[发明专利]用于通过3D喷墨打印制备由氧化锆制成的陶瓷成形体的方法和料浆

说明书

用于通过3D喷墨打印方法制备由氧化锆制成的陶瓷成形体的方法和料浆。所述料浆包含悬浮在液体介质中的氧化锆，其中所述料浆具有68至88重量％的氧化锆含量，并且包含不超过5重量％的有机组分。所述陶瓷组件的制备方法包括分层成形，随后由所述料浆烧结期望的组件。

技术领域

本发明涉及用于通过3D喷墨打印方法制备由氧化锆陶瓷制成的陶瓷成形部件，特别是牙科修复体的方法和料浆(slip)。

背景技术

所谓的构造性方法正越来越多地用于制备成形体。术语“快速成形”、“生成制造方法”或“增材制造方法”经常用作这些构造性方法的同义词。这些术语组合不同的方法，其中由计算机辅助设计数据(CAD数据)制备三维模型或组件(A.Gebhardt,Vision of RapidPrototyping,Ber.DGK 83(2006)7-12)。典型的增材制造方法的实例是立体光刻、3D打印和喷墨建模。快速成形的原理基于三维组件的分层构造。

在3D喷墨打印方法中，可聚合油墨打印是几种方法之一。另外，在粉末床上打印粘合剂或打印液体蜡也是已知的。在3D喷墨打印方法的情况下，遵循与由日常办公生活已知的标准喷墨打印机相同的原理直接打印3D对象，其中可聚合的建模材料(“油墨”)通过可具有若干个喷嘴的压电打印头以限定的液滴分配，油墨固化，从而形成具有期望的打印的轮廓的层。

在喷墨打印中，可以使用具有油墨入口和连接到油墨入口的多个喷嘴的压电打印头，其中压电元件被分配给每个喷嘴。单个喷嘴的压电元件可以通过控制单元单独致动。通过向压电元件施加控制信号，压电元件以目标方式变形，以便于由于变形以限定的液滴尺寸将离散的油墨液滴通过喷嘴排出。液滴的大小和体积以及来自喷嘴的液滴顺序可以通过施加的电脉冲来控制。由于打印头的几何形状和油墨的流变性，压电元件的工作频率通常范围最高可达约20kHz。基底上的液滴总和产生期望的限定的二维结构。

这种打印头的喷嘴通常具有很小的开口，其尺寸范围为10至100μm，由于该原因，排出的液滴因此很小；它们的直径在一级近似下对应于喷嘴的开口，其体积在皮升范围内(10^-10至10^-12升)。因此，在这种打印方法中可以高分辨率打印非常精细的结构。在3D喷墨打印的情况下，通常使用低粘度、可聚合的，通常是可光聚合的物质作为油墨，其在液滴撞击基底后直接固化。通常，这是通过以下方式完成的：横跨基底移动一个或多个打印头，其打印由多个并列的包含光引发剂的可聚合油墨的液滴组成的二维结构，并随后(或平行)将液滴暴露在光源下，该光源发射具有适当波长的光，以使油墨的可光聚合材料聚合。

通常，用于这种3D喷墨打印方法的油墨含有填充剂。填充剂可以例如是颜料、遮光剂等，其改变了油墨的光学性质。但是，油墨的流动性质也可以被填充剂影响，或流变受填充剂控制。在3D喷墨打印的情况下，为了构造陶瓷成形体，填充剂颗粒是必需的。在这种情况下，填充剂颗粒是实际的构造材料(例如氧化物陶瓷)。围绕它们的液体仅仅是用于使用所述技术将这些颗粒构建成成形体的基质。颗粒不直接影响长宽比(厚度或层深)，而是影响成形体的机械、光学、热和电性质。

如果希望由特定材料，例如金属或陶瓷制备3D成形体，则填充剂颗粒不仅是设定成形体特定尺寸或机械性质的辅助材料，而且是油墨的主要成分，并且油墨的液体成分起到一类载体物质的作用。作为一级近似，悬浮液中固体的比例越高，即包含在油墨中作为填充剂的颗粒越多，就越容易实现三维成形体的尺寸和机械性质。通常，粒度在0.1至1μm的范围内，其特别适合实现高的填充剂负载。但是，高比例的固体颗粒可以以两种方式对油墨或随后对液滴排出/打印过程具有负面影响。一方面，随着填充剂负载的增加，油墨的粘度增加，因此油墨的流动性质恶化。另一方面，存在细喷嘴变得被阻塞或部分堵塞的风险，其结果是可以阻止或阻碍液滴的排出。

在EP2233449A1中描述了陶瓷填充的油墨，即所谓的料浆，其适合构建牙科修复体，并且其可以在根据本发明的3D喷墨打印方法中使用。这些油墨可以包含陶瓷颗粒、蜡和至少一种可自由基聚合的单体。有关这些材料的更多细节，参考指定的公开的专利申请。