上海應用技術(shù)大學展出陶瓷材料3D打印，一顆假牙打出來

2017年11月7日，南極熊從解放日報獲悉，第19屆工博會正式開啟，在高校展區(qū)2B008展位，一個個玻璃柜前人頭攢動，里面各種動物造型、“�！弊志�條優(yōu)美，雕工精巧。上海應用技術(shù)大學材料科學與工程學院教授趙喆領(lǐng)銜的團隊，在這里展示陶瓷材料3D打印的自主創(chuàng)新技術(shù)，該項技術(shù)目前最大的應用領(lǐng)域之一在于牙齒打印。

據(jù)南極熊了解，趙喆，上海應用技術(shù)大學教授，碩士研究生導師。先后就讀于天津大學（本科）和清華大學（碩士，博士）無機非金屬材料專業(yè)。后就職于瑞典斯德哥爾摩大學和瑞典皇家工學院，主持完成了瑞典、瑞士、以及歐盟等多項大型科研項目。2002年曾在國際知名期刊《Nature》上發(fā)表文章。研究橫跨結(jié)構(gòu)陶瓷和功能陶瓷兩大領(lǐng)域，重點研究陶瓷材料中材料顯微結(jié)構(gòu)與材料性能之間的相應關(guān)系，同時研究如何利用陶瓷工藝來實現(xiàn)所需要的材料精細顯微結(jié)構(gòu)和材料性能。

打印牙齒，新技術(shù)提速增效

打印牙齒，不是新鮮事。近年來，3D打印技術(shù)日趨發(fā)達，各種材料特別是金屬與高分子材料的3D打印技術(shù)迅速發(fā)展并在工業(yè)界得到廣泛實際應用，在醫(yī)療領(lǐng)域的牙科應用也比較多，只不過以前稱作三維成型。比如應用于金屬牙冠、牙橋、支架的制造等，但相對于金屬3D打印，齒科陶瓷打印卻是件難事。

上海應用技術(shù)大學趙喆團隊開發(fā)出基于立體光固化技術(shù)（SLA）的高精度工業(yè)級陶瓷材料3D打印機，以及與之相配套的高純氧化鋁、氧化鋯、氮化硅、碳化硅和石膏樹脂等打印材料。這樣的高精度3D打印齒科陶瓷技術(shù)與傳統(tǒng)的制備技術(shù)相比有何不同？“3D 打印技術(shù)也叫增材制造技術(shù)，原理是將計算機設(shè)計出的三維模型分解成若干層平面切片，然后把打印材料按切片圖形逐層疊加，最終堆積成完整的物體�！壁w喆介紹，3D打印技術(shù)出現(xiàn)以前，需要假牙定制者自己咬出牙膜，再送到工廠修理雕刻，制作周期通常較長，而3D打印技術(shù)提升了效率。同時，陶瓷打印的最大優(yōu)勢就是對復雜材料、結(jié)構(gòu)、功能、應用的一體化設(shè)計與制造，產(chǎn)品壽命相較傳統(tǒng)產(chǎn)品延長一倍。

與醫(yī)療機構(gòu)攜手研發(fā)應用

“該技術(shù)特別適用于對打印精度有高要求的全瓷義齒和首飾加工行業(yè)，目前我們已與上海市第九人民醫(yī)院等多家國內(nèi)一流醫(yī)療機構(gòu)和大型義齒加工單位開展合作，技術(shù)得到應用單位的高度認可。”趙喆介紹，該技術(shù)為完全自主創(chuàng)新，掌握了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的核心關(guān)鍵技術(shù)與裝備。舉例來說，造一顆假牙，200層切面一層一層打出來，每層厚度僅50微米，比頭發(fā)絲的一半還細。與此同時，由于掌握了核心技術(shù)，其成本也將更加接地氣。

3D打印陶瓷材料，特別是這一技術(shù)方向在牙齒打印方面的應用，目前國際上還有奧地利LithoZ、荷蘭Admatec和法國3DCERAM三家商業(yè)企業(yè)在國內(nèi)銷售設(shè)備，國內(nèi)包括北京十維科技、浙江迅實科技等公司也已經(jīng)推出設(shè)備，而趙哲的底層技術(shù)路線不同，在打印精度、材料性能和材料適用性方面都有自己的優(yōu)勢。

“目前，我們的技術(shù)合作正在申請相關(guān)醫(yī)療許可證書，預計半年后可真正落地服務(wù)�！壁w喆說，陶瓷3D打印的成果轉(zhuǎn)化比較順利，原因是團隊在基礎(chǔ)研究時就注重與應用緊密結(jié)合，研發(fā)路線上目標是直接做出最終產(chǎn)品。這項技術(shù)的未來不僅僅在一顆牙齒上，其材料強度、工藝精度上的優(yōu)勢，有望在更多醫(yī)學領(lǐng)域發(fā)揮作用，比如應用于骨科的硬組織修復、大尺寸特殊結(jié)構(gòu)骨骼部件的制備等。


來源：解放日報
編輯：南極熊