SL与FDM成形件表面性能的对比研究

　　无托槽隐形牙矫治器是近年来出现的新型牙矫治器，具有个性化，佩戴舒适，美观等优点，市场前景极为广阔。由于无托槽隐形牙矫治器的个性化特点，其制造过程(如图1所示)中必须采用快速成形技术制作矫治器模具，即牙领模型。

　　无托槽隐形牙矫治器的内表面与牙冠表面接触，通过二者间的接触与摩擦关系，实现矫治器的固定与矫治载荷的传递，它要求较为规则的表面形貌，且具有稳定地一定大小摩擦性能。因此，无托槽隐形牙矫治器内表面的表面性能直接影响其使用性能。无托槽隐形牙矫治器的内表面复制于作为模具使用的快速成形件牙领模型，因而快速成件的表面性能，包括表面形貌、表面粗糙度和摩擦因数会直接影响无托槽隐形牙矫治器与患者牙齿接触的内表面的表面性能。

　　目前，可用于无托槽隐形牙矫治器制造的快速成形工艺有SL(Stereolithography，立体光刻)、FDM(FusedDepositionModeling，熔融沉积制造)、SLS(SeleetiveLaserSinter，选择性激光烧结)及3DP(3DPrinter，三维打印)等多种工艺。事实上，上述各种快速成形工艺均有其优缺点，在满足无托槽隐形牙矫治器的表面性能要求方面，何种快速成形工艺最适合，则需深人分析。考虑到各种快速成形工艺相互的联系，本文在激光和喷射为使能技术的两大类典型快速成形工艺中各选一种，即SL和FDM工艺，从表面形貌观察、表面粗糙度测定和摩擦因数　　3方面对其表面性能进行系统的对比研究，分析了其对无托槽隐形牙矫治器内表面性能的影响，并提出了改进其表面性能的方法，确定了最宜采用的和改进后可采用的快速成形工艺。

　　1试样设计

　　由于快速成形的原理特点，快速成形件的表面性能受到表面相对成形高度方向的影响。由于牙冠表面为复杂不规则曲面，制造无托槽隐形牙矫治器时涉及到了快速成形件上与成形高度方向呈不同角度的表面。因此，必须分析快速成形件上与成形高度方向成不同角度的面的表面性能。为分析SL与FDM成形件的表面性能及其受试件表面法向矢量与成形高度方向Z之间夹角0的影响，设计了如图2所示的多棱柱试样，试样的侧面由一组与成形高度方向成特定夹角的面组成，使其上形成一组法矢与成形高度方向Z之间夹角0不等的平(见表1)o分别采用SL和FDM工艺加工该试样，然后分析这些平面的表面性能。为满足电镜等测试手段的要求，试样直径为20mm。

2SL与FDM成形件表面形貌分析

        根据快速成形的成形原理，快速成形件表面形貌特征可按特征尺寸的不同分为2部分:尺度>30-50um的特征主要为快速成形台阶效应形成的表面形貌特征，此类特征受成形件表面与成形高度方向z夹角0的影响很大;在此尺度以下的表面形貌特征是材料和成形工艺本身的特征，与成形工艺本身和成形材料特点有关，其特征主要表现在与成形高度方向Z垂直的平面上。