能,而抛光可以显著提高抗弯强度。因此,为了获得最佳性能,减少最终产品的表面粗糙度和大孔隙是必要的。

 

 

 

图1 根据样品打印层方向和表面处理程序进行的研究设计示意图:未抛光(子组0),抛光拉伸表面(子组1),抛光拉伸表面和侧面(子组3)。

 

 

 

图2 SLA氧化锆的弯曲强度和弹性模量根据打印层方向(平行- PR或垂直- PD)和表面处理方案(分别为0、1或3亚组,未抛光,具有抛光的拉伸表面,以及抛光的拉伸表面和侧面)。每组名称下方的微缩图显示了样品的横截面,包括层向、整理方案(灰色面:抛光)和加载方向(箭头)。

 

 

 

图3 根据打印层方向(平行- PR或垂直- PD)和表面抛光方案(分别为0、1或3亚组,未抛光,拉伸面抛光,拉伸面和侧面抛光)得到强度数据的威布尔概率图。LN(σ)按抗弯强度(σ)计算,LN(LN(1/(1-F))按失效概率(F)计算。

 

 

 

图4  2.4节描述的3点弯曲试验示意图。基于在100N下条形试条破坏的横截面图,通过有限元分析得到具有代表性的试样的颜色图。破坏区域的红色条纹对应于最高的拉应力集中。将各组最大主应力(MPa)峰值绘制成点阵图。

 

 

 

图5 拉伸表面形貌分析使用扫描电镜图像(x100)的烧成(子组0)组PR(平行)和PD(垂直)以及抛光拉伸表面(子组1):PR0, PR1, PD0和PD1。

 

 

 

图6 断口分析显示了所有组的典型裂缝起源(分别为平行PR或垂直PD和0、1或3亚组,未抛光,拉伸面抛光,拉伸面和侧面抛光)。每组名称下方的微缩图显示了试样的横截面,包括层向、整理方案(灰色面:抛光)和加载方向(箭头)。星号表示压缩旋度;方形表示可能的主裂缝起源位置;放大后的图像显示了裂缝的起源。引发裂缝的孔隙呈椭圆形,长轴平行于地层。

 

 

研究结论

 

平行打印层取向显著提高了材料的抗弯强度和表观弹性模量。无论层向如何,抛光陶瓷表面都能显著提高其抗弯强度。有必要减少最终产品的表面粗糙度和大孔隙,以获得最佳的临床性能。

 

——END——

 

奇遇科技自主研发并在售的陶瓷3D打印机,可打印氧化锆牙科结构,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。

 

 

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