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为探究微观结构对增材（AM）与减材制造（SM）牙科氧化锆强度和透光性的影响，研究人员制备 3Y-TZP 样本，检测密度、粗糙度、透光参数（TP）等。发现 SM 组 TP 和粗糙度更高，AM0 组因缺陷强度低，AM90 组强度与 SM 相当，为牙科氧化锆应用提供参考。
在口腔修复领域，氧化锆陶瓷凭借优异的机械性能和美观性成为主流材料之一。然而，传统减材制造（SM）技术存在材料浪费、微裂纹风险及复杂设计受限等问题，而新兴的增材制造（AM）技术虽在个性化设计上具有优势，却面临着强度与透光性难以平衡的挑战。透光性不足会影响修复体的美学效果，而强度缺陷则可能导致临床失败，因此如何通过工艺优化实现两者的协同提升成为关键科学问题。
为解决上述难题，研究人员开展了一项针对 3Y-TZP（3 mol% 氧化钇稳定四方氧化锆多晶体）牙科氧化锆的对比研究，分析不同制造工艺（AM 与 SM）及 AM 打印方向（0° 和 90°）对材料微观结构、机械性能和光学性能的影响。该研究成果发表在《Dental Materials》，为牙科氧化锆的临床应用提供了重要的理论依据。
研究团队采用数字光处理（DLP）技术制备了 12 个 AM 氧化锆样本（分为 0° 打印组 AM0 和 90° 打印组 AM90，每组 6 个），并通过 CAD/CAM 加工制备了 6 个 SM 样本（SM 组）。研究中使用的关键技术方法包括：
- 密度测量：采用阿基米德排水法测定体积密度，计算相对密度（RD）。
- 相组成分析：通过 X 射线衍射（XRD）检测四方相（t-ZrO?）和立方相（c-ZrO?）的比例。
- 表面粗糙度检测：利用非接触式光学轮廓仪测量算术平均表面高度（Sa）。
- 透光性评估：使用分光光度计测量透光参数（TP），通过黑白背景下的 CIE Lab * 坐标计算。
- 双轴弯曲强度测试：依据 ISO/FDIS 6872:2024 标准，采用活塞 - 三球法测定强度（σ），并进行 Weibull 统计分析。
- 断口分析与缺陷测量：通过扫描电子显微镜（SEM）观察 fracture origin，估算临界缺陷尺寸（c_calc）。
3.1 密度与相组成
所有组别相对密度均超过 99.5%，无显著差异。相组成分析显示，各组 t-ZrO?含量均超 82 wt%，c-ZrO?约 17 wt%，表明制造工艺对相组成无显著影响。
3.2 表面粗糙度与透光性
SM 组粗糙度（Sa=1.18 μm）显著高于 AM 组（AM0=0.71 μm，AM90=0.51 μm），但 SM 组 TP 值（17.00%）显著高于 AM 组（AM0=8.64%，AM90=9.34%）。AM 组透光性不足与微观结构中的孔隙和缺陷导致的光散射有关。
3.3 弯曲强度与缺陷分析
AM0 组弯曲强度最低（411.60±73.99 MPa），且缺陷尺寸最大（20.24–52.26 μm），未达 ISO 标准。AM90 组（969.85±123.13 MPa）与 SM 组（989.72±107.78 MPa）强度相当，缺陷尺寸相近（4.33–11.14 μm），且 Weibull 模量无显著差异，表明 90° 打印方向可提升 AM 氧化锆的可靠性。
3.4 断口形貌与层间结合
AM 组样本存在层间剥离和多孔区域，但远离拉伸表面的大尺寸孔隙未成为断裂源。SM 组缺陷主要为铣削诱导的微损伤，提示加工工艺对缺陷类型有直接影响。
结论与讨论
本研究表明，AM 氧化锆的打印方向显著影响缺陷分布和机械性能，90° 方向通过减少层间缺陷可达到与 SM 相当的强度，但透光性仍受限于微观孔隙。SM 氧化锆虽透光性更优，但表面粗糙度较高，需后续抛光处理。研究结果为牙科氧化锆的工艺选择提供了关键参考：AM 技术在复杂修复体设计中具有潜力，优化打印方向和减少孔隙是提升透光性的关键；而 SM 技术在美学区修复中仍具优势。未来需进一步探索打印参数（如层厚、光源能量）对微观结构的调控作用，以实现强度与透光性的协同优化，推动 AM 技术在牙科领域的广泛应用。
研究首次系统对比了 AM 与 SM 氧化锆的多维度性能，证实了 AM 技术在牙科应用中的可行性，为个性化修复体的精准制造奠定了基础。其结果不仅对口腔材料学领域具有重要指导意义，也为增材制造技术在生物医学工程中的拓展应用提供了新思路。
