单微米级喷墨3D打印技术现身东方,泰利斯赋能新质生产力

（原标题：单微米级喷墨3D打印技术现身东方,泰利斯赋能新质生产力）

人类历史上绝大多数技术飞跃都是“精确度”的飞跃,米、分米、厘米、毫米……当技术涉及的尺度越小,我们的制造能力就越强。当人类点开微米制造的“技能树”,以前停留在理论上、图纸中的任务如今已能轻松实现。在杭州市西湖区泰利斯医疗科技的高科技工厂里,一台我国独有的大型喷墨3D打印机正以每秒亿滴的速度喷射纳米液态材料,它正在制造单微米级高精度氧化锆牙冠。

过去十年,作为一家自力更生的民营企业,泰利斯投入了巨大的人力物力,潜心攻关,成功开发出ACJ(Advance Customized Jetting)喷墨定制技术,让我国在全球增材制造技术领域遥遥领先。

缘起“航天梦”

泰利斯的技术创新始于航空航天的发展需求。随着我国航空科技的迅速发展,新一代飞行器必须满足超高速、高空、长航时、超远航程的需求。为了提高可靠性,先进飞行器和发动机越来越多地增加钛合金、高强铝合金和超高强度钢等合金的用量,且结构越来越复杂,加工精度要求越来越高,但传统的铸件和锻件已经无法满足这样的精度需求。

泰利斯正是在这一瓶颈期临危受命,迅速推动国际、国内技术合作,自主投入十年攻关增材制造领域最具领先理念的喷墨定制技术,可以实现复杂金属构件(也包括其他材质)的无模具、快速、自由实体近净成形,同时确保成形构件的力学性能优于铸件与锻件,成为航空高性能复杂构件制造的重要技术途径。

我们生活中许多高科技产品都是从太空技术“下放”而来,泰利斯也将ACJ喷墨定制技术用于医疗健康领域的科技创新——Zrcoop“超级锆”就此诞生。

PART2何为“超级锆”

何为“超级锆”?即,喷墨定制氧化锆。这里的“墨”是比喻,它是一种液态氧化锆,被当作“墨水”进行微米级逐层打印,从而实现1:1还原原生牙齿的修复(包括贴面、冠、嵌体、桥等)。

“超级”在何处?目前常用的修复体是利用计算机CAD/CAM技术对氧化锆块进行切削和雕琢,比较新的技术还有光固化3D打印,这两种技术可将误差控制在几十微米至几百微米范围内。但处于口腔这样的特殊环境中,湿度、温度以及反复咀嚼刺激等因素,几十微米的误差经常会造成修复体的破裂。Zrcoop的“超级锆”将液态氧化锆与液态支撑材料以每秒亿滴进行高速喷射,实现2-10微米层厚打印,使纳米级液态材料精确而致密地结合,一体成型所需的个性化定制产品,1:1还原数字化口腔扫描印模,向完美的修复更进一步。

因为精确,也产生了第二个“超级”之处——安全舒适。传统玻璃陶瓷类修复体需要经过喷砂、酸蚀、硅烷偶联等步骤与牙齿粘接,流程长,Zrcoop修复体不需要这三个步骤,可以节省医生戴牙时间,减少患者戴牙时间和恐惧感。Zrcoop修复体因为嵌合精准并且拥有独特的内部超表面微结构,因此可以选用更安全的粘结剂,同时还能达到更好的粘结强度。

另外一个“超级”之处在于高效。在人类制造业发展的历史长河中,“规模化”与“定制化”是无法共生的悖论。泰利斯医疗科技位于杭州的全球智造研发中心总部占地面积超过一万平方米,每天每条生产线可生产超过1000件定制化口腔修复产品,并且通过全球化布局将产品快速送达世界各地,真正实现了“高效的规模化定制智造”。

PART3直面修复体脱落

这是对所有医生的挑战:直面大自然的艺术品-——人体,往往失之毫厘便会谬以千里。备牙量是口腔修复中一个常见指标,指的是在进行牙齿修复治疗前,需要从患者原有牙齿上去除的牙体组织的量。而牙基短小(遗传、发育、磨损、牙周病等原因都可能造成牙基短小)的患者经常会出现备牙量不足的情况,也就是说无法给修复体和粘结剂预留足够的空间。因此,很可能导致氧化锆修复体的局部会被设计得比较薄,在患者反复咬合后就容易发生破碎或脱落。

雪上加霜的是,如果使用传统车针切削制作,本身比较薄的修复体会因为加工精度问题变得更薄。在一个实际案例中,患者备牙量(修复空间)是0.72毫米,大于理论最小修复空间0.6毫米,但由于切削工艺的物理限制,扩大了切削范围,产生了0.124毫米的空隙,设计出的氧化锆修复体厚度只有0.58毫米,于是造成了这位患者的牙冠碎裂了三次,脱落了两次。

在医生与患者无计可施之际,选择了Zrcoop的喷墨定制氧化锆修复体,设计出的牙冠厚度达到了0.68毫米,加上粘结剂的厚度还富于出0.08毫米的空间做美观设计。此外,Zrcoop修复体的遮色能力也非常突出,即使0.5毫米的贴面颜色表现也很理想出色,在保证强度的前提下实现理想的颜色统一性。

锦上添花的是,Zrcoop修复体在每个贴片和冠的内部都打印出了超表面微结构,一举解决了行业氧化锆修复体粘接不牢的痛点。以前,用传统切削方式制作的修复体内部是比较光滑的,粘结面积有限,人们每天咀嚼上千次,在这种极端的环境下,相当于“穿着平底鞋爬雪山”,很容易“打滑”开裂。现在,通过喷墨定制技术给修复体穿上了“专业登山鞋”,粘结面积成倍增加,机械嵌合能力大幅提升,进一步减小了脱落的可能,在实验室的500万次抗疲劳测试中,Zrcoop修复体的性能依然稳定无比。

PART4智造现实,智造未来

2023年5月,泰利斯医疗科技取得了行业首张Ⅲ类增材制造医疗器械产品注册证(国家药监局NMPA)。目前,还积极参与起草制定行业团体标准:行业首个“3D打印氧化锆种植体”(与上海九院,已颁布实施)及“增材制造美学瓷贴面”行业团体指南(正在参与起草中)。

为了广泛分享这项先进的喷墨定制技术,进一步配合技工所提升效率,泰利斯医疗科技专门搭建了“泰云”数字化云平台,医院科室与口腔诊所可以便捷接入,快速开展临床设计合作、制订新的诊疗方案、提供椅旁服务等;此外,“泰云”平台还带来了椅旁培训、平台支持、数字采集以及售后服务等全方位合作支持。近期,北大口腔曾于口腔修复领域国际顶刊《THE JOURNAL OF PROSTHETIC DENTISTRY》的刊文评价:「泰利斯制造的氧化锆修复冠产品,相较于使用切削SM或光固化(DLP)打印工艺,在尺寸精度及临床适应性上优势显著,边缘密合度更高,咬合效果更好,在临床范围内具有更高的潜在应用价值。」中华口腔医学会全国修复专委会主任委员、四川大学华西口腔医学院于海洋教授亦表示,喷墨定制工艺,是业内唯一可实现无创微创新修复的工艺技术,是行业呼唤的「新智造、新方案」。欧洲美容牙科学会终身荣誉会员、意大利种植修复学会创始成员Mauro Bazzoli来访参观时,对于技术发展给予充分肯定,并且表示十分愿意使用泰利斯Zrcoop产品。未来,杭州泰利斯医疗科技还将利用这一先进技术布局骨科、生物工程、神经外科等领域产品,致力于成为全品类数字化医疗器械智能制造的全球领导者。

增材制造作为一种先进的柔性制造技术,对于构建新质生产力有重要的推动作用。它不仅改变了传统生产方式,还促进了产业的绿色优化升级,是未来制造业发展的重要方向之一,也是世界各国争相抢占的技术高地。泰利斯喷墨定制工艺集材料、设备、工艺、算法、产品于一体,实现了超高精度及任意个性化定制的需求,不仅适用于航空航天、医疗领域,也为汽车、电子、化工等绝大多数产业门类的技术创新带来了无限可能。

这正如杭州泰利斯在口腔科技领域的突破。过去几十年,现代口腔修复的新技术、新材料绝大多数都发明于欧美,主要原因在于前三次工业革命为其提供了必要的技术基础。而随着中国成为第四次工业革命的领导者之一,更为先进的口腔技术与材料将集中现身东方,而“聪明牙医忠于完美”的故事也将在这里创作出一个完美的结尾,一颗牙用一辈子也不再是难事。