以统计学析因设计分组,X射线衍射(XRD)仪进行物相分析,研究了激光快速成形工艺参数对生物陶瓷复合涂层物相组成的影响,并优选出适合生物陶瓷物相生成的工艺参数。结果表明,高功率下涂层中非生物陶瓷相CaO和CaTiO3占优势,低功率下生物陶瓷相磷酸三钙(TCP)大量存在,非生物陶瓷相CaO和CaTiO3消失,激光功率对涂层物相的种类和含量均有影响;高扫描速度(1500 mm/min)下涂层物相由TCP,CaO和CaTiO3组成,其中TCP的含量最大,随扫描速度降低,陶瓷相TCP的含量降低,非陶瓷相CaO和CaTiO3含量增加,扫描速度仅影响涂层物相的含量,而对物相的种类无影响。800 W+500 mm/min的工艺参数下制备的涂层中生物活性成分较多,因此比较适合制备生物陶瓷物复合涂层。

评价了应用激光快速成形(LRF)技术制作纯钛与Noritake Ti-22钛瓷的结合性能。利用商用纯钛粉末、激光快速成形系统和优化的成形工艺参数, 制作纯钛试样, 测量了其热膨胀系数(CTE), 根据ISO9693标准采用三点弯曲方法对钛瓷结合强度进行测试, 并对瓷剥脱后的钛表面进行扫描电镜(SEM)和能谱(EDS)分析。结果表明激光快速成形纯钛的热膨胀系数与铸造纯钛无统计学差异, 且与Noritake Ti-22钛瓷匹配。激光快速成形纯钛与Ti-22钛瓷的分离类型为混合断裂, 包括内聚型和粘附型。钛瓷结合强度大于ISO9693标准所要求的基本值(25 MPa)。激光快速成形技术有望成为加工烤瓷熔附金属修复体的新技术。

探索了选区激光烧结(SLS)技术制作鼻赝复体蜡模型的可行性。通过结构光扫描、计算机辅助设计(CAD)制作患者的鼻赝复体数字化模型; 应用特定工艺参数进行选区激光烧结,制作出鼻赝复体蜡型。经测量评价加工精度及临床试戴,蜡型具有良好的外形和精度,达到了临床应用的制作要求。将蜡型翻制成最终的硅橡胶赝复体,获得了满意的临床效果。该技术与临床常规方法相比,节约了时间和材料,简化了工艺步骤,实现了数字化、无模化制作,为颌面赝复体自动化加工制作开辟了一种新的方法。

为了探索应用激光快速成形(LRF)技术制作纯钛基底冠的可行性,通过激光扫描测量模拟了基牙的铝合金代型并三维重建其数字化外形,采用计算机辅助设计了基底冠。通过正交实验优化基底冠加工参数,将基底冠数据与加工参数导入快速成形系统加工10个纯钛基底冠。将完成的纯钛基底冠在铝合金代型上就位粘接,进行边缘适合性检测,评估加工精度。得到激光快速成形技术可以进行纯钛基底冠的加工,边缘适合性检测结果表明10个基底冠的各点间隙大小与临床120 μm可接受的标准相比,均显著小于120 μm。

利用工业用纯钛粉末、激光快速成形(LRF)系统和优化的成形工艺参数,制成了纯钛的测试试样,根据国家标准GB/T 13810-1997和GB/T 16886.5-2002分别进行力学测试和细胞毒性实验。力学测试结果为抗拉强度475 MPa,屈服强度383 MPa,延伸率27%,弹性模量97.54 GPa,维氏显微硬度188.4～206.3；利用小鼠结缔组织成纤维细胞(L-929细胞)进行体外细胞毒性的研究,结果表明激光快速成形纯钛细胞毒性为0级。激光快速成形纯钛试样满足外科植入物纯钛板材室温力学性能国家标准和体外细胞毒性实验标准。

通过计算机辅助设计(CAD)的数字化基托模型,在自主研制的激光快速成形系统上,选取优化的激光快速成形工艺参数,制造了全口义齿钛基托。与传统方法相比,工艺简化,且成形后的全口义齿钛基托外形良好。该技术在钛基托制作中的成功应用为口腔纯钛修复体的高性能、自动化加工开辟了一种新方法,并且为今后该技术的口腔临床应用提供了依据。