三种光固化3D打印技术机械性能对比研究:SLA、DLP与LCD在牙科临时修复体中的应用价值

【字体: 时间:2025年05月31日 来源:Scientific Reports 3.8

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  本研究针对牙科临时修复体对机械性能的临床需求,系统比较了立体光刻(SLA)、数字光处理(DLP)和液晶显示(LCD)三种光固化3D打印技术的力学特性。通过标准化测试发现,SLA打印件具有显著更高的弯曲强度(93.39±5.57 MPa)和最低表面粗糙度(14.79±7.96 nm),而三种技术表面硬度无显著差异。该研究为牙科修复体材料选择提供了重要数据支持,对提升临床修复质量具有指导意义。

  

在当代牙科修复领域,临时修复体如同口腔中的"临时演员",既要承受咀嚼力的"高强度演出",又要保持表面光滑以避免细菌"搭台唱戏"。然而传统制作方法如同手工雕刻,既费时又难以保证精度。随着3D打印技术的兴起,SLA、DLP和LCD三种光固化技术崭露头角,但它们在机械性能上的优劣一直缺乏系统比较,这直接影响了临床选择。来自泰国那黎宣大学和朱拉隆功大学的研究团队针对这一关键技术问题展开研究,其成果发表在《Scientific Reports》上。

研究人员采用标准化测试方法,通过三点弯曲试验、显微维氏硬度计和原子力显微镜分别评估了三种技术的弯曲强度、表面硬度和粗糙度。研究共制备90个试样,包括25×2×2 mm3的条形试样和直径9 mm、厚2 mm的圆盘试样,所有试样均采用A2色树脂并在相同后固化条件下处理。

在弯曲强度方面,SLA技术以93.39±5.57 MPa的表现显著优于DLP(69.97±8.48 MPa)和LCD(64.69±8.98 MPa)。这种优势源于SLA激光精确的逐点固化方式,形成了更致密的高分子交联网络。表面硬度测试则显示三组数据无统计学差异(SLA:18.80±0.57 kgf/mm2,DLP:17.80±1.85 kgf/mm2,LCD:18.27±0.93 kgf/mm2),这表明后固化过程能有效均衡不同技术的硬度表现。

表面粗糙度结果最具戏剧性:SLA(14.79±7.96 nm)如同镜面,DLP(24.59±9.76 nm)略显纹理,而LCD(89.87±28.26 nm)则如同微缩的山地地形。原子力显微镜图像直观揭示了LCD技术的像素化效应是粗糙度升高的"罪魁祸首"。

该研究的讨论部分深入剖析了材料组成与性能的关系。SLA树脂中的4,4-异丙叉二酚等成分形成了高交联密度网络,而LCD树脂复杂的多组分体系虽然成本低廉,却牺牲了表面质量。研究同时指出,打印层厚(50 μm)、后固化温度(40°C)等参数都会影响最终性能。

这项研究的重要意义在于为临床选择提供了明确指导:对于需要高强度和光滑表面的修复体,SLA是首选;当成本成为主要考量时,LCD可作为替代方案;DLP则在速度和质量间取得平衡。研究团队建议未来应扩大树脂种类研究,并探索后处理工艺的优化空间。该成果不仅适用于牙科领域,对需要精密零件的其他医疗和工业应用也具有参考价值。

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