CAD-CAM与3D打印氧化锆重复烧结对机械性能及相变的影响研究

本研究针对3D打印氧化锆（3Y-TZP）与CAD-CAM氧化锆在重复烧结过程中机械性能及相变规律的差异展开。通过表面粗糙度、维氏硬度（Vickers hardness）、X射线衍射（XRD）与Rietveld分析等实验，发现重复烧结显著影响材料硬度（P<0.05）及四方相（tetragonal phase）比例，但表面粗糙度无显著变化（P>0.05）。研究为临床修复体多次烧结工艺提供数据支持，发表于《The Journal of Prosthetic Dentistry》。

　　

氧化锆（zirconia）作为牙科修复体的核心材料，其性能稳定性直接影响临床使用寿命。传统计算机辅助设计与制造（CAD-CAM）技术虽成熟，但3D打印氧化锆因个性化定制潜力备受关注。然而，修复体在染色、上釉等工序中需经历多次烧结（firing），而目前对3D打印氧化锆经重复烧结后的机械性能与晶体相变规律缺乏系统研究。

为填补这一空白，研究人员设计了一项体外实验，比较CAD-CAM与3D打印的3 mol%氧化钇稳定四方氧化锆多晶体（3Y-TZP）在1-4次烧结后的性能变化。实验采用104个矩形试样（5×5×1 mm）和8个圆盘试样（?6×1.35 mm），通过简单随机分组进行不同次数烧结。关键技术包括：表面粗糙度测定、维氏硬度测试（Vickers hardness）、X射线衍射（XRD）结合Rietveld定量分析、环境扫描电镜（ESEM）观察及3D表面形貌分析，数据采用双因素方差分析（2-way ANOVA）处理（α=0.05）。

RESULTS

1. 表面粗糙度：CAD-CAM组粗糙度（1.34±0.53 μm）显著高于3D打印组（0.59±0.18 μm）（P<0.001），但烧结次数无显著影响（P=0.099）。
2. 硬度变化：重复烧结显著降低两组硬度（P<0.05），但两组间无统计学差异。
3. 相变分析：XRD显示两组衍射峰位置相同，但Rietveld分析发现CAD-CAM组四方相比例随烧结次数增加而上升，而3D打印组在4次烧结后四方相比例下降。

DISCUSSION
研究首次揭示3D打印氧化锆在重复烧结后四方相稳定性劣于CAD-CAM材料，可能与打印工艺导致的晶界缺陷有关。尽管两者硬度相当，但3D打印组更光滑的表面可能降低修复体磨损风险。值得注意的是，第四次烧结后3D打印材料四方相比例下降，提示临床应控制烧结次数以避免力学性能衰减。

CONCLUSIONS
该研究为氧化锆修复体的制造工艺选择提供科学依据：

1. 烧结次数需控制在4次以内以维持3D打印氧化锆的相稳定性；
2. CAD-CAM材料更适合需要多次烧结的复杂修复体；
3. 3D打印氧化锆的优异表面特性可能简化后期抛光工序。作者Furkan Karatas与Alper Ozdogan强调，未来需进一步优化3D打印参数以提升材料热稳定性。