国産セラミック義歯3Dプリント技術の開発

義歯冠の直接製造に使用される 3D 印刷技術は現在、粉末床選択的レーザー溶融金属 3D 印刷技術に基づいており、主な応用製品は磁器金属冠です。金属クラウンは、サポートを除去して研磨するなどの加工が施された後、磁器で加工され、磁器歯の製造が完了します。歯科用クラウン加工分野における 3D プリント技術のもう 1 つの応用であるオールセラミッククラウン製造は、急速に発展しています。次に、国内の一部企業や医療機関が開発したジルコニアセラミック義歯3Dプリント設備、材料、技術ソリューションを通じて、国内のオールセラミッククラウン3Dプリント技術の発展を見てみましょう。

画像出典: Bolimai Technologyの光硬化型セラミッククラウン3Dプリント技術
1970年代、ドイツの有名な会社VITAが、オールセラミッククラウンの強度を大幅に向上させるIn-Ceramテクノロジーを発明しました。このテクノロジーはすぐに臨床現場に適用され、オールセラミッククラウンのリアルな審美効果は歯科医に衝撃を与えました。オールセラミック歯は、材質によって、アルミナオールセラミック歯、鋳造オールセラミック歯、二酸化ジルコニウムオールセラミック歯に分けられます。ジルコニア（二酸化ジルコニウム）オールセラミック歯は、オールセラミック磁器歯の一種です。内部構造材料が酸化ジルコニウムセラミックであるため、ジルコニアオールセラミック歯と呼ばれています。

オールセラミッククラウン 3D プリント生産ライン<br /> Bolimai Technologyは、高性能セラミック3Dプリンターを独自に開発し、患者の歯型のデジタルスキャンとモデリング、義歯の3D設計、義歯グリーンボディの3Dプリント、脱脂と高温焼結、および艶出しプロセスで構成される3Dプリントジルコニアセラミック義歯生産ラインを立ち上げました。

ボリマイ氏によると、ジルコニアセラミック義歯は、強度、形態、寸法精度、透明性に関して非常に高い要件があり、通常はCNC切削技術を使用して製造されます。しかし、切削工程で多くの材料が切断されるため、オールセラミッククラウンの価格が高くなり、切削力によって義歯に内部亀裂が生じる可能性もあります。 3D プリントされたジルコニアセラミック義歯の材料利用率は 90% を超え、内部の亀裂がなく、コストも低くなります。

Bolimaiが開発した3Dプリントジルコニアセラミック義歯は、中国食品医薬品局の機械的特性と生物学的試験に合格し、今年10月に中国の医療機器登録証を取得し、正式に市場に投入できるようになりました。

スラリー混合および色合わせ装置を備えたオールセラミッククラウン 3D 印刷装置<br /> UnionTech は、光硬化法を使用してセラミック義歯を 3D プリントする方法と装置を開発しました。この設備には専門的な装置が備えられており、設備内の撹拌機構により、高粘度のセラミックスラリー材料の完全な混合が実現され、均一な混合が確保され、樹脂タンクの底に材料が沈殿するのを防ぎます。

さらに、このセラミック義歯印刷装置には着色剤設定機能があり、着色剤とベース材料の比率を調整することで、混合液材料の色を調整し、パーソナライズされた色で義歯加工を実現できます。攪拌機構により、均一な色調整が保証されます。この設定により、オールセラミッククラウンの審美効果が向上します。

セラミック義歯を印刷した後、3D 印刷された部品を焼結し、静水圧プレスする必要があります。印刷された義歯は、十分な硬化を確実にするために二次硬化処理を受け、セラミック材料の密度を確保するために静水圧プレス処理が行われ、それによって結果として得られる義歯の強度が確保されます。

さまざまなバイオセラミックスラリーに対応した 3D プリント装置<br /> 深セン Qiyu Technology は独自に開発したセラミック 3D プリンターを所有しており、ハイドロキシアパタイト、TCP、アルミナ、ジルコニア、二酸化チタンなどのバイオセラミック粉末材料から調製されたセラミックスラリーに対応しています。

Qiyu Technologyと南京医科大学付属口腔病院は、ジルコニア酸化物セラミック粉末とバインダーを溶媒に均一に混合し、押し出し型3Dプリンターに適した成形スラリーを形成するセラミック義歯3Dプリント材料を開発した。

このスラリーは、3D プリンターを使用してカスタマイズされた義歯用のセラミックブランクを製造するために使用できます。義歯用セラミックブランクを乾燥させた後、高温で焼結し、研磨してジルコニア義歯を得ます。

オールセラミック義歯製作システムの設計から加工まで Xunshi Technologyは2016年に自社開発のセラミック光硬化型3Dプリンターを発売し、セラミック固形分40%のコインサイズのセラミックギアワークピースを印刷するのに2時間以上かかりました。その後、Xunshi Technologyはセラミック焼結などの多くの技術で画期的な進歩を遂げ、セラミックの固形分含有量を継続的に向上させました。

Xunshi Technology は、義歯加工業界向けに、3D スキャンから CAD 設計、3D 印刷までのプロセスベースのソリューションである完全なデジタル歯科ソリューションを開始しました。予備スキャン、設計、印刷、その後の埋め込みと鋳造の各リンクを接続することで、義歯加工会社に効果的なデジタル歯科ソリューションを提供し、義歯生産の品質と精度を向上させ、生産サイクルを短縮し、義歯の生産能力を高めることができます。

珠海新茂義歯科技有限公司は、口腔内3Dスキャナー、口腔内3Dスキャナー信号に接続されたデータ処理モジュール、データ受信モジュール、データ受信モジュールに接続された3D印刷モジュール、義歯製造モジュールを含むオールセラミック義歯製造システムを開発しました。義歯製造モジュールには、義歯設計モジュール、レイアウトモジュール、ピン旋削モジュール、焼結モジュール、仕上げモジュールが含まれ、データ二次処理モジュールは義歯設計モジュールに接続されています。

口腔内3Dスキャナー、データ処理モジュール、データ受信モジュール、3Dプリントモジュール、義歯製造モジュールを通じて、義歯の設計と製造プロセスを完全にデジタル化できるため、義歯加工工場と医師の間での複数の往復製品転送を回避でき、医師と加工工場の間で製品を迅速に転送できるため、治療サイクルが短縮され、作業効率が向上します。

SLA セラミック義歯 3D 印刷装置および材料<br /> 上海理工大学材料科学工学部の趙哲教授のチームは、ステレオリソグラフィー（SLA）技術をベースにした高精度の工業用セラミック材料3Dプリンターと、高純度アルミナ、酸化ジルコニウム、窒化ケイ素、炭化ケイ素、石膏樹脂などの適合印刷材料を開発した。

この技術は、印刷精度に対する要求が高いオールセラミック義歯や宝石加工業界に適しています。現在、当チームは上海第九人民病院など、国内の一流医療機関や大規模義歯加工ユニットと数多く協力しています。関連技術は現在、関連医療ライセンスを申請中であり、このセラミック義歯3Dプリント技術は2018年上半期に実際に実装される予定です。

趙哲教授はかつて、この技術の利点はオールセラミック歯の加工分野だけにあるのではないと述べました。材料強度と加工精度におけるその利点は、整形外科における硬組織修復や大型特殊構造骨部品の作製など、より多くの医療分野で役割を果たすことが期待されています。

国際的に、光硬化型 3D プリント技術を使用してセラミックを加工する代表的な企業としては、Lithoz、3D CERAM、ADMATEC などがあります。セラミック 3D プリントの分野には、ナノジェット技術というもう 1 つのユニークな印刷技術があります。ナノメタルジェット技術で知られるXjet社は、金属3Dプリント技術をセラミック分野に「コピー」しており、その重要な応用分野の一つがセラミッククラウンの製造です。

Xjet のダイレクト 3D メタルジェッティングシステムのコア技術は、特許取得済みのナノメタルジェット技術です。この技術は、ナノ粒子を使用して特殊な液体金属を作成し、金属部品を迅速に印刷します。この技術により、金属 3D 印刷の速度と印刷量が新たなレベルに達し、高精度で表面仕上げの優れた製品を生産できます。 Xjet は金属印刷技術をセラミック材料の印刷プロセスに「コピー」しました。ナノスケールのセラミック粒子が印刷「インク」に均一に「浮遊」し、高温で結合した後、焼結してコンパクトな内部構造と滑らかな表面品質を実現します。

現在、ジルコニアなどのオールセラミッククラウンの加工製造技術は主にCNC加工技術に基づいており、製品の精度と加工効率に利点があります。しかし、加工中に切削工具によってジルコニウムディスクから材料が除去されるため、材料の無駄によりオールセラミッククラウンの価格は高いままです。比較すると、3D プリント技術は材料の利用においてより多くの利点があります。一般的に言えば、3Dプリントセラミック義歯加工技術の応用はまだ初期段階にあります。将来のオールセラミック義歯加工市場をどの技術が支配するかを知るには、市場検証の結果を待つしかありません。

なお、現時点では金属磁器クラウンはオールセラミッククラウンに置き換えられておらず、2つの製品が共存していることは注目に値します。オールセラミッククラウン製品は、審美効果に対する要求が高く、価格に敏感でないユーザーにとって主な選択肢となっています。金属磁器クラウンは価格面で有利であり、一部の消費者グループの間でも人気があります。金属 3D 印刷技術の最も広く使用されている用途は、コバルトクロム合金クラウンの大量カスタマイズ製造です。このタイプの金属材料をベースにした磁器の歯は、価格面での優位性により、依然として広い市場スペースを持っています。

出典: 3D Science Valley 詳しい情報:
20万本の金属歯が印刷されました。Farsoon TechnologyのCheng Jie氏へのインタビュー：中国の3Dプリントは国際ブランドと競争しています

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