【太孚美®】牙科3D打印钛合金粉末 产品优势7：成型卡环性能

成都优材科技有限公司自主研发和生产的牙科激光选区熔化钛合金粉末--【太孚美^®】已分别于2020年1月和2月取得三类医疗器械注册证和生产许可证，这标志着牙科钛合金激光3D打印正式进入合规化和市场化的新时代。优材科技致力于为广大的牙科3D打印加工客户提供优质的粉末原材料，并提供全面的技术支持。

优秀的品质和严格的审查决定了【太孚美^®】本身的市场认可度，对比众多的粉末品牌和合金种类，【太孚美^®】粉末有何特点和优势呢？优材科技将从粉末球形度、粉末流动性、化学纯度、成型牙科修复体耐久性（金相组织和疲劳）、不同金属材料的性能对比、不同成型工艺的对比、成型卡环性能优势、义齿加工企业应用实例、临床病例介绍等方面分享【太孚美】的优势。本文介绍成型后固位体性能优势，后续请持续关注优材科技公众号（omt-am）。

固位体是可摘局部义齿的重要组成部分之一，卡环固位体在临床上使用尤其广泛。当可摘局部义齿佩戴在口内时，卡环起到发挥固位、支持和稳定作用。

一般地讲，对弹性体施加一个外界作用力，弹性体会发生形状的改变（称为“形变”），“弹性模量”的一般定义是：单向应力状态下应力除以该方向的应变。材料在弹性变形阶段，其应力和应变成正比例关系（即符合胡克定律），其比例系数称为弹性模量。弹性模量的单位是达因每平方厘米。“弹性模量”是描述物质弹性的一个物理量，是一个统称，表示方法可以是“杨氏模量”、“体积模量”等。但是总体来说，金属材料的弹性模量是一个对组织不敏感的力学性能指标，合金化、热处理（纤维组织）、冷塑性变形等对弹性模量的影响较小，温度、加载速率等外在因素对其影响也不大，所以一般工程应用中都把弹性模量作为常数。钛合金的弹性模量为1.078×105MPa，约110GPa，属于α+β型钛合金，具有良好的综合力学性能。与之相对的，国产常见切削钛盘及铸造用钛锭的弹性模量在100GPa左右。

弹性形变在临床实际运用的优点包括：临床戴牙就位时，在合理的调改范围内使卡环通过基牙轴突后恢复原位进入倒凹区域，行使固位功能；一定的强度能够保证卡环在后期反复摘戴时不因脱位力作用而变形，防止卡环失效。长期来看，卡环部分具有弹性缓解了义齿反复就位脱位过程中卡环体部分过早形变失效的风险产生。良好的卡环设计在活动义齿摘戴时对患者基牙不产生损伤，在行使咬合功能时无干扰，能够保证活动义齿行使功能时位置相对稳定。

在模拟卡环摘戴时，卡环表现如何呢？

使用万能力学材料试验机进行摘戴模拟测试：循环次数15000次、振幅4mm、速率10mm/s。记录初始固位力，并每1500次进行一次固位力的记录。实验结果如图：

数据来源：优材科技-华西口腔医学院校企合作项目实验报告

从表中可以看出，打印卡环循环至15000次时固位力仍能达到5.98N，而铸造卡环在模拟循环7500次左右时固位力就已下降至5.1N以下。

通过力学性能测试，钛合金样件屈服强度、抗拉强度测试单项数据均值为1000MPa以上；延伸率平均值超过11.4%，当一些特殊情况发生而需要调整时，可摘局部义齿各部分有适当的调改空间，不会过早的断裂失效。

在2018年发表于中华口腔医学研究杂志的文献《不同构建方向激光选区融化钛合金卡环的疲劳性能研究及有限元应力分析》一文中，学者探究克不同构建方向激光选区融化Ti-6Al-4V卡环的机械性能并与铸造卡环进行比较，最终结论为激光选区融化在循环测试中主要为韧性断裂而铸造卡环为脆性断裂，激光选区融化卡环可以放置在0.5mm倒凹下，卡环臂长轴垂直于Z轴方向的卡环有相较其它方向更优异的抗疲劳性能，在0.5mm倒凹下其最大von Mises值远小于Ti-6Al-4V的弹性极限。

在《基于CNC铣削和SLM技术的RPD卡环行为性能的实验研究》中，通过激光选区融化成型的卡环臂形态位置一致，在X射线照片中卡环臂部分内部均匀，无气孔、铸造不全等缺陷。修复体内部质量比传统铸造方式更为可靠。

总 结

1、钛合金弹性模量近110GPa，较切削钛盘和铸造钛材更优，更适合用于成型具有卡环固位体的可摘局部义齿；

2、通过“太孚美”粉末成型的实体样件具有高的比强度及较好的韧性，是活动修复的理想原材料选择；

3、通过已有文献数据可以看出，由SLM工艺制作的卡环固位体性能满足临床要求，对比传统方式具有更优的物理性能。

参考文献

[1] 徐敏锐, 程辉, 郑明, et al. 钴铬合金铸造卡环弹性形变限度及相应卡抱力的研究[J]. 口腔医学研究, 2007, 23(002):141-143.

[2] 谭发兵. 基于CNC铣削和SLM技术的RPD钛卡环行为性能的实验研究[D]. 2019.