3D打印的金属冠桥和支架慢慢替代传统铸造演变为义齿加工厂主流方式，在体现出3D打印的质量优异性同时，诸如长桥变形，支架密合性，以及种植上部修复体精度等一些列问题也困扰着义齿加工厂，如何控制变形是义齿加工厂遇到的一个头痛的问题。
解决问题的第一步永远不是制定方案，而是精准定义问题，如何精准定义变形，找到变形点，进而才可能采取有效方案控制变形。今天我们就来聊聊通过扫描仪以及如何借助扫描仪精确发现打印的变形。
【扫描仪的种类】
什么是3D扫描仪呢？ 3D扫描仪是指将实物模型转换为数字模型的设备。
按照原理不同，大致可将3D扫描仪分为如下类别：
1）尺寸测量，如三坐标测量机，测量加工零件的尺寸；当然，3D打印扫描仪还有很多其他作用，但都基于以上两大作用衍生而来。
目前义齿加工所和口腔门诊常用的两种扫描仪是口扫和仓扫两种。
其中口扫拍属于手持式扫描仪，主流的是采用显微镜的共聚焦成像技术，也有激光扫描式的和拍照扫描式的。
手持式口扫扫描仪
仓扫扫描仪属于拍照式扫描仪，是目前义齿加工厂使用最多的扫描仪，品牌也多种多样。
仓扫扫描仪
仓扫扫描仪采用拍照式扫描技术，其工作过程类似于照相过程，扫描物体的时候一次性扫描一个测量面，快速，简洁，因此而得名。利用参考点拼接技术，可将不同位置和角度的测量数据自动对齐，从而获得完成的扫描结果，实现建模。扫描速度非常快，一般在几秒内便可以获取百万多个测量点，基于多视角的测量数据拼接，则可以完成物体360度扫描。
拍照式扫描仪：光栅投影拍照
3D扫描仪随着口腔行业由传统制造方式向数字化制造方式转变过程中，而逐渐被口腔诊所和义齿加工厂所采用。它可以将石膏牙模扫描成三维数字模型（口扫甚至都不需要取模就可以获得患者的牙模数据），然后借助修复体设计软件，在石膏的三维数字模型上设计冠桥和支架，进行通过切削或3D打印的方式将口腔修复体制造出来。这其实用到的是3D扫描仪的逆向建模作用。
我们都知道3D打印牙冠和支架都会或多或少的有变形，变形主要通过零件摆放和支撑设计来控制的。牙冠和支架的零件摆放形式基本上是确定的，那变形控制基本只剩下调节支撑强弱来实现了。
3D打印刚兴起时，工业生产中确定支撑强弱的方法，基本靠技术人员的经验和不断试错。经过这么多年的发展，支撑强弱是否能够抵抗零件的应力变形可以通过仿真模拟软件进行计算，从而进行支撑强度的优化，这个方法在工业3D打印中逐渐被采用，用于提高打印的成功率。
那么仿真模拟是否可以用于预测牙冠和支架的变形呢？理论上可以的，但经济上和周期上行不通，因为仿真模拟耗时耗力，技术门槛高。而义齿行业对周期和成本极其敏感，因此基本行不通，那是否有其他方法呢？
前边说过了3D扫描仪可以用于尺寸测量，也就可以用做变形测量。义齿加工所基本上99%都有3D扫描仪，扫描一个牙冠和支架也就几分钟的时间。
牙冠和支架基本也就几种特定的类型，通过扫描某些典型的牙冠和支架，分析并总结其变形的趋势和特点，进而用于指导以后的牙冠和支架打印的支撑设计，不失为一种物美价廉的好方法。
打印或者铸造的牙冠有没有变形，除了试戴到牙模外，还可通过扫描对比的方式。佩戴牙模可以查看牙冠的就位情况，密合情况还有翘动情况，简单直接，但很难定量的说哪里变形了，变形量有多少。扫描对比的话，就可以清楚的知道哪里变形了，变形量是多少。下面我们就举2个例子。1）扫描牙冠的变形情况
使用我们的DPR-M01粉末，使用某品牌3D打印设备和其默认工艺，采用Magics中的块体支撑，设置相对较弱的支撑参数，打印一份8颗长桥，打印模型数据如下所示，图中的三个圆锥是为了扫描比对时将原模型数据和扫描数据对齐而额外加的。
打印完成后，进行了950℃去应力退火，退火后将零件从基板上切下来，使用某品牌扫描仪进行扫描，并使用扫描比对软件进行比对分析变形情况。
使用比对软件进行比对的主要步骤如下：
绿色表示变形量在±0.05mm以内，颜色越红，表示正向变形量越大，颜色越蓝，表示负向变形量越大，从图中可以看出牙冠变形主要集中在冠体内侧，主要变形为正向变形，即向上翘曲，变形量最大值为0.28mm，假体位置变形量反倒很小，基本都是绿色的。
超过5颗的冠桥，变形的概率相对较高，为此我们优化了牙冠的支撑结构参数，经过测试变形可以得到很好地控制，最大变形量可以控制在0.1mm以内，可以满足牙冠的密合性要求，同时支撑兼具易去除的特点。
2）扫描支架的变形情况
我们也对支架进行了扫描比对。
由于支架很难同时扫描到组织面和自由面，并且对密合性有影响的是组织面的变形量，因此，我们只对组织面做了扫描，并与原始支架数据做了对比。
原始模型如下所示：
打印结果如图所示：
以下为软件比对结果：
通过对比结果，可以看出颚板前部有明显的变形，变形量在0.1mm左右，为正向变形，表明这个位置会和石膏模顶住，导致支架翘动不密合，需要进行打磨。
我们知道3D打印有两种类型的变形，一种是Z向（打印生长方向）的翘曲变形，一种是XY方向（水平方向）的收缩变形。
通过扫描修复体获得变形数据后，我们就可以针对变形的方向和趋势，来有针对的去修改和加强支撑。
若修复体有Z方向的翘曲，则应加强垂直方向支撑避免翘曲，如加密加粗圆锥杆，加密块体支撑点等，效果显著；若修复体在XY方向上有收缩变形，那么加强垂直方向支撑的作用效果不明显，这时，可以加横杆来解决XY方向的收缩变形，效果立竿见影。
在测试3D扫描仪在变形控制的应用时，我们也注意到，不同的品牌的扫描仪的扫描精度是不同的。如下图所示，相同的模型发给不同的厂家扫描，但得到的扫描数据却能看到一些细微的差异。
品牌A扫描仪扫描的数字标记及特意添加的圆锥细节表现较好，牙冠颈缘的薄边过渡清晰可见，甚至因为打印层厚而产生的台阶纹也能清晰体现。
品牌B扫描仪的扫描结果与品牌A扫描仪的扫描结果较为接近，数字标记及特意添加的圆锥表现较好，牙冠颈缘的过渡也基本可以看出，但打印形成的一些台阶纹并没有很好的体现出来，有可能是扫描仪像素低或软件算法的差异引起。
品牌C扫描结果最差，圆锥形状不符合上端为一平面的实际情况，比较薄的牙颈缘未能扫描出来。
扫描精度直接影响设计精度和变形测量精度。为了获得更良好的扫描精度和设计精度，建议有条件的义齿加工所选择大品牌高精度的扫描仪。
关于作者：王志会，于2016年毕业于北京航空航天大学材料学院，获硕士研究生学位。从事金属3D打印行业多年，有扎实的理论基础和丰富的实践经验。目前就职于北京德普润新材料科技有限公司，任资深技术专家。
关于德普润公司：北京德普润新材料科技有限公司依托北京航空航天大学材料学院团队，凭借多年来在3D打印材料、设备和工艺等方面的积累，专注于3D打印工艺使用的医用新材料的研发、生产和应用。目前在钴铬合金、钛合金、可降解材料、陶瓷等方面已取得独创性成果并着力进行产业化推进。公司已经完成申请注册的产品为齿科钴铬合金材料，具有良好的力学性能和生物相容性，可用于3D打印口腔修复体，为三类医疗器械。该注册证为国内首张。公司主页：www.dprmat.com