选择性激光熔覆技术制备的口腔微孔种植体机械性能、生物性能及表面处理方法研究进展

选择性激光熔覆(SLM)技术制作的口腔微孔种植体机械强度较高,可适应骨内不同骨质的骨密度和弹性模量分布,方形联通微孔结构在种植体植入后的骨传导性、骨诱导性较好,八角形支架单元和22边立方体单元结构强度高,且高孔隙率、低孔径成功率高.SLM技术制作的口腔微孔种植体生物相容性高,可促进骨重建及早期骨矿化沉积、加快骨结合,形成牢固种植体-骨内部机械锁节.SLM技术制备的口腔微孔种植体可用不完全熔化的金属粉末、酸蚀、碱处理及钙磷酸盐、聚乙酸内酯、甲磺酸去铁胺、多晶金刚石等涂层处理种植体表面,提高表面微观强度,促进细胞附着,刺激血管形成.

选择性激光熔覆技术成形质量影响因素及其在口腔修复体制造中的应用进展

选择性激光熔覆(SLM)技术可用于制作成形高温合金、钛合金、铝合金等金属零部件,SLM技术制造的医疗器械试件具有良好的生物相容性和机械性能,兼具个性化设计的特点,非常适合用于口腔修复。影响SLM成形质量的因素有很多,其中激光能量密度、选区预热、粉末特征、扫描方式、激光光斑等工艺参数对成形质量的影响最为显著。SLM技术在SLM金属基底冠、可摘义齿支架中的应用有较大研究进展,其在密合度、材料性能上较传统铸造工艺更具优势。SLM用于制造金属基底冠具有精度高、品质稳定的特点,适合制作多单位的固定修复基底冠,同时SLM成形的合金件具有更优的显微组织,并且对热处理的稳定性优良,较传统工艺具有更高的金瓷结合力。SLM用于制造可摘义齿支架具有制造精度高、设计自由度高、机械性能稳定的特点,在微观结构上较铸造试件具有更均匀、更致密、更稳定的结构,硬度和疲劳性能也高于铸造钛合金试件。SLM技术在种植基台的制造中尚存在一些问题,成形试件表面粗糙和成形过程中的应力导致的翘曲变形严重影响基台与种植体的结合,导致基台与种植体界面出现较大缝隙,因此目前SLM仍无法取代切削工艺对基台的加工。

基板温度对选择性激光熔覆法制备M2高速钢组织与性能的影响

采用选择性激光熔覆法,在基板温度分别为100,150,和200℃条件下制备M2粉末高速钢合金,分析基板温度对合金组织结构与力学性能的影响。结果表明,基板温度升高有利于提高M2粉末高速钢的致密度和整体组织的均匀性。当基板温度为200℃时,高速钢组织均匀致密,各元素固溶程度高,且碳化物含量高,组织中柱状晶不再沿Z轴方向单一生长,同时合金的显微硬度(HV0.1)达到最高,HV0.1为1 150,相比基板温度为100℃时的合金提高近40%。随基板温度从100℃升高到200℃,沿Z轴打印的M2高速钢室温抗拉强度从865.23 MPa降低到443.85 MPa,主要原因是合金中单一方向的柱状晶数量减少。

不同喷砂条件对选择性激光熔覆钴铬合金金瓷结合强度影响的研究

目的研究不同的喷砂条件对选择性激光熔覆技术(SLM)制作的钴铬合金与瓷结合强度的影响。方法用SLM技术制得63个10 mm×10 mm×2 mm钴铬合金试件块,随机分9组(n=7),采用不同Al2O3粒度(A1=50μm,A2=100μm,A3=150μm)和不同压强(B1=0.2 MPa,B2=0.4 MPa,B3=0.6 MPa)进行喷砂处理。每组随机选取一个试件进行扫描电子显微镜(SEM)观察,其余试件上瓷后用万能测试机测定试件的金瓷结合强度并观察其断裂模式,运用SPSS 17.0软件分析数据。结果 A1B1、A1B2、A1B3、A2B1、A2B2、A2B3、A3B1、A3B2、A3B3组剪切强度分别为(27.22±0.95)、(27.58±0.47)、(26.80±0.71)、(27.54±0.78)、(30.75±0.43)、(26.93±0.88)、(28.18±0.93)、(29.55±0.57)、(28.11±0.91) MPa。不同粒度Al2O3喷砂组间剪切强度的差异有统计学意义(P<0.05),不同压强喷砂组间剪切强度的差异有统计学意义(P<0.05),不同颗粒和不同压强对剪切强度的大小有交互作用(P<0.05)。剪切实验后,全部试件均为混合断裂模式。结论在本实验条件下,SLM钴铬合金在0.4 MPa、100μm的Al2O3颗粒喷砂后,金瓷结合强度最大。

选择性激光熔覆钴铬合金与瓷的结合性能研究

目的:评价选择性激光熔覆(selective laser melting,SLM)技术制作的钴铬合金与瓷粉的结合强度。方法:根据YY 0621-2008标准采用三点弯曲法测试比较SLM和传统失蜡铸造法的钴铬合金的金瓷结合强度,采用Vita瓷粉和Noritake瓷粉,对金瓷界面进行扫描电镜观察。结果:无论Vita瓷粉或Noritake瓷粉,SLM制作法的钴铬合金的金瓷结合强度均大于传统铸造法的金瓷结合强度(P<0.05)。SEM检测显示SLM钴铬合金的金瓷渗透深度均大于传统铸造钴铬合金的金瓷渗透深度。结论:SLM钴铬合金的金瓷结合强度大于YY0621-2008标准(25 MPa),也大于传统失蜡铸造法所获得的金瓷结合强度。

选择性激光熔覆技术与失蜡铸造法制作的钴铬合金基底冠的边缘适应性的比较

目的:比较选择性激光熔覆技术(selective laser melting,SLM)与传统失蜡铸造法制作的钴铬合金基底冠的边缘适应性的差异。方法:采用SLM技术与失蜡铸造法在统一规格的模型上各制作钴铬合金基底冠20个,采用扫描电镜检测钴铬合金基底冠的边缘密合性。结果:传统失蜡铸造法制作组基底冠的边缘密合性明显低于SLM组(P<0.05)。结论:SLM可以增加钴铬合金基底冠的边缘适应性,使基底冠具有更好的密合度,达到更好的临床修复效果。

高功率及快速扫描对选择性激光熔覆制备Ti-6Al-4V-TiB_w显微结构和力学性能的影响

在Ti-6Al-4V(TC4)中添加质量分数为3%的Ti B2,通过选择性激光熔覆技术(SLM)制备TC4/TiBw复合材料。采用X射线衍射仪(XRD)分析样品的相成分,利用扫描电镜(SEM)配合能谱仪(EDS)观察样品的表面形貌以及特定区域的元素组成,采用维氏硬度仪对材料测试显微硬度,纳米压痕测试特定组织的弹性模量。实验结果表明:在激光功率高、扫描速度快的条件下,晶粒得到细化出现亚晶胞,试样中的相主要以α-Ti形式存在,并且有新的B化物生成,观察到有未完全熔化的Ti-6Al-4V颗粒存在。力学性能测试表明,与传统的铸造工艺相比,本实验中材料的弹性模量(147 GPa)和显微硬度(500~600 HV)都有显著提高。

选择性激光熔覆技术用于口腔临床的研究进展

目前,选择性激光熔覆技术在口腔临床的应用日益增多。相对于传统的铸造制作方法,它具有周期时间短、材料利用率高、工序简单、净成型的优势,并且在物理、化学、生物性状方面也与传统铸造技术有所不同。本文就选择性激光熔覆技术在口腔临床的应用研究进展作一综述。

选择性激光熔覆微孔钛试件制备及体外生物学评价

目的探究经碱酸热处理的选择性激光熔覆微孔钛在体外生物学活性方面是否具有优势。方法制备光滑组(PT组)、喷砂酸蚀组(SLA组)、亲水组(ModS LA组)、选择性激光熔覆组(SLM组)、选择性激光熔覆-碱酸热处理组(SLM-T组)5种不同的钛表面,对各组试件表面人类血清白蛋白(HSA)吸附行为进行研究,在各组试件表面接种小鼠骨髓间充质干细胞(BMSCs)进行培养,评价不同钛试件表面的体外生物学活性。结果在5、10、20、40、60 min时,SLM-T组对HSA具有相对良好的吸附特性。第1、3、5天,与其他3组相比,SLM组和SLM-T组表现出最为显著的增殖活性,差异有统计学意义(P<0.01),第7天,5组试件碱性磷酸酶(AKP)的表达水平差异无统计学意义;第14天,SLM-T组有着最为显著的AKP表达水平,差异有统计学意义(P<0.01),SLM组与PT组的AKP表达水平差异无统计学意义。结论体外实验表明,经碱酸热处理的选择性激光熔覆微孔钛具有良好的体外生物学活性,可望促进骨结合,潜在地提升种植体植入后的初期稳定性。

选择性激光熔覆制备微孔钛试件及体内实验研究

目的评估选择性激光熔覆(SLM)成形微孔钛结构对材料生物活性的影响。方法以0~45μm的球形二级钛粉为实验原料,平铺在5 cm×5 cm×0.5 cm的纯钛基板上,在合适的激光参数条件下,制备出孔径范围在150~200μm及200~250μm的两组试件。以大颗粒喷砂酸蚀(SLA)工艺处理的试件为对照,通过动物实验研究,评价材料生物活性。结果场发射扫描电镜观察不同试件表面微孔结构,EDS显示SLA组表面C元素高于SLM组(P=0.037);SLM组试件弹性模量明显降低,接近于人类骨皮质(P<0.05);孔径200~250μm试件骨结合率在第8周差异有统计学意义(P=0.028)。结论微孔结构能有效降低试件表面的弹性模量,且孔径范围200~250μm的试件在中期诱导骨形成的能力上更加显著。

选择性激光熔覆(SLM)钛合金可摘局部义齿支架的适合性研究

目的:评价选择性激光熔覆(SLM)技术制作的钛合金可摘局部义齿的适合性。方法:用选择性激光熔覆(SLM)技术制作7个肯氏Ⅲ类Ti-6Al-4V可摘局部义齿支架,采用光学扫描仪分别扫描通过"印模法"得到的粘附有硅橡胶薄膜的石膏模型,以及去除该薄膜的石膏模型的光学印模,导入Geomagic Qualify软件,通过3D比较功能分析支架大连接体组织面与模型之间的间隙,对其适合性进行评价。结果:钛合金支架与模型之间的总体3D偏差值为(0.221 9±0.07)mm。结论:SLM技术制作的钛合金可摘局部义齿支架的适合性基本满足临床要求。

选择性激光熔覆(SLM)制作钴铬合金冠的适合性研究

目的:评价选择性激光熔覆(SLM)技术与失蜡铸造法制作的钴铬合金单冠与三联冠的适合性。方法:采用2种SLM系统EOS M270与EOS M280及铸造法分别制作钴铬合金单冠与三联冠各5个,通过采用硅橡胶法在体式显微镜下测量边缘及内部垂直间隙。采用SPSS 17.0软件对实验数据进行单因素方差分析。结果:钴铬合金单冠的边缘间隙和内部间隙(μm)分别为:EOS M270组42.28±11.58、125.75±47.67,EOS M280组46.54±8.4、128.22±54.18,铸造组为48.66±12.08、135.37±46.89。三联冠的边缘间隙(μm)和内部间隙(μm)分别为:EOS M270组40.55±10.04、133.09±39.80,EOS M280组45.36±10、138.94±50.61,铸造组为54.24±12.04、151.87±61.94(P<0.05)。结论:SLM组边缘平均垂直间隙明显小于临床普遍接受的120μm的标准,精度可以满足临床要求。SLM钴铬合金单冠的边缘适合性优于铸造法,内部适合性无统计学差异。SLM钴铬合金三联冠的边缘适合性及内部适合性均优于铸造法。

不同边缘设计对选择性激光熔覆钴铬合金基底冠边缘微渗漏的影响

目的 :研究不同边缘设计对选择性激光熔覆(selective laser melting,SLM)钴铬合金基底冠边缘微渗漏的影响。方法:选择30个离体磨牙,随机分为3组,每组10颗。A组设计135°浅凹状肩台并常规制作钴铬合金基底冠;B组和C组分别设计90°直角和135°浅凹状肩台并制作SLM钴铬合金基底冠,3组用玻璃离子粘固后,进行5000次冷热循环采用染料渗入法,用体式显微镜观察边缘微渗漏。采用SPSS 20.0软件包对数据进行统计学分析。结果:A组和B组,A组和C组间边缘微渗漏差异均有显著性(P<0.05),B组的微渗漏大于C组,但两者之间的差异无显著性(P>0.05)。结论 :2种边缘设计的SLM钴铬合金基底冠微渗漏均显著小于传统铸造钴铬合金基底冠;从减少边缘微渗漏和保护牙体组织的角度出发,在进行SLM基底冠修复时,建议使用浅凹型肩台。

选择性激光熔覆氧化铝/氧化锆复合陶瓷的温度场数值模拟

目的:建立选择性激光熔覆Al2O3/ZrO2复合陶瓷过程中的温度场有限元模型并利用此模型分析温度场分布。方法:在考虑了材料的热物性参数随温度变化以及相变潜热的情况下,利用ANSYS 12.1参数化设计语言(APDL)的"生死单元"技术模拟温度场分布并进行实验验证。结果:利用APDL成功建立了温度场三维有限元模型,模拟结果显示温度场分布呈"不对称性",并随扫描时间的增加,其温度上升,温度梯度下降。结论:利用APDL的"生死单元"技术建立的温度场有限元模型能有效地反映熔覆过程中的温度场分布,可用于进一步的模拟实验。

选择性激光熔覆钴铬钼合金可摘局部义齿支架的加工精度分析

目的:采用选择性激光熔覆(selective laser melting,SLM)技术制作钴铬钼合金可摘局部义齿(removable partial denture,RPD)支架,评估其加工精度。方法:采用3Shape三维光学扫描仪口外扫描上颌肯氏Ⅰ类牙列缺损石膏模型,将获取的三维形貌数据重建为数字化模型。利用3shape设计软件在其上进行RPD支架的计算机辅助(computer aided design,CAD)设计。SLM制作5个钴铬钼RPD支架,扫描各支架,获取三维数据,与原CAD数据进行逆向比对,评估其加工精度。结果:SLM钴铬钼支架在石膏模型上就位顺利,组织面与模型贴合,无翘动。与原模型之间的总体3D偏差值为(0.088±0.021)mm。结论:采用SLM技术打印的钴铬钼合金RPD支架偏差较小,精度较高。

选择性激光熔覆技术与失蜡铸造法制作的金属嵌体边缘微渗漏的对比研究

目的:对比研究选择性激光熔覆技术(selective laser melting,SLM)制作的钴铬合金、钛合金嵌体与失蜡铸造法制作的钴铬合金、钛合金嵌体的边缘微渗漏情况。方法:40颗离体前磨牙制备长方形邻颌洞,随机分为四组,每组10颗。分别用选择性激光熔覆技术制作钴铬合金、钛合金嵌体与失蜡铸造法制作钴铬合金、钛合金嵌体后,使用Single Bond2粘结。试件经冷热循环品红染色后,金刚砂片平行于牙体长轴近远中方向纵向剖开试件2次,体式显微镜下观察记录染料渗入试件牙轴壁、龈壁的深度。结果:四种嵌体的轴壁和龈壁均出现不同程度的微渗漏,经单因素方差分析有统计学意义(轴壁:F=38.33,龈壁:F=90.95,P<0.05);SLM钴铬合金、SLM钛合金嵌体微渗漏程度小于失蜡法铸造钴铬合金、钛合金嵌体,差异有统计学意义(P<0.05),SLM钴铬合金嵌体与SLM钛合金嵌体微渗漏差异无统计学意义(P>0.05);同种材料龈壁微渗漏明显高于轴壁,经配对t检验显示差异有统计学意义(P<0.01)。结论:选择性激光熔覆技术制作的金属嵌体抗边缘微渗漏能力好于失蜡铸造法制作的金属嵌体。

选择性激光熔覆(SLM)纯钛全冠适合性的临床研究

目的:临床评价选择性激光熔覆(SLM)技术制作的纯钛全冠适合性。方法:在临床选取10个因后牙牙体缺损需要单冠修复的患者,采用SLM EOS M280系统及失蜡铸造法分别制作纯钛全冠(n=10),临床试戴后采用印模法复制单冠内部及边缘间隙,并在体式显微镜下测量。采用SPSS 17.0软件对实验数据进行独立样本t检验。结果:纯钛单冠SLM组和铸造组的边缘间隙(μm)分别为:90.67±14.7和94.77±21.9(P<0.05),中央间隙分别为213.73±90.4和217.00±97.7(P>0.05)。结论:SLM组边缘间隙小于铸造组、也小于临床普遍接受的120μm的标准。

选择性激光熔覆技术成形质量影响因素及其在口腔修复体制造中的应用

在铝合金、钛合金及高温合金等金属零部件中通常会应用到选择性激光熔覆技术(SLM),利用该项技术所生产的医疗器械试件可发挥较高的机械性能以及生物相容性,同时还可发挥个性化设计优势,在口腔修复中具有重要作用。了解影响其成形质量的因素,主要有激光光斑、扫描方式、刮板特征、粉末特征、选区预热以及激光能量密度。另外,SLM技术在金属基底冠制作、可摘义齿支架制作以及种植基台制作方面有一定应用,在制作口腔修复体方面具有一定作用。

选择性激光熔覆制作纯钛卡环的抗疲劳性研究

目的:研究选择性激光熔覆(Selective laser melting,SLM)技术制作纯钛卡环的抗疲劳性。方法:用选择性激光熔覆技术制作10个卡环试件,传统失蜡铸造技术制作与实验组卡环的数字化设计形态完全相同的10个卡环试件,通过位移控制法(0.25 mm和0.50 mm)进行抗疲劳性测试,记录初始载荷值、试件疲劳失效时的循环次数与试件断裂时的循环次数。采用单因素方差分析对2组试件的相关实验数据进行比较。结果:对于0.25 mm和0.50 mm位移,2组的初始载荷与疲劳失效循环次数无统计学差异,断裂循环次数SLM组大于传统铸造组(P<0.05)。结论:SLM技术制作的卡环相比传统失蜡铸造法制作的卡环具有更为优异的抗疲劳性。

反复烧结对选择性激光熔覆钴铬合金烤瓷冠边缘微渗漏的影响

目的 ：研究反复烧结对选择性激光熔覆钴铬合金烤瓷冠边缘微渗漏的影响。方法 ：选择50个离体磨牙,随机平均分成2组,A组设计135°浅凹状肩台,B组设计90°直角肩台,常规牙备并制作SLM钴铬合金基底冠。在预氧化,第1次遮色瓷烧结、第2次遮色瓷烧结和体瓷烧结后将各组25个试件随机分为5组,分别予以1-5次釉瓷烧结。所有试件用玻璃离子粘固并进行5000次冷热循环,采用染料渗入法,用体式显微镜观察边缘微渗漏。采用SPSS 20.0软件包对数据进行统计学分析。结果：A组浅凹形肩台组试件在5次烧结前、后微渗漏无显著差异（P〉0.05）,而B组直角肩台组试件在反复烧结前、后微渗漏变化有显著差异（P〈0.05）。在第5次烧结后,浅凹形肩台组试件（A5）边缘微渗漏显著小于直角形肩台组试件（B5）（P〈0.05）。结论：反复釉瓷烧结（少于5次）不会对选择性激光熔覆钴铬合金烤瓷冠的边缘微渗漏形成明显影响;相比于直角肩台,浅凹形肩台设计的选择性激光熔覆钴铬合金烤瓷冠更能耐受反复釉瓷烧结。