本发明涉及一种建造牙科用物体的方法，并且具体地一种由通过将两种或更多种组分混合制备的可硬化组合物建造该物体的方法。本发明还涉及一种用于建造该牙科用物体的系统。
背景技术：
在牙科学领域中，患者的一个或多个牙齿的修复大致包括用人造物质替换天然牙齿物质。对于较大的修复，常常将预加工的牙科用修复物或假牙用于替换该一个或多个牙齿或它们的至少一部分。
牙科用修复物经常以自动化方法制造，自动化方法通常包括使用计算机辅助设计(cad)技术和通过计算机数控(cnc)机器制造。
在牙科用修复物的制造中，在实施过程中建立各种自动化方法。一个共同方法包括制备标准化坯料，该标准化坯料随后可用于通过从坯料移除材料来加工单独牙科用修复物或其前体。除了提供适合于多种不同类型的牙科用修复物的足够尺寸的此类坯料，坯料的形状通常与患者口腔中牙齿的任何单独形状不相关。
虽然此类工艺提供各种优点，但同时已提议了用于制作牙科用修复物的所谓建造工艺。这种建造工艺通常允许以基本上牙科用修复物期望的单独形状建造单独牙科用修复物，大致通过随后添加材料来创建该形状而不是提供在后续工艺中从中移除材料的尺寸过大的标准化坯料。
例如，wo2012/078533描述了用于由粉末状陶瓷材料制作牙科用修复物的这种建造工艺和对应装置。wo2013/095968描述了一种用于在自动化制造工艺中提供具有单个颜色的牙科用修复物的方法和系统。
尽管用于制作牙科用修复物的现有工艺在不同方面中是有利的，但是存在对于提供一种用于以高自动化程度、最大化的质量和最小成本制作单独或定制牙科用修复物的工艺的普遍期望。
技术实现要素：
本发明在一个方面涉及一种建造牙科用物体，具体地为建造牙科用修复物和/或正畸器具的方法。该方法包括以下步骤：
(i)确定该物体的呈计算机可处理数据的形式的三维形状，该数据表示所述形状；
(ii)混合至少第一组分和第二组分以形成可硬化组合物；
(iii)通过喷嘴沉积该可硬化组合物；
(iv)与基于所述数据通过计算机控制移动该喷嘴结合来执行步骤(ii)和(iii)以通过增量沉积该可硬化组合物来建造该物体。
本发明的优点在于本发明允许由液体或糊状材料建造物体，该材料具体地可通过化学反应硬化。这与现有技术的方法不同，现有技术的方法是基于由于材料的熔体冷却而硬化的该材料。本发明的另一个优点在于牙科和正畸区域，因为本发明允许制备具有类似于天然牙齿的颜色或颜色梯度的颜色的物体(牙科用修复物和/或正畸托槽)。另外，本发明有助于制备几何上相对精确并呈现出预定的颜色梯度的物体。本发明尤其有利的是其允许以最大几何和光学质量制作牙科用修复物。
牙科用物体具体地是固体的物理物体。出于本说明书的目的，术语“可硬化”涉及原料的聚合。
在一个实施方案中，选择可硬化组合物并且执行步骤(ii)和(iii)使得可硬化组合物在步骤(iii)中尚未完全硬化。例如选择该可硬化组合物使得其呈现出预定的工作时间。出于本说明书的目的，在该工作时间期间，可硬化组合物仍可流动(液体或糊状)。另外，可硬化组合物优选地以连续循环混合并沉积。这意味着在连续循环中，第一组分和第二组分在连续流动期间被增量地供应、混合并沉积。尽管该物体通常以多个增量建造，但这样的增量优选地基于供应、混合和沉积的连续循环。这与首先混合预定的量并且之后沉积已混合的量的分批过程不同。
在一个实施方案中，该方法还包括提供第三组分的步骤。第三组分优选地被构造成用于提供具有与第二组分不同的材料特性的硬化组合物。
优选地，第一组分和第二组分以及任选地第三组分连续地供应到混合装置。优选地，第一组分和第二组分以及任选地第三组分的混合物连续地离开混合装置。混合物优选地被引导穿过喷嘴以用于沉积。第一组分、第二组分以及任选地第三组分优选地在它们流动穿过混合装置时混合并且在离开混合装置时组合形成可硬化组合物。由于混合装置可与本发明一起使用，因此该混合装置可以是动态搅拌器。这种动态搅拌器可包括混合圆筒，该混合圆筒具有入口端部，单独组分可穿过入口端部进入混合圆筒中；以及出口端部，来自单独组分的混合物可从出口端部离开混合圆筒。混合转子优选地布置于混合圆筒内，混合转子被构造成用于在组分流动穿过混合圆筒时搅拌组分。优选地，混合转子具有混合桨，混合桨基本上在横交于组分流的平面中旋转。混合转子优选地是马达驱动的。另选地，混合装置是静态搅拌器。静态搅拌器也包括混合圆筒，该混合圆筒具有入口端部，单独组分可穿过入口端部进入混合圆筒中；以及出口端部，来自单独组分的混合物可从出口端部离开混合圆筒。然而，代替混合转子，优选地将混合螺旋布置于混合圆筒内。技术人员将认识到，混合螺旋可不对应于一个理想螺旋结构，但可包括一系列偏转器，该一系列偏转器在一些实施方案中是基于螺旋形状。混合螺旋被构造成用于以特定方式依次分流和合并组分流以便由组分形成混合物并且从而形成可硬化组合物。
在一个实施方案中，第二组分和第三组分被构造成用于提供具有不同物理特性的硬化组合物，这些物理特性具体地为不同着色、不同硬度、不同e模数和/或不同半透明度。例如，由第一组分和第二组分混合的可硬化或硬化组合物可具有与由第一组分和第三组分混合的可硬化或硬化组合物不同的颜色/半透明度。因此，通过控制与第一组分混合的第二组分和/或第三组分的量，可以控制可硬化/硬化组合物的颜色/半透明度。
在另一个实施方案中，第一组分形成光可硬化树脂。此类可硬化树脂优选地包括光引发剂。光引发剂可例如基于樟脑醌，樟脑醌在组合物暴露于波长在400nm至550nm(nm＝纳米)范围内的可见光时引发组合物聚合并且因此硬化。
在另一个实施方案中，第二组合物和第三组合物优选地包括着色剂。对于第二组分和第三组分而言，着色剂或一种或多种着色剂的组合物优选地是不同的。第一组分可以例如是大致无色(例如透明或半透明)或可具有基色。因此，可硬化组合物可通过组合第一组分、第二组分和/或第三组分而具有期望的颜色。
优选地，用于混合的第一组分以第一流率a供应，用于混合的第二组分以第二流率b供应，并且用于混合的第三组分以第三流率c供应。第一组分、第二组分和第三组分(以及任选地另外组分)优选地同时供应并且以它们供应时的比例合并。优选地，共同流率d由第二流率b、第三流率c以及任选地另外组分的一个或多个另外流率组合形成。这意味着，优选地，组分b和组分c(以及任选地另外组分)的公共流率是恒定的。另外，组分a的流率也优选地是恒定的。因此，优选地a:d的混合比率是恒定的。应注意，之前提到的任何“另外组分”可被构造成用于提供具有不同着色和/或半透明度的硬化组合物。另外，优选地b:c(或b:c:另外组分)的混合比率是改变的。优选地，组分b、组分c和另外组分的比例可在零至预定最大值的连续范围内调整。
在一个实施方案中，可硬化组合物是牙科用组合物。例如，3mfilteksupremexte或由65重量％有机基质(70重量％d-zethacrylate、30重量％desma)、33重量％sio2和2重量％光引发剂组成的牙科用组合物。
在一个实施方案中，物体的形状对应于牙科用物体例如牙科用修复物(像仅牙冠、嵌体、或牙桥)或正畸托槽的形状。
在另一个实施方案中，该物体可形成可通过材料移除从其获得牙科用物体的牙科用坯料。牙科用坯料可对应于牙科用物体的尺寸过大前体，例如所谓的接近终端形状坯料。尺寸过大可基于牙科用物体的外部形状的偏置。另选地，尺寸过大可基于物体的外部形状的成比例放大。就这一点而言，外部形状是指牙科用物体当安装在患者口腔中时暴露的那些表面部分，而内部形状是指牙科用物体的形成与其上/中接纳牙科用物品的子结构(例如牙齿、牙残桩、植入物、邻接物)的接口的剩余表面部分。
在一个实施方案中，该方法还包括提供几何上预定的支撑结构的步骤。此类几何上预定的支撑结构可以是患者口腔中的子结构的物理复制品。这种子结构可以是被制备以接纳例如牙科用修复物、牙科用邻接物或牙科用植入物的天然牙齿或天然牙残桩。物理复制品可由石膏模(或由另一种材料制成的物理模型)形成。此类物理复制品能够由患者牙齿的牙科用压痕获得，模型由该压痕浇铸成。另选地，物理复制品能够通过扫描患者牙齿并基于扫描通过计算机控制的工艺制造物理复制品来获得，例如通过加工和/或快速成型技术。
该方法还可包括将可硬化组合物直接沉积到支撑结构上以形成牙科用坯料的步骤。在这个步骤中，可硬化组合物尚未硬化。因此，可硬化组合物适应于或适形于支撑结构的沉积可硬化组合物的那些部分的形状。这能够使牙科用物体的待接纳在患者口腔中的子结构上的那些部分的容差最小化。
该方法还可包括使用支撑结构将牙科用坯料接纳在铣床或磨床的插孔中的步骤。这有助于使机器中的定位精确度最大化。这另外消除了原本将牙科用坯料悬挂或夹持在机器中的需要。支撑结构可包括允许将支撑结构定位在机器中的参考结构。此类参考结构可具有预定的三维形状，该三维形状相对于牙科用坯料/物体具有预定的三维距离和/或角度。
该方法还可包括由牙科用坯料加工牙科用物体的步骤。加工的步骤可借助于铣床或磨床来执行。
在一个实施方案中，该方法还包括在沉积期间通过用于改变粘度的激发(例如超声波)暴露可硬化组合物的步骤。超声波可施加至混合装置和/或喷嘴。因此，可硬化组合物的粘度可在超声波的影响下暂时降低，使得因此可硬化组合物的流速和适形能力可相对于未暴露于超声波的相同可硬化组合物增加。这有助于使沉积的准确度最大化并且因此使所建造物体的几何精确度最大化。
在另一个实施方案中，该方法还包括辐照增量的所沉积可硬化组合物的步骤。辐照可连续地或间歇地与可硬化组合物的任何沉积同步执行。
在另一个方面，本发明涉及一种用于建造牙科用物体的系统。该系统包括用于处理表示物体的三维形状的数据的控制单元。该系统还包括用于将至少第一组分和第二组分混合以形成可硬化组合物的混合装置。另外，该系统包括用于由可硬化组合物建造物体的支撑物和用于将可硬化组合物沉积到支撑物上的喷嘴。该系统优选地被构造使得支撑物和喷嘴能够基于笛卡尔坐标系在三维中相对于彼此移动。
该系统包括用于朝向混合装置推动第一组分、第二组分以及任选地另外组分的装置。优选地，此类装置包括用于每种组分的容器和用于将相应组分排出容器的活塞。技术人员将认识到朝向混合装置推动组分的其它可能性，例如通过由空气压力或使用泵来加压。该系统优选地被构造成用于朝向混合该组分的混合装置推动第一组分、第二组分以及任选地另外组分并用于推动混合物离开混合装置并穿过喷嘴。该系统优选地大致被构造成用于执行本发明的方法或本发明的方法步骤的子集。
该系统还包括驱动单元，该驱动单元用于基于所述数据通过计算机控制在三维路径上使喷嘴和支撑物相对于彼此移动。从而可通过增量沉积可硬化组合物来建造该物体。
在一个实施方案中，该系统包括光源、优选地发射蓝光的光源。光源被构造成用于利用光来辐照任何可硬化组合物。具体地，与白光相比较，光源可适于主要提供蓝光。
出于本说明书的目的，术语“蓝光”是指具有在约430nm至500nm范围内、优选地在约430nm至480nm范围内的波长的光。出于本说明书的目的，术语“白光”是指具有在约380nm至780nm范围内的波长的光。尽管白光还可包括处于与蓝光的波长的范围重叠的波长的光，但白光优选地并非主要由蓝光的范围内的光组成而是具有处于蓝光的范围之外的波长的可见光的大部分。相比之下，蓝光优选地主要由约430nm至480nm的范围内的光组成。蓝光具体地可不包括具有约430nm至480nm的范围之外的波长的处于大强度或全部强度的光。具体地，蓝光可具有在约430nm至480nm的范围内的光的第一部分并且优选地不具有在570nm和590nm的范围内的大量第二光部分，其中光的第二部分的最大强度优选地小于光的第一部分的最大强度的10％并且更优选地小于1％。另外，蓝光可不具有在430nm和480nm的范围之外和570nm至590nm的范围之外的可见光的光谱内的大量第三光部分，其中光的任何第三部分的最大强度优选地小于光的第一部分的最大强度的25％并且更优选地小于20％。
附图说明
图1是示出根据本发明的实施方案的系统的图表；以及
图2是根据本发明的实施方案的在支撑结构上建造的牙科用修复物的前视图。
具体实施方式
图1示出了一种用于建造牙科用物体的系统，具体地为一种用于建造物理牙科用修复物的系统。该系统包括与第一容器11和第二容器12流体连接的混合装置10。第一容器11和第二容器12中的每个分别保持在合并时适于形成可硬化组合物的组分a和组分b。通常，组分a和b具有不同化学构造。在一个示例中，组分a和b适于在合并和/或混合时彼此化学地反应。在另一个示例中，组分a和b适于由于将第一组分和第二组分的混合物另外暴露于光而彼此化学地反应。在不存在光的情况下，此类可硬化组合物不硬化或比在光的暴露的情况下显著更慢地硬化。光可硬化牙科用组合物可例如包含光引发剂，像樟脑醌或irgacuretm819，光引发剂在组合物暴露于波长在400nm至550nm(nm＝纳米)的范围内的可见光或蓝光时引发组合物聚合并且因此硬化。为了利用光暴露可硬化组合物，该系统可配备有光装置，例如基于led的光装置，该光装置可自动地控制(例如接通或断开)。
第三容器13被指示用于保持组分c，第三容器13在例示的示例中是任选的。在存在第三容器13的示例中，可硬化组合物可通过合并或混合三种组分中的两种或组分a、b和/或c中的全部三种来制备。组分c可具有与组分b类似的构造。因此，组分a和c适于在合并和/或混合时(任选地如上文所述在光的另外暴露的情况下)彼此化学地反应。另外，可硬化组合物可通过合并或混合组分a、b和c来制备。组分b和c可具有类似化学构造但在颜色和/或半透明度方面可能不同。在下文中，这简单地称为“颜色”，但可涉及颜色和/或半透明度。因此，由组分a和b制备的硬化组合物具有与由组分a和c制备的硬化组合物不同的颜色。因此，由组分a、b和c制备的硬化组合物具有与由组分a和b或组分a和c制备的硬化组合物不同的颜色。优选的是，在组分的混合物中，组分a的比例是恒定的，并且组分b和c的比例可以改变。然而，b和c的总计优选地也是恒定的。可提供另外的组分和容器，在此情况下b、c和另外组分的总计优选地是恒定的。组分b、c以及任选地另外组分因此形成可命名为“d”的一个共同流率，并且a:d之间的混合比率优选地是恒定的。
在下文中，尽管任选地提供另外组分和相关联特征，但大致称为组分a、b和c以及相关联技术特征。该系统被构造成用于将组分a、b和c供应到混合装置中，混合装置在该示例中包括动态搅拌器。动态搅拌器具有混合转子10a和混合圆筒10b，混合转子布置在混合圆筒10b中。该系统被构造成用于将组分推动到搅拌器中。因此，组分在混合圆筒的一端部处进入搅拌器并且在它们朝向混合圆筒的相对另一端部流动时混合。喷嘴14附接到混合装置10以用于引导混合物离开混合装置10朝向喷嘴出口14。
组分可通过由第一活塞114、第二活塞115和第三活塞116施加的压力朝向混合装置推动。系统优选地适于可调节地控制组分a、b和c之间的混合比率。在例示的示例中，提供控制阀15以用于控制组分a、b和c相对于彼此从容器11、12、13朝向混合装置10的流率。在简单构造中，这种控制阀具有三个截止阀，该截止阀能够允许相应组分a、b或c的流动或阻塞相同组分的流动。使用这种控制阀，可在系统中制备来自组分a和b、a和c或者a、b和c的混合物。技术人员将认识到，可使用调整阀来代替截止阀。然而，为了精确地控制混合比率，已发现以受控的方式驱动活塞114、115、116是有利的。因此，系统具有第一马达111、第二马达112和第三马达113。马达111、112、113和活塞114、115、116配合使得活塞114、115、116中的每个的馈送可以特定恒速控制。因此，组分a、b和c中的每种组分的流动也可以特定的恒定流率控制以提供特定的确定混合比率。优选地，馈送速率/流率可在零至特定最大流率的连续范围内受控。因此，系统可设置有来自组分a、b和c的多个不同混合比率。应注意，尽管控制阀15具有特定优点，例如像预防滞后流，但控制阀15对于系统的原理功能是任选的。
所描述的组分形成用于由组分a、b和c以不同混合比率、具体地为以不同颜色制备可硬化组合物的分配子系统。这个分配子系统另外提供将通过喷嘴14分配的可硬化组合物。可硬化组合物优选地是可硬化牙科用组合物，并且不同颜色优选地是不同牙齿颜色。
系统还包括用于由可硬化组合物建造物体的支撑物16。在示例中，几何上预定的支撑结构201被布置在支撑物16上。因此，该物体可在支撑结构201上建造。在示例中，支撑结构201是患者下巴的物理模型200中的制备牙齿的复制品，例如石膏模或由另一种材料(像树脂)制成的模型，例如以另一种3d印刷工艺建造的模型。支撑结构201表示制备用于接纳牙冠的牙残桩。然而，该物体还可直接建造在支撑结构200上。
系统还包括驱动单元(未示出)。驱动单元能够通过计算机控制在三维路径上使喷嘴14和支撑物16相对于彼此移动。技术人员将认识到驱动单元可被提供用于移动喷嘴14和/或支撑物16中的一者或两者。另外，在示例中，驱动单元具有用于在附图中所指示的x、y和z笛卡尔坐标系的对应三个不同尺寸上的三个轴x、y和z上使喷嘴14和支撑物16相对于彼此移动的单独驱动。
系统具有尤其用于处理表示物体的三维形状的数据的控制单元300。另外，移动的计算机控制是基于该数据的。因此，可通过由计算机控制将可硬化组合物增量地沉积到支撑物16或支撑结构201来建造物体。控制单元300优选地另外适于控制活塞114、115、116、控制阀(如果存在的话)和动态搅拌器的馈送(例如搅拌器的混合速度和/或启动和停止)。另外，控制单元优选地具有用于交换数据的接口，具体地为用于接收表示物体的三维形状的数据。
具体地，物体或物体的一部分可通过以受控的方式连续地分配可硬化组合物并且同时(至少大致)连续地三维定位喷嘴来建造。应注意，出于本说明书的目的，尽管事实上步进马达以较小的增量移动，但大致连续的三维定位也由基于步进马达的驱动单元实现。另外，在连续分配和定位期间，组分a、b和c之间的混合比率以及因此可硬化组分的颜色可以改变。因此，系统允许建造颜色分级的物体，具体地为颜色分级的牙科用修复物。通过在分配和定位期间在连续范围内改变颜色，还可连续地提供颜色梯度。因此，系统允许提供可令人满意地类似于天然牙齿结构的牙科用修复物。系统另外允许建造相对于其它特性(像颜色)分级的物体。例如，具有不同硬度或e模数的材料可用于制作牙科用修复物。
图2示出了由可硬化组合物建造的物体，在该示例中是牙冠的前体210。牙冠前体210直接建造在支撑结构(被制备以接纳牙冠的牙齿的复制品)上。由于所分配的可硬化牙科用组合物在它硬化之前具有大致液体或糊状的稠度，因此首先沉积到支撑结构的组合物精确地适形于支撑结构的形状，与系统能够使喷嘴14和支撑结构相对于彼此定位的任何准确度无关。因此，最终的牙冠可设置有用于患者的牙残桩的精确成型接口。任选地，支撑结构可成比例地在三维上设定尺寸过大以负责将粘合剂布置在患者口腔中的牙冠和牙残桩之间。在通常通过以患者的一个或多个牙齿的牙科用压痕模塑来获得的石膏模上，此类尺寸过大可由涂层(例如树脂或蜡的层)提供。然而，数字形成的物理模型可直接设置有尺寸过大。
在示例中，牙冠前体210由以下各项建造：可硬化组合物的具有第一牙齿颜色的第一部分211、可硬化组合物的具有第二牙齿颜色的第二部分212以及可硬化组合物的具有第三牙齿颜色的第三部分213。第一牙齿颜色、第二牙齿颜色和第三牙齿颜色是不同的。因此，牙冠类似于天然牙齿的颜色梯度。优选的是，牙冠的颜色和牙冠(或由系统制备的另一种牙科用修复物)中的颜色的几何位置被选择以与相邻和/或相对牙齿的颜色梯度匹配。因此，牙冠(或其它牙科用修复物)将令人满意地适形于患者牙齿的其余部分的光学外观。技术人员将认识到，牙科用修复物可在牙科用修复物的各种几何位置中设置有多于或少于三种颜色。
对于本发明可用的典型牙齿颜色可包括根据德国vitazahnfabrik公司的vita经典色标的颜色b1、a1、b2、d2、a2、c1、c2、d4、a3、d3、b3、a3.5、b4、c3、a4、c4。
牙冠前体210可相对于如由虚线所指出的牙冠214的形状尺寸过大。这允许建造具有相对精确颜色梯度的牙冠前体210并通过材料移除(例如通过铣削和研磨)以相对精确的形状提供最终牙冠。另外，已发现通过从由可硬化材料建造的物体移除材料来修整物体(例如牙冠或另一种牙科用修复物)的优点在于硬化材料在硬化期间与环境相互作用的外表面被去除。根据所使用的组合物和环境，这种外表面与另外在物体内部的组合物相比可具有不同机械和/或光学性质。因此，可实现具有总体相对均匀的机械和/或光学特性的物体或牙科用修复物。