适用于光固化成型的3D打印陶瓷义齿的方法和装置与流程

本发明涉及义齿制作技术领域，特别涉及到的为一种适用于光固化成型的3D打印陶瓷义齿的方法及装置。

背景技术：

目前常见的3D打印技术有：光固化快速成型(stereolithography，简称SL)、选择性激光烧结法(Selective Laser Sintering，SLS)、选择性激光熔融成型(Selective Laser Melting，SLM)、熔融沉积成型法(Fused Deposition Modeling，FDM)、三维印刷法(Three Dimensional Printing，3DP)等。光固化快速成型(Stereolithography，SL)和基于DLP(Digital Light Procession)光固化投影的3D打印技术都是立体光固化成型技术。

立体光固化成型法(包含激光光固化和DLP光固化，后统称为光固化)具有以下优势：(1)尺寸精度高，公差范围在±0.03mm～±0.1mm内；(2)优良的表面质量，跟FDM等其他3D成型技术相比表面质量好；(3)可以制作结构复杂的模型和尺寸比较精细模型；(4)可以直接制作面向熔模精密铸造的具有中空结构的消失型。立体光固化成型材料一般是光固化树脂，与其他固化材料相比，光固化树脂具有：固化速度快、不需要加热、节省能量等优点。

DLP是“Digital Light Procession”的缩写，即为数字光处理，也就是说这种技术要先把影像信号经过数字处理，然后再把光投影出来。它是基于TI(美国德州仪器)公司开发的数字微镜元件——DMD(Digital Micromirror Device)来完成可视数字信息显示的技术。说得具体点，就是DLP投影技术应用了数字微镜晶片(DMD)来作为主要关键处理元件以实现数字光学处理过程。基于DLP投影的3D打印技术，即通常所说的面曝光3D打印技术。具体来说，是采用液态光敏树脂为材料，使用特定波长的光源，利用DLP技术投影出相应图案，对液态光敏树脂进行选择性固化，实现打印。DLP技术，一般为静态DLP投影技术，即DLP投影固定在基座上，DLP投影仪并不移动，在每层曝光时，投影出相应的图像，保持相应的曝光时间，完成每层的固化。

陶瓷的制备，有着悠久且成熟的传统工艺，与时俱进，新成型技术的出现使得陶瓷生产和制造紧跟着科技的发展而创新。3D打印技术的出现给陶瓷的制备提供了一种新的成型思路，使得制备过程由原来的减材制作变成了增材制作，改变了陶瓷生产制备需要模具和机加工等切削设备来生产的传统成型工艺。3D打印技术中，SL和DLP成型精度高、表面质量佳，但适用其打印的材料有限，主要以光敏树脂为主。

义齿制造的背景：佩戴假牙的目的就是在恢复患者咀嚼功能的同时也改善口腔牙齿美观度。传统义齿的制作流程有：

(1)用硅胶做预模，做出来的东西叫托盘，相当于将硅胶按在口中的义齿进行成型，利用硅胶采集义齿的形状；

(2)模型制作，一种情况是灌石膏进托盘，2小时较为稳定后切割、分割线，并针对要做的特定义齿进行修复，石膏模型一般24小时稳定；选用义齿的底座，有塑料底座和石膏底座两种较多，塑料底座更好，因为石膏底座热膨胀、收缩的过程，故有一定的变形影响，选用石膏种类时，要选择相对热膨胀系数小的石膏；另一种情况是直接扫描托盘，并利用电脑建立三维数据，并最后直接打印模型；

(3)针对修补的义齿，需将石膏牙龈去掉，留下颈缘线；对于需要处理的义齿，根据医生的不同，一般会去掉牙龈或龈下1mm左右的部分，颈元线要求能打印清晰出来；

(4)基台，一般采用切削加工金属或氧化锆基台；

(5)制作牙冠，一般采用CNC机床，利用多轴数控机床的切削加工；牙冠上色是不可缺少的，用陶瓷粉(带颜色的多种配)上到牙冠后，烧结固化，二次到三次不等。

可见传统的义齿加工采用的是CNC切削方法(减材制造)，义齿制作流程比较复杂，材料利用不充分，存在较多的边角料，材料耗用较多。传统的包埋铸造方法制作义齿，制造精度更低，生产效率低，加工的义齿与患者匹配度较差。

此外，还存在另一种是临时牙冠的制作方法，该方法中制作者，按照可能的尺寸，制作各种各样不同的临时牙冠。就像鞋店卖鞋的会有适应不同人群的尺码一样。病人需要临时牙冠时，从这些标模中进行一一试戴，选取适合尺寸的临时牙冠。其缺点是临时牙冠批量生产，未定制化，尺寸上无法做到高精度，针对个性化病人时，匹配度不好，只适合短期半年内使用。

技术实现要素：

针对目前义齿制作过程中存在的不足，本发明的目的在于提供一种适用于光固化成型的3D打印陶瓷义齿的方法和装置，来解决目前义齿制作过程中存在的制作流程复杂、制作效率低、耗材多以及制作精度差、匹配性差的问题。

为解决其技术问题，本发明采取了一种适用于光固化成型的3D打印陶瓷义齿的方法，具体包括以下步骤：1)将扫描获得的牙齿数据转换为待打印的牙齿3D模型；通过数据处理方式获得待打印的牙齿3D模型切片后的每层图像的数据，并将切片后的每层图像数据传送给控制系统；2)打印前，在控制系统的控制下进行补液，使基料的液位高度达到预设高度，基料由光敏树脂和陶瓷粉按比例配置；补液完成后，在控制系统的控制下对基料进行搅拌；3)开始陶瓷义齿打印，采用底部投影的方式逐次投影出每层图像数据所对应的切片图形，并且进行光源曝光，逐层完成固化，并且在每层打印前，控制系统判断是否进行补液，以及根据预设的搅拌动作启动条件来判断是否对液体进行搅拌，并且控制进行搅拌。即需要在打印前，调整所使用装置中的补液装置，使所使用装置中树脂槽内基料的液位高度达到预设高度；在打印过程中控制系统通过液位高度检测反馈系统控制补液装置向树脂槽内补入基料，保证树脂槽内液位高度维持在预设高度；打印过程中，在满足设定条件时，通过所使用装置中的搅拌机构，对补入树脂槽内的基料进行搅拌。

优选地，当制作的义齿有颜色要求时，在所述补液时还补入色剂，使所述基料与色剂的混合液的液位高度达到预设高度，补入的所述基料与所述色剂的比例为预设配比。即补液过程中控制流入所使用装置的树脂槽内的基料与色剂的比例在预设配比，控制系统所控制的液位高度为基料与色剂按配比混合后液体的液位高度。

进一步优选地，在所述补液过程中，按照预设配比分别控制所述基料与所述色剂的补入量。即基料与色剂被盛放在两个相互独立的容体内，两容体的排液端口分别由控制系统控制，而分别将内部盛装的液体按配比补入到使用装置的树脂槽内。

进一步优选地，在每层打印前，所述控制系统将待打印层色度要求所对应的基料与色剂配比，与当前基料与色剂的混合配比进行比较；如两个配比不一致，所述控制系统根据接收反馈来的当前基料与色剂混合液液位高度，计算出当前混合液中基料与色剂的量，并结合待打印层对基料与色剂的配比要求，控制所述基料或者色剂的补入量。

进一步优选地，在所述补液过程中，将所述基料与所述色剂按预设配比混合后再以混合液的形式添加。即基料与色剂按预设配比混合后以混合液补到使用装置的树脂槽内。

优选地，在上述步骤3)中的每层打印过程中，在进行所述投影出每层图像数据所对应的切片图形前，等待预设时间，确保液体表面齐平。

优选地，在上述步骤3)中，打印具体包括以下步骤：

i)当前层打印前，所述控制系统判断是否需要补液，若需要补液，则进行补液，补液完毕后进入步骤ii)；若不需要补液，则直接进入步骤ii)；

ii)所述控制系统判断是否需要对液体进行搅拌，若需要搅拌，则控制用于打印的工作平台向上运动以错开搅拌机构，并控制所述搅拌机构动作对液体进行充分搅拌，搅拌完毕后，搅拌机构回到初始位置，工作平台回到当前层的打印位置；若不需要搅拌，则直接驱动工作平台运动，使工作平台到达当前层的打印位置；

iii)等待预设时间后，采用底部投影方式投影出当前层图像数据所对应的切片图形，并进行曝光固化：

iv)判断后续是否还有待打印的切片图形，若存在待打印的切片图形，则工作平台垂直上升一个层后的高度，然后重复上述i)至iii)步骤，逐层进行打印；若不存在待打印的切片图形，则打印结束，完成陶瓷义齿的加工。

优选地，生成所述陶瓷义齿的3D打印件后，对3D打印件进行烧结—等静压处理。

本发明还提供了一种适用于光固化成型的3D打印陶瓷义齿的装置，其包括固定机架和安装在固定机架上用于盛放液体的树脂槽、完成投影固化的光源投影系统、Z轴升降系统、搅拌机构、补液装置及控制系统；光源投影系统位于树脂槽的下方，Z轴升降系统设置在树脂槽的后侧，搅拌机构设置在树脂槽的左侧，其搅拌部探入树脂槽的槽腔，补液装置的出液口连通至树脂槽，工作平台安装在Z轴升降系统上能够沿Z轴升降移动；在树脂槽内设置液位传感器，补液装置的出液口设置电磁阀门；液位传感器、电磁阀门、光源投影系统、Z轴升降系统、搅拌机构、补液装置均分别与控制系统相连。

优选地，所述搅拌机构的搅拌部为搅拌刮板，搅拌刮板在水平面内相对树脂槽作直线往复移动。

优选地，所述搅拌机构的搅拌部为球型搅拌体，球型搅拌体相对树脂槽作旋转运动。

优选地，所述补液装置包括基料容腔和色剂容腔，对应所述基料容腔和色剂容腔的出液口分别设置电磁阀门。

如上所述本发明涉及到的一种适用于光固化成型的3D打印陶瓷义齿的方法，具有以下有益效果：打印成型过程无需大量基料，只需要少量补充基料即可进行打印，只需要基料能铺平工作平台所对应的XY空间即可开始打印；能够做到精细分层，可以实现最小分层厚度10微米甚至更小的层厚分级，保证了打印义齿的精度；添加有陶瓷粉的树脂粘度很大，在底部投影方式下液体受到自身重力作用，对于采用低、中粘度的树脂混合形成的基料可以自然流平，对于采用高粘度的树脂混合形成的基料，借助搅拌机构的搅拌作用也可以保证树脂槽底部液体流平，实现正常打印；为了保证所得义齿强度，液体基料将光敏树脂与微小颗粒的陶瓷粉按一定配比混合，直接实现3D打印陶瓷牙。

如上所述本发明涉及到的一种适用于光固化成型的3D打印陶瓷义齿的装置，具有以下有益效果：使得义齿加工具有业化装置，独有的搅拌机构，能实现高粘度基料材料的充分混合，且保证混合均匀，避免树脂槽的底部形成材料沉淀；独有的色剂配置功能，通过色剂与基料的搭配比例，能够调配混合所得液体材料的颜色，实现带个性化颜色的义齿加工，搅拌机构能够保证调色的均匀；能够对树脂槽液位的高度实时监控调节，保证打印成型过程的顺利进行，提高了自动化控制效率。

通过本发明所涉及之方法及装置获得义齿的过程，和传统的义齿加工采用CNC切削方法相比，该方法为增材制造方式，材料利用充分，基本不存在边角料，节省材料，与三维扫描技术结合后简化义齿制作流程，实现数字化齿科制作，与传统的包埋铸造方法制作义齿相比，所得义齿的精度更高，制作效率更高，引入色剂调配过程后可以实现个性化义齿的批量加工，大大提高个性化义齿加工的生产效率；在定制化义齿加工上，结合三维扫描技术，缩短义齿加工周期，可以实现颜色的调配，甚至可以省掉传统的手工上瓷的环节，保证义齿颜色与自然牙齿的相近度；结合数字化齿科，避免使用传统石膏模，经过该3D打印加工的义齿，可以实现与患者更高的匹配度，对打印出来的义齿，进行二次固化处理来保证固化充分，进行等静压处理来保证陶瓷材料的致密度，从而全面保证所得义齿的强度。

附图说明

图1为本发明打印制备义齿的流程框图；

图2为本发明所涉及之打印陶瓷义齿的装置的机构示意图。

图中标号为：1固定机架，2树脂槽，3工作平台，4光源投影系统，51电机一，52垂直传动机构，61电机二，62搅拌刮板，7补液装置

具体实施方式

说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“前”、“后”、“中间”等用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

以图2视图定义X、Y、Z三轴，X、Y、Z三轴在三维空间相互垂直，其中XY方向指水平面方向，Z轴沿垂直方向，X轴为左右方向，Y轴为前后方向。

本发明提供的一种适用于光固化成型的3D打印陶瓷义齿的方法，其采用原理为：首先，通过三维扫描获取病人牙齿的数据，根据扫描的牙齿数据，分析病人牙齿的状况，通过牙科设计软件设计义齿的形状，获取义齿的3D模型；然后根据获取的义齿的3D模型，考虑要求的义齿颜色特征，将光敏树脂、陶瓷粉、色剂按比例配置成混合液体(光敏树脂和陶瓷粉按比例配置成基料)，进行3D打印陶瓷牙；最后将打印出来的陶瓷牙进行烧结—等静压处理等，提高义齿强度，制得的陶瓷牙最终用于病人口中时通过齿科专用的胶水固定在基台上。

下面介绍本发明所提供的一种适用于光固化成型的3D打印陶瓷义齿的方法，在获取义齿的3D模型后至完成3D打印陶瓷义齿的过程中存在的详细步骤为：

(1)将扫描获得的牙齿数据转换为待打印的牙齿3D模型，通过数据处理方式获得待打印的牙齿3D模型切片后的每层图像数据，并且将切片后的每层图像数据传送给控制系统；根据具体情况，前述处理获得的数据信息中可以包含待制作义齿的颜色信息；

(2)补液/调色过程，首先调整补液装置(补液装置包括设在树脂槽内的液位传感器，液位传感器连接控制系统)，使树脂槽内基料的液位高度达到预设高度，若制作义齿有颜色要求，则所调节的液位高度为基料与色剂混合后所得混合液的液位高度；所述控制系统根据液位高度检测反馈系统反馈的液位信号，判断是否需要继续进行补液，来保证树脂槽内基料的液位高度达到所述预设高度。若制作义齿有颜色要求，补液过程中控制流入树脂槽内基料与色剂的比例为预设配比；控制系统控制调节的液位的预设高度为所述基料与所述色剂按照配比混合后混合液的液位高度。

每层打印前，所述控制系统根据预设的搅拌条件来判断是否对树脂槽内的液体进行搅拌并且控制进行搅拌。

(3)陶瓷义齿打印，采用底部投影的方式逐次投影出所述每层图像数据所对应的切片图形，并且进行光源曝光，逐层完成固化，并且在每层打印前，所述控制系统根据液位高度检测反馈系统反馈的液位信号，判断是否需要进行补液，来保证树脂槽内基料的液位高度维持在所述预设高度。若制作义齿有颜色要求，补液过程中控制流入树脂槽内基料与色剂的比例为预设配比；每层打印前，控制系统控制调节的液位的预设高度为所述基料与所述色剂按照配比混合后混合液的液位高度。以及在每层打印前，所述控制系统根据预设的搅拌条件来判断是否对树脂槽内的液体进行搅拌并且控制进行搅拌。

打印过程中预设的搅拌动作启动条件，可以为下述两种情况，但不受下述两种情况的限制：其一，根据搅拌均匀的基料在静态下自然析出沉淀的时间T1，预设一个搅拌间隔时间T2，其中T1>T2(T1和T2均为时间段而不是时间点)，在前一次搅拌完成后，经过T2的时长间隔则进行下一次搅拌；其二，在打印义齿具有颜色要求时，根据基料与色剂的混合液色度是否符合当前层的色度要求，判断是否需要进行搅拌，而且在此种情况下上述的判断方式仍然存在，即计算T2时长的起算点，包括因色度不符而进行搅拌的动作，例如在前一次搅拌后，经历T3时长(T2>T3)，因色度不符而进行了一次搅拌动作，则T2时长的判断需要在T3时长后进行的这次搅拌动作重新计算。打印过程中打印动作和搅拌动作互为对方的启动阻止条件。

前述“打印动作和搅拌动作互为对方的启动阻止条件”，理解为：在满足预设的搅拌动作启动条件时，如果在进行打印动作，则搅拌动作被阻止，需等待该次打印动作完成后，才进行搅拌动作，即搅拌动作的执行被延后。同样地，在进行搅拌动作时，即便输入打印指令，打印动作也不会执行。

上述打印陶瓷义齿的方法有益效果为：打印成型过程无需大量基料，只需要少量补充基料即可进行打印，只需要基料能铺平工作平台所对应的XY空间即可开始打印；能够做到精细分层，可以实现最小分层厚度10微米甚至更小的层厚分级，保证了打印义齿的精度；添加有陶瓷粉的树脂粘度很大，在底部投影方式下液体受到自身重力作用，对于采用低、中粘度的树脂混合形成的基料可以自然流平，对于采用高粘度的树脂混合形成的基料，借助搅拌机构的搅拌作用也可以保证树脂槽底部液体流平，实现正常打印；为了保证所得义齿强度，液体基料将光敏树脂与微小颗粒的陶瓷粉按一定配比混合，直接实现3D打印陶瓷牙。

总之，上述方法使得义齿制作流程简化、制作效率提高，使用的耗材减少，制作义齿的精度显著提高、匹配性更好。

以制作义齿有颜色要求为例详述控制并调整补液的过程：

液位高度检测反馈系统实时检测树脂槽内的液位高度，并且将液位高度反馈给控制系统；控制系统根据获取的液位高度数据作出判断，是否需要往树脂槽内添加液体，如果判断需要，控制系统向补液装置发送添加液体的指令，使补液装置的排液口打开开始补液，直到液位高度检测反馈系统检测到液位高度达到设定高度后停止补液。

在对制得义齿有颜色要求情况下，调色分为两种情形：即

A、根据检测到的树脂槽内的基料的量，将色剂按一定比例进行添加补充并均匀混合，这种情况下补液装置的容腔分为基料腔和色剂腔；根据树脂槽内基料的量，将色剂按一定比例进行添加后，如达不到预设液体的高度，则基料和色剂会按照配比要求同时补充加入到树脂槽内，直至预设的液位高度；在此种情况下，补液装置对应在基料腔和色剂腔下端排液口设置有流量传感器，以实现对基料和色剂排送量的监控调节；

B、预先将基料与色剂先按一定比例配置好并混合充分之后装入补液装置的容腔内，以混合液的形式送入树脂槽内；

在上述A情况下，颜色可以由色剂的添加来控制，通过控制色剂添加的量以及光固化打印用的基料添加的量，控制基料以及色剂的比例即可以控制陶瓷牙的颜色。优点是颜色可定制化配置，缺点是一致性差，控制相对困难。在上述B情况下，事先进行光敏树脂、陶瓷粉、色剂等的比例配置，配制出颜色不同的材料配方，将调制好颜色的材料直接进行补液。优点是一致性好，缺点是同一批次不能改变颜色。

打印前，完成补液后，搅拌机构对树脂槽的混合液体进行搅拌，防止树脂槽底部形成沉淀以及确保混合液混合的均匀；搅拌完毕后，搅拌机构位置归零(即回到初始位置)。

打印过程，以制作义齿有颜色要求为例详述打印过程。

如图1所示，在陶瓷义齿打印中，打印具体包括以下步骤：

i)当前层打印前，所述控制系统判断是否需要补液，若需要补液，则进行补液，补液完毕后进入步骤ii)；若不需要补液，则直接进入步骤ii)；

ii)所述控制系统判断是否需要对液体进行搅拌，若需要搅拌，则控制用于打印的工作平台向上运动以错开搅拌机构(给接下来搅拌机构的运动让出空间)，控制搅拌机构对液体进行充分搅拌，搅拌完毕后，搅拌机构回到初始位置(搅拌机构位置回零)，工作平台回到当前层的打印位置(工作平台位置回零)；若不需要搅拌，则直接驱动工作平台运动，使工作平台到达当前层的打印位置；

iii)等待预设时间后，采用底部投影方式投影出当前层图像数据所对应的切片图形，并且进行曝光固化；

iv)判断后续是否还有待打印的切片图形，若存在待打印的切片图形，则工作平台垂直上升一个层厚的高度后，然后重复上述i)至iii)步骤，逐层进行打印；若不存在待打印的切片图形，则打印结束，完成陶瓷义齿的加工。

在最终形成义齿的三维实体后，控制系统驱动工作平台和树脂槽作相对背离运动，使整个三维实体脱离树脂槽液面。

打印过程中判断是否需要搅拌的依据为：其一，根据搅拌均匀的基料在静态下自然析出沉淀的时间T1，预设一个搅拌间隔时间T2，其中T1>T2(T1和T2均为时间段而不是时间点)，在前一次搅拌完成后，经过T2的时长间隔则进行下一次搅拌；其二，打印的义齿具有颜色要求，根据基料与色剂的混合液色度是否符合当前层的色度要求，判断是否需要进行搅拌，而且在此种情况下上述的判断方式仍然存在，即计算T2时长的起算点，包括因色度不符而进行搅拌的动作，例如在前一次搅拌后，经历T3时长(T2>T3)，因色度不符而进行了一次搅拌动作，则T2时长的判断需要在T3时长后进行的这次搅拌动作重新计算。

所述等待预设时间(等待预设时间以下称等待时间)：等待时间，至少可以区分为等待时间t₁和等待时间t₂(t₁大于t₂)，具体地：补液后若不需要搅拌，则在补液后间隔一个等待时间t₁；若不需要补液，同时又不需要搅拌的情况下，则即时间隔一个等待时间t₂，而且可以使t₂＝0秒；补液后或不需要补液的情况下若需要搅拌，则在搅拌后间隔一个等待时间t₁。

图1中的“工作平台和搅拌机构位置回零”是指搅拌机构回到动作前的初始位置，工作平台回到待打印的当前层位置。

在待打印的3D义齿由颜色要求，且又要求个性化设计时，如要求打印出的义齿能够有分层颜色，比如根部比较黄，牙尖更白的情形，便需要调控基料与色剂的配比的变化。此时，一种情况下，可以按照最深颜色将基料与色剂混合成混合液，统一添加至树脂槽中，随着打印的进度不断向补液装置的容腔(此时为一个容腔)加入基料，此时每进行一次补液便需要搅拌一次，换言之，便是补液动作的有无为判断搅拌是否进行的一种条件，如果进行了补液则后面便会进行搅拌；另一种情况下，补液装置的容腔被分成基料腔和色剂腔，随着打印的进度分别添加基料或者色剂到树脂槽内，而不断调整基料和色剂(色粉)的配比来控制混合液颜色的浓淡，比如在打印过程中需要加深颜色的时候，可以通过单独添加色剂来提高色剂的比例，加深颜色，需要减淡颜色的时候，可以单独添加基料来稀释，此时每进行一次补入基料或色剂的动作便需要搅拌一次。

为实现上述的个性化设计要求，前述之控制所述基料与色剂的混合液的液位所对应的预设高度应为满足打印要求的最小液位高度。此时，在每层打印前，所述控制系统将待打印层的色度要求所对应的基料与色剂配比(前期数据处理获得)，与当前树脂槽内剩余的基料与色剂的混合配比进行比较(该配比对应的是已打印层色度要求对应下的基料与色剂配比，也是在前期数据处理时获得，控制系统直接调取便可)；如两个配比不一致，所述控制系统根据接收反馈来的当前基料与色剂混合液液位高度，计算出当前混合液中基料与色剂的量，并结合待打印层对基料与色剂的配比要求，控制所述基料或者色剂的补入量。详述之，即：

两个配比不一致且对比后得知色度应该减弱，那么此时所述控制系统根据接收反馈来的当前树脂槽内基料与色剂混合液液位高度，计算出当前树脂槽内混合液中基料与色剂的量，并结合待打印层对基料与色剂的配比要求，计算出需要补入多少基料才能够稀释当前树脂槽内的混合液，使基料和色剂达到待打印层要求的配比，从而控制完成所述基料的补入量。反之，若对比后得知色度应该加强，那么所述控制系统会对比计算待加入色剂的量，并控制完成补入动作。在基料和色剂的补入端口，分别设置了流量传感器，所以控制系统能够分别精确控制二者的补入量。

在这种齿色有变化要求的情况下，一般是打印N层后就需要进行一次调色的，所以存在基料与色剂同时补入和分别被补入的情形。

采用底部投影的打印方式，对基料(由树脂与陶瓷混合成)中树脂的使用量要求较少，所以在打印完结后容易清理树脂槽内残留，避免树脂在槽内固化干结，影响到打印过程中调色时需添加基料与色剂的计算准确性。

为提高所得义齿的强度，还进行了二次固化处理来保证固化充分，进行了烧结—等静压处理来保证陶瓷材料的致密度。

本发明提供的一种适用于光固化成型的3D打印陶瓷义齿的装置，如图2所示，包括固定机架1和安装在固定机架1上的树脂槽2、完成投影固化的光源投影系统3、Z轴升降系统、搅拌机构、补液装置7及控制系统。

所述控制系统由PLC(可编程逻辑控制器)或运动控制卡、驱动器，计算机或嵌入式系统构成。

所述Z轴升降系统包括电机一51和垂直传动机构52，所述搅拌机构包括电机二61和搅拌刮板62。

光源投影系统4位于树脂槽2的下方。所述光源投影系统4的光源可以为DLP(数字光处理，Digital light processing)技术、LCD(液晶显示)技术、投影仪、激光结合扫描振镜或者激光结合转镜的一个或者几个的阵列。对应地，所述光源投影系统中的投影系统可以选择为DLP投影仪、LED投影仪、LCoS投影仪、LCD投影仪、UV投影仪、激光结合振镜、激光结合转镜中的一个或几个的阵列。

光源投影系统4由树脂槽2的底部投影出对应截面的切片图形，接着光源投影系统4内的光源曝光一定时间，使曝光能量达到或超过该材料最小固化能量E，完成该层固化。

Z轴升降系统的垂直传动机构52包括垂直设置的梁架、设置在梁架上且轴向沿垂直方向的螺杆及与螺杆配合的滑块。梁架位于树脂槽2的后侧，电机一51安装在梁架上与螺杆的一端配合。工作平台3与滑块之间形成固定连接，在电机一51及丝杠、滑块组成机构的驱动下，实现上下升降的往复移动。

所述搅拌机构还包括水平梁架，水平梁架设置在树脂槽2的左侧，并沿前后方向延伸。在水平梁架上设置丝杠滑块传动机构，电机二61固定在水平梁架的后端驱动丝杠滑块传动机构动作。搅拌机构的搅拌部为搅拌刮板62，搅拌刮板62与丝杠滑块传动机构的滑块配合连接，能够沿前后方向往复直线移动。搅拌刮板62探入到树脂槽2的槽腔，跨度辐射树脂槽2槽腔的整个横向(X轴方向)。在每一次的搅拌过程中，搅拌刮板62可以往复一次或者多次后，回到初始位置(即树脂槽2的槽腔后侧位置)。

作为另一种搅拌方式，所述搅拌机构的搅拌部为球型搅拌体，该球型搅拌体探入树脂槽2的槽腔内，外径与树脂槽2槽腔的宽度(X向)基本一致，此时搅拌机构可包括电机二和支撑臂，不在包括丝杠滑块传动机构。支撑臂固定在固定机架1上，自由端延伸至树脂槽2槽腔的上方并安装上球型搅拌体。电机二61安装在固定机架1上，能够驱动树脂槽2使树脂槽2在水平面内旋转，这样便能够实现球型搅拌体相对树脂槽2的旋转运动，而对树脂槽2内的液体进行搅拌。

补液装置7的出液口连通至树脂槽2。在树脂槽2内设置液位传感器，补液装置7的出液口设置电磁阀门；液位传感器、电磁阀门、光源投影系统4、电机一51、电机二61、补液装置7均与控制系统相连。

在制作义齿有颜色要求的情况下，所述补液装置的容腔对应上述方法中介绍的A、B两种情形，分别设置为基料容腔与色剂容腔的组合腔形式和单一容腔形式。

下面以制作义齿有颜色要求为例来详述装置的动作过程：

补液/调色过程中，搅拌机构在完成一定的搅拌动作后，回到初始位置；工作平台首先进行回零运动，回到打印的初始位置(具体是贴近树脂槽底部的上表面)，也称为零位。准备动作完成。

搅拌机构若是图中所示的刮板方案，具体搅拌过程可以按如下步骤实施，首先工作平台3上升，留出搅拌刮板62移动的间隙，接着搅拌刮板62沿水平方向直线运动(可以是一次或多次往复运动)，对液体材料进行搅拌，搅拌完毕后工作平台回到当前打印位置。在判断当前层是否需要搅拌时，若需要搅拌则工作平台3向上运动，与搅拌机构错开，让出搅拌机构运动的空间，此时，搅拌机构动作，实现对槽内材料的充分搅拌，搅拌完成后，搅拌机构回到初始位置，工作平台回到当前层的打印位置。若不需要搅拌则工作平台3直接移动至当前层的打印位置。经过等待时间后，光源投影系统4在树脂槽2下方投影出对应截面的切片图形，然后其内的光源曝光一定时间，对该层实现固化。

综上所述，本发明所涉及的一种适用于光固化成型的3D打印陶瓷义齿的方法和装置，通过底部投影曝光的方式，借助补液装置7及搅拌机构，同时利用光敏树脂、陶瓷粉和/或色剂按比例配置呈成的混合液体作为打印材质，实现陶瓷义齿制作的3D打印成型。具有制作流程简单、制作效率高、耗材少、制作所得义齿精度高、与患者的匹配性好以及方便实现个性化义齿的批量加工并提高生产效率、缩短定制化义齿加工周期的优点。

上述实施方式仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。本发明还有许多方面可以在不违背总体思想的前提下进行改进，对于熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，可对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。