【編者按】來自SensAble Technologies公司的3D設計生產(chǎn)方案，使Mertz Detal公司的系列假牙成品模具的設計和生產(chǎn)過程裁良，從原來的24個月縮減到6個月假栓，同時還提高了產(chǎn)品的質(zhì)量。

正如流行的時裝那樣点晴，假牙的生產(chǎn)也隨著其樣式的發(fā)展而發(fā)生著變化感凤。當牙齒需要更換時，牙科醫(yī)師及病人就會從各種設計樣式和功能的假牙中進行選擇粒督。德國Lütjenburg的Merz Dental公司是從事假牙設計的高端企業(yè)之一陪竿，具有每年制造150萬顆假牙的生產(chǎn)能力。

Merz Dental公司生產(chǎn)的假牙具有柔美的曲線屠橄、不同的厚度播窒、自然的牙脊以及其他模擬天然牙齒的表面細節(jié)，雖然其形狀變化似乎很小筷资，但關(guān)鍵部位的設計有很大差異挨这，通常每隔幾年需要更新一次袭丛。此外，由于假牙必須仔細地就位嘹冀，既需要與整個口腔合適地匹配饲骂，也需要與部分的牙齒對齊，因此其設計精度和生產(chǎn)精度是至關(guān)重要的朽突。因而旋逛，采用聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）或類似丙烯酸材料制造的假牙模具（圖1）必須完美無缺，以確保最終產(chǎn)品能滿足舒適的進食功能和清晰的說話要求析口，而且也要滿足令人愉悅的美觀要求妥触。

圖1 Merz Dental:公司用于制造（人造）假牙的模具

Merz Dental公司作為第一家利用CAD/CAM軟件進行假牙設計的假牙制造商而感到自豪。該公司整整花費了一年的時間來測試各種CAD/CAM解決方案和實施FreeForm自由造型乱归，這是一個3D設計生產(chǎn)方案群镰，于2003年從SensAbleTechnologies公司引進，用于支持更快速的工作流程终吼。

FreeForm自由造型軟件讓Merz Dental公司系列假牙成品模具的設計過程和生產(chǎn)時間從24個月縮減到6個月镀赌，同時提高了產(chǎn)品的質(zhì)量。由于其具有有機的3D設計能力衔峰，及分析3D模型的特點佩脊，F(xiàn)reeForm自由造型軟件幫助Merz Dental公司加快了工藝發(fā)展進程，確保了優(yōu)質(zhì)模具的批量生產(chǎn)垫卤。隨著FreeFrom自由造型軟件的不斷更新威彰，Merz Dental公司可以節(jié)省更多的生產(chǎn)時間，而且其總體的數(shù)字化工作流程也得到了進一步細化穴肘。

自1952年以來歇盼，當其以Zahnfabrik Werchan Dental公司的名義開展業(yè)務時，并且在其與Merz Pharm有限公司的牙科材料單位合并之前评抚，Merz Dental公司一直在不斷地更新其假牙產(chǎn)品系列豹缀，每隔幾年，都會對其某個系列的產(chǎn)品進行重新設計慨代。

其四大假牙系列產(chǎn)品邢笙，無論在形狀（圓形、方形或扁平形）品昭、尺寸和顏色等這類美學方面都在不斷地變化越化，所提供的每一系列產(chǎn)品，均有22種不同的尺寸款式侍融。而且疚逝，每個假牙系列產(chǎn)品包括了人類32個牙齒的每一種齒型，既可以全副購買，也可以單獨購置誊爵。如此廣泛的產(chǎn)品灿磁，及其任意選購的方式，意味著Merz Dental公司必須保持280多種生產(chǎn)假牙的模具匆救，形成了一個強烈的以模具為中心的業(yè)務體系嫁橱。

圖2 Merz Dental公司排列在紙板上銷售的（人造）假牙

傳統(tǒng)工作流程所面臨的挑戰(zhàn)

傳統(tǒng)的假牙工作流程涉及到按設計圖建議的蠟模手工制作成型，然后采用電子蝕刻工藝制作模具赫裂，但也是以手工的方式進行晤哩。這已經(jīng)是一項多方面完善的藝術(shù)寝话，但還是不夠精確今燃，而且非常耗時。CAD/CAM的出現(xiàn)尊勿，通過為模型細化提供了一個數(shù)字起始點僧凤，并通過更加精確和精密的加工，大大提高了模具的設計和模具制造工藝元扔，傳統(tǒng)的CAD/CAM工具和工作流程也面臨著一些新的障礙和挑戰(zhàn)：

（1）傳統(tǒng)的CAD工作流程從掃描轉(zhuǎn)移到表面接觸躯保，從而形成一個NURBS曲面。對于高級幾何圖形設計而言澎语，這個工藝是好的途事，但對于像假牙這樣的有機形狀來說，標準的CAD系統(tǒng)無法順利地操作顛倒的補丁擅羞，需要更多的時間尸变，這一般會造成不太有利的結(jié)果。

（2）傳統(tǒng)的模具制造工藝完全依賴于NURBS曲面加工减俏，但NURBS并不是捕捉牙齒復雜形狀的最好定義格式召烂。

（3）大多數(shù)模具制造商對于從STL文件直接銑削加工的方式抱著十分懷疑的態(tài)度。在傳統(tǒng)的CAD/CAM系統(tǒng)中娃承，將STL分裂或在STL上找到一條分型線幾乎是不可能的奏夫。然而，如果能與完美的分型面和邊界線相結(jié)合倒灰，那么在精心準備的STL上加工艳杯，可以達到更快的速度，并可獲得更好的結(jié)果茬蓝。

經(jīng)過改進的CAD/CAM工作流程

然而统褂，采用正確的CAD/CAM工作流程可以使模型和模具制造過程減少幾個星期的時間，同時又可確保其加工的精密度和精確度贩普。輸入FreeForm自由造型軟件颗手，可以讓Merz Dental公司避免補丁和NURBS，并關(guān)閉STL文件。Merz Dental公司的模具部門已將SensAble公司的FreeForm自由造型軟件融入到了其設計和生產(chǎn)工藝流程之中叨连。為了加快工作流程那梭，Merz Dental公司依靠本地的CAD/CAM軟件顧問——Antonius Koester有限公司，因為該公司擁有高速加工和掃描技術(shù)的廣泛知識介她。

在Merz Dental公司练代，設計人員開始通過將現(xiàn)有的假牙或齒型庫文件（通常為STL文件）輸入到FreeForm自由造型軟件之中，以便快速的清理和修改怜腊，優(yōu)化形狀和掃描可變尺寸的齒形肺然。傳統(tǒng)的CAD模型創(chuàng)建這些形狀幾乎是不可能的，但FreeForm自由造型軟件是一個建立在三元像素基礎之上的3D有機設計生產(chǎn)系統(tǒng)（它將三元像素看做是3D像素）允許設計人員用數(shù)字粘土以類似物理粘土的方式進行雕塑造型腿准。以三元像素為基礎的FreeForm自由造型軟件可以用無與倫比的速度际起，使其達到與一個天然牙齒相匹配的精確形狀。此外吐葱，采用FreeForm自由造型軟件街望，就無需管理復雜的補丁計劃及處理補丁與補丁之間的關(guān)系，正如表面或?qū)嶓w模型所要求的那樣弟跑，去改變牙齒的形狀灾前。

Merz Dental公司的模具制作工Christian Borowski先生，結(jié)合使用獨特的觸摸式（具有觸摸功能）裝置孟辑，代替計算機鼠標哎甲，使設計達到高度的細化，這對Merz Dental公司的市場定位饲嗽，提供人造假牙的獨特美學是十分關(guān)鍵的炭玫。SensAble公司的觸摸式設備允許用戶采用手寫筆輸入的方式制作模型，從理論上增加了用戶手感喝噪，從而使Merz Dental公司的團隊成員在屏幕上設計時能夠感受到不斷變化的假牙模型憔剂。這種精確地雕塑方式，可以節(jié)省時間期第，具有極大的優(yōu)勢艳拿。用戶只需在屏幕的設計圖上精雕細刻，刻雕和清除不需要的部分舌必，使他們能夠在很短的時間內(nèi)陷字，制作出更接近天然牙齒的模型。

下一步巫紧，Christian先生和他的團隊將分析采用FreeForm自由造型軟件所設計牙齒的可制造特性福吩，固定底切部分和使用FreeForm自由造型軟件的專業(yè)化工具，以確定最佳的脫模方向和優(yōu)化分型曲線痹对，這樣就可以使其形成一條具有更好質(zhì)量的模具設計流水線扰褒。按照Christian先生的說法，采用FreeForm自由造型軟件設計，可以使成品假牙以最佳的方式脫模贮芹，其脫模速度確實很快罪谢，精確度很高，而且脫模也非常容易椭符。一個新近增加的FreeForm自由造型分裂網(wǎng)絡功能荔燎，可以讓模具作為STL文件的混合形式（用于捕捉齒形）和NURBS形式（用于確定閉合表面）進行設計。由STL定義的模具型腔允許Merz Dental公司在牙齒上保留更多的紋理销钝，讓Merz Dental公司從STL文件直接進行銑削加工有咨，這樣不會失去牙齒的重要細節(jié)和紋理，這對展示其實際外觀是十分關(guān)鍵的蒸健。當設計人員準備審核時座享，Merz Dental公司將其制作的原型模具進行設計測試，然后采用STL文件在Roeders高速銑床上進行銑削加工纵装，創(chuàng)建在假牙最后生產(chǎn)中使用的最終模具征讲。Merz Dental公司也為其他公司提供這樣的特殊設計服務据某。

“FreeForm自由造型軟件使我們能夠達到難以置信的精確度和速度橡娄，如果采用手工方式和其他的CAD/CAM解決方案是不可能實現(xiàn)的⊙⒆眩”Merz Dental公司的Christian Borowski先生說挽唉，“該解決方案已經(jīng)幫助我們確保了特殊3D模型和精密模具的領先特性，當其發(fā)生快速變化時筷狼，可以很容易地使我們整個以模具驅(qū)動的生產(chǎn)工藝片家，實現(xiàn)流水線作業(yè)≈胂В”

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