用于永久全口义齿的全彩色 3D 打印方案

• 1
  全彩色 3D 打印方案如何实际构建零件
• 2
  工艺的适用边界
• 3
  公差、摆放方向与后处理
• 4
  这对设计工程师意味着什么
• 5
  何时打印，何时机加工
• 6
  全彩色喷射与机加工、成型的对比

材料喷射的工作原理类似喷墨打印机，只是喷出的是液体而非墨水。数百个喷嘴将光敏聚合物液滴喷射到构建托盘上，然后 UV 灯将该层就地固化。喷头再次经过，落下下一层，零件自下而上生长。层高约为 14 至 27 μm，薄到足以让义齿基托和牙齿作为一个整体成型。

颜色来自同一个喷头。独立通道分别输送基础树脂以及青色、品红、黄色、白色和黑色。切片软件告诉每个喷嘴在每个坐标处喷射哪种液滴，因此粉色牙龈和米白色牙齿是逐个体素放置的。没有喷涂、没有浸染，也没有二次粘接步骤。

最后一点比颜色本身更重要。传统义齿是粉色基托，预制牙齿粘接在牙槽中。粘接线是薄弱环节。当树脂和牙齿一起喷射成型时，界面变成渐变过渡，而不是接缝。

• 1
  构建方向零件逐层生长，因此悬垂结构需要支撑或重新调整方向。
• 2
  体素颜色颜色打印在零件内部，而非施加于表面。
• 3
  单次固化每一层沉积时都由 UV 固化。

光敏聚合物不是丙烯酸。它吸水，在持续载荷下会蠕变，且经过数月 UV 暴露后颜色会漂移。对于每天佩戴 16 小时的义齿，这种漂移表现为牙龈色调变暗、牙齿略微发雾。患者会注意到。需要重新抛光表面的技师也会注意到，因为表面不再像以前那样容易抛光。

机械极限比营销宣传所暗示的更紧。喷射树脂在硬端约为 80 至 90 Shore D，在牙龈端则软得多。这对于坐在牙槽嵴上的义齿基托没问题。对于反复弯曲 10,000 次的卡环臂则不行。

单件成本只有在超过一定复杂度时才划算。如果几何形状是单色平板，喷射就是昂贵的做法。当零件上颜色和材料发生变化时，该工艺才体现价值，因为那正是原本需要装配的地方。

喷射义齿的公差预期为 ±0.1 mm，冷却不均的长薄截面为 ±0.2 mm。这比 CNC 宽松。如果配合面需要 ±0.005 mm，应事后机加工，而不是打印到尺寸。我们常在种植体支架上看到这种情况：打印主体作为载体，接口则铣削。

摆放方向同时决定精度和表面。将义齿平放在托盘上，组织面光滑，但牙尖会出现台阶纹。倾斜 15 至 30 度可分散台阶，但会增加必须打磨的支撑痕。两种选择都有代价。根据患者或配合件会接触哪个表面来选择。

后处理简短但不可省略。清洗零件、去除支撑，并按树脂制造商的灯照时间表进行后固化。跳过固化，零件会发粘并失去强度。然后手工抛光组织面和边缘。打印义齿仍需要技师把关边缘。

• 1
  清洗清除通道和阴模面上的未固化树脂。
• 2
  后固化遵循树脂数据表给出的灯照时间和温度。
• 3
  抛光手工修整边缘；不要机加工打印的颜色层。

有用的思路不是义齿，而是两种材料和两种颜色必须无接缝结合的零件。想想黑色主体配半透明导光管的壳体，或红色耐磨垫打印进灰色框架的夹具。喷射去掉了装配步骤和最先失效的胶粘剂。

它也免去了配色表面处理。阳极氧化、移印和双色注塑都是在零件成型后增加工序。喷射把颜色放进零件内部。对于不值得开模的小批量生产，这就是全部理由。

代价是各向异性。喷射零件跨层方向较弱，Z 方向强度约为面内强度的 60% 至 80%。面内加载时表现正常。跨层拉伸加载时，它会在比机加工或成型件更低的应力下分层。

当零件体积内存在颜色或材料变化、批量在几百件以下、且载荷路径在面内时，使用全彩色 3D 打印方案。它适用于试戴义齿、解剖模型、手术导板和多色壳体。

当尺寸必须保持在 ±0.02 mm 以内、材料必须是金属或真正的热塑性塑料、或零件在使用中会弯曲时，选择机加工。对于任何要抛光到 Ra 0.8 μm 或更细的特征，CNC 也更胜一筹。我们在同一车间运行两种工艺，所以选择通常取决于图纸，而不是供应商。

混合路线比纯打印或纯机加工更常用。先用彩色材料打印主体和内部流道，再机加工密封面、内孔或螺纹。这样既能得到铸件和注塑达不到的几何形状，又能获得切削刀具保证的公差。代价是多一次装夹。