一种制备口腔种植体的塑性成型模具及方法
阅读说明：本技术 一种制备口腔种植体的塑性成型模具及方法 (Plastic forming die and method for preparing oral implant ) 是由 陈科斌 于 2021-11-10 设计创作，主要内容包括：本申请实施例提供一种制备口腔种植体的塑性成型模具及方法,该方法包括成型凹模,用于容纳口腔种植体胚料；成型凸模,用于向成型凹模内的口腔种植体胚料挤压加工,包括依次连接的支撑座、连接部和成型部,其中连接部和成型部用以挤压至所述胚料的内部,形成口腔种植体的顶部凹槽；成型凹模的内侧壁上设置有多个微观凸起,用以在口腔种植体的外表面形成微观孔洞,本申请采用塑性加工成型的方式生产的零件,在口腔种植体表面行成20-40微米和2-4微米的孔洞结构是可控的,同时口腔种植体金属的流线基本沿着种植体的方向为完整的,可以提高产品的成本率方面也可以降低产品的加工成本。(The embodiment of the application provides a plastic forming die and a method for preparing an oral implant, and the method comprises a forming female die for accommodating an oral implant blank; the forming male die is used for extruding and processing the oral implant blank in the forming female die and comprises a supporting seat, a connecting part and a forming part which are sequentially connected, wherein the connecting part and the forming part are used for extruding the blank to form a top groove of the oral implant; the inner side wall of the forming concave die is provided with a plurality of microscopic protrusions for forming microscopic holes on the outer surface of the oral implant, the parts produced by adopting a plastic processing forming mode can form 20-40 microns and 2-4 microns hole structures on the surface of the oral implant in a controllable mode, and meanwhile, the streamline of the metal of the oral implant is basically complete along the direction of the implant, so that the processing cost of the product can be reduced in the aspect of improving the cost rate of the product.)
技术领域
本申请属于口腔医疗器械领域，具体涉及一种制备口腔种植体的塑性成型模具及方法。
背景技术
口腔种植体从原材料的使用上来看， 主要使用的是以纯钛为主要的原材料，或者以钛为主体的钛合金（使用钛合金的目的主要增加产品的强度）。针对临床使用的要求，设计成满足应用场景的产品外观形式，从工业加工角度来看，主流的加工方法为产品的切削加工实现产品的外观形态，近几年也出现采用3D打印的方式来加工标准的种植体产品。
采用常规的加工方法，主要是采用切削工艺，而在切削前的金属通常为拉拔或轧制的棒材或线材，从金属本身的微观结构来看，通常棒材内部是有流线的。通过切削方法获得的金属零件，必然会破坏金属内部原有的流线，因此形成的零件的产品强度会有所降低。另外，通过切削成型，切削过程产生的金属碎削，将会增加产品制造过程的成本（通常的原材料钛和钛合金价格都很贵）。并且通过加工实现的小直径的口腔种植体，其在临床使用的过程中，容易形成口部疲劳开裂，都是产品通过切削工艺很难能够解决的问题。另外，往往实现口腔种植系统的加工，需要很昂贵的加工机床能够实现，这方面同时也提高的加工方法种植系统的成本价格。通过加工种植系统，由于加工获得的零件表面通常为光滑表面，还需要后面的表面处理工艺，获得种植体临床需要的微观表面，这不仅使加工工艺比较繁琐，同时也是造成种植体成本提高的主要因素。
另外通过3D打印完成的口腔种植体，在原材料的使用上比较经济，但是在此工艺上实现的口腔种植体的强度受到限制。
发明内容
为了解决上述技术缺陷之一，本申请实施例中一方面提供了一种制备口腔种植体的塑性成型模具，包括：成型凹模，用于容纳口腔种植体胚料；
成型凸模，用于向所述成型凹模内的口腔种植体胚料挤压加工，包括依次连接的支撑座、连接部和成型部，其中所述连接部和成型部用以挤压至所述胚料的内部，形成所述口腔种植体的顶部凹槽；
其中，所述成型凹模的内侧壁上设置有多个微观凸起，用以在所述口腔种植体的外表面形成微观孔洞。
另一方面，根据本申请实施例还提供了一种制备口腔种植体的塑性成型方法，该方法包括以下步骤：
步骤1：准备钛或钛合金胚料；
步骤2：将胚料置于口腔种植体模具内进行挤压成型，变形速率控制在10-2S-1-10- 4S-1；
步骤3：口腔种植体挤压成型后，进行应力退火和超声清洗；
其中，所述口腔种植体模具的成型凹模的内壁设有多个微观凸起，挤压成型的所述口腔种植体表面对应具有微观孔洞。
采用本申请实施例中提供的技术方案，成型凹模的内侧壁上密布有微观结构，微观结构为凸起结构，凸起结构用以在口腔种植体的外表面形成微观孔洞，微观孔洞为20-40微米和2-4微米的孔洞结构，相比于采用以往的高速喷砂冲击工艺，由于采用在成型凹模的内侧壁上密布有微观结构，使得在口腔种植体胚料外部结构的表面行成20-40微米和2-4微米的孔洞结构是可控的，形成的微观孔洞尺寸的一致性较好，且能够按照需求进行制定；同时，采用本申请实施例中提供的成型腔来塑性成型加工口腔种植体，口腔种植体金属的流线基本沿着种植体的方向为完整的，通过塑性加工成型方式生产的口腔种植体在强度和疲劳寿命上，会明显优于切削方式的种植体；另外由于采用塑性成型的方法，可以最大限度的节省材料的使用，通过减少加工环节，提高产品的生产效率，并且最大程度的降低产品的生产成本。而且由于塑性成型加工方法对于设备的要求降低，可以减少新增产线的设备成本，同时通过塑性成型加工方法，加工所得的产品一致性好，可以提高产品的成本率方面也可以降低产品的加工成本。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为本申请的结构示意图；
图2为图1合模后的状态结构示意图；
图3为图1按顺序分模后的状态结构示意图；
图4为图1中成型凸模的结构示意图；
图5为图4中连接部的机构示意图；
图6为采用切削方式加工口腔种植体对金属流线的影响示意图；
图7为采用塑性成型方式加工口腔种植体对金属流线的影响示意图。
附图标记：1.成型凸模；11.支撑座；12.连接部；121.圆台；122.六棱柱；13.成型部；2.口腔种植体胚料；3.第一成型凹模；4.第二成型凹模。
具体实施方式
为了使本申请实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本申请的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例1
本申请实施例中提供了一种制备口腔种植体的塑性成型模具，如附图1-5所示，包括成型凹模，用于容纳口腔种植体胚料2；成型凸模1，用于向成型凹模内的口腔种植体胚料2挤压加工，包括依次连接的支撑座11、连接部12和成型部13，其中连接部12和成型部13用以挤压至胚料的内部，形成口腔种植体的顶部凹槽；其中，成型凹模的内侧壁上设置有多个微观凸起，用以在口腔种植体的外表面形成微观孔洞。由于目前加工获得的零件表面通常为光滑表面，还需要后面的表面处理工艺，例如高速喷砂冲击工艺等获得种植体临床需要的微观表面，这不仅使加工工艺比较繁琐，且微观表面不容易控制所需的规格，同时也是造成种植体成本提高的主要因素，在本实施例中，成型凹模的内侧壁上密布有微观结构，微观结构为凸起结构，凸起结构用以在口腔种植体的外表面形成微观孔洞，微观孔洞为20-40微米和2-4微米的孔洞结构，可以根据需要选择其中一种或两种尺寸。相比于采用以往的高速喷砂冲击工艺，由于采用在成型凹模的内侧壁上密布有微观结构，使得在口腔种植体胚料2外部结构的表面行成20-40微米和2-4微米的孔洞结构是可控的，且微观孔洞的尺寸一致性较好，并能够按照实际需求进行制定，包括微观结构的尺寸、位置以及排列方式等。
在本实施例中，如附图4-5所示，连接部12由圆台121和六棱柱122组成，圆台121的直径大于六棱柱122的直径，圆台121和六棱柱122用于在合模时对口腔种植体胚料2的内部结构形成阶梯状的安装端面，成型部13外围侧设有螺纹，底端具有锥形结构，该螺纹用于在合模时对口腔种植体胚料2的内部结构形成安装螺纹，锥形结构用于在合模时对口腔种植体胚料2的内部结构的底部形成底部锥孔，六棱柱122的直径大于成型部13的直径。
在本实施例中，成型凹模由第一成型凹模3和第二成型凹模4组成，第一成型凹模3和第二成型凹模4合在一起时内部形成容纳胚料的成型腔；微观凸起设置在成型腔的内壁。由于目前采用切削方式加工口腔种植体时，口腔种植体金属中的流线通常被切断，会影响产品的强度和使用中的疲劳寿命，如附图6所示，采用本申请实施例中提供的成型腔来塑性成型加工口腔种植体，口腔种植体金属的流线基本沿着种植体的方向为完整的，通过塑性加工成型方式生产的口腔种植体在强度和疲劳寿命上，会明显优于切削方式的种植体，如附图7所示；另外由于采用塑性成型的方法，可以最大限度的节省材料的使用，通过减少加工环节，提高产品的生产效率，并且最大程度的降低产品的生产成本。而且由于塑性成型加工方法对于设备的要求降低，可以减少新增产线的设备成本，同时通过塑性成型加工方法，加工所得的产品一致性好，可以提高产品的成本率方面也可以降低产品的加工成本。
在本实施例中，为了针对高温超塑性成型，能够获得更加理想的成型效果，成型凹模内部设置有热电偶，用于在成型时监测成型腔内的温度，成型凹模内靠近内壁表面铺设有加热电偶，用以在成型时为成型腔和成型腔内的胚料加热或保温，成型凹模的外表面具有保温层。
实施例2
本申请实施例中提供了一种通过口腔种植体模具塑性加工制造口腔种植体的方法，该方法包括以下步骤：
步骤1：准备钛或钛合金胚料；
步骤2：将胚料置于口腔种植体模具内进行挤压成型，变形速率控制在10-2S-1-10- 4S-1；
步骤3：口腔种植体挤压成型后，进行应力退火和超声清洗；
其中，口腔种植体模具的成型凹模的内壁设有多个微观凸起，挤压成型的口腔种植体表面对应具有微观孔洞。
现有情况下，通常对于金属材料，存在冷加工(常温成型)和热加工（坯料需要在加热后或保温状态下成型）。针对纯钛的材料，通常情况下塑性较好，可以直接在冷成型下即可完成，根据常规的选定材料的冷变形加工工艺要求设计模具和生产工艺即可。而针对TC4等钛合金材料，通常情况下，要在热变形的情况下进行，特别是TC4等钛合金材料，本身在特定温度下，能够表现出材料的超塑性，可以利用材料的超塑性能，更有利于产品的成型和加工，以TC4为例，通常的超塑性的温度为900-950度之间，并且成型的变形速率控制在10-4S-1-10-4S-1的范围内,优选将变形速率控制在10-4S-1；胚料挤压成型总变形量控制在大于70%，优选达到大于100%的延伸率，以此能够获得理想的成型效果。
在本申请实施例中，为了保证材料的超塑性能，采用将坯料加热至900℃-950℃时进行加工，也可以将坯料加热至900℃-950℃并保温20-80分钟后进行加工，同时，口腔种植体胚料2挤压成型过程中，监测口腔种植体模具内部的温度，并将口腔种植体模具内的温度保持在900℃-950℃，采用上述技术手段，能够最大限度的获得理想的成型效果。
在本申请实施例中，为了更好的保持口腔种植体模具内的温度保持在900℃-950℃，口腔种植体模具内部的不同位置设置有热电偶，利用热电偶监测口腔种植体模具内部或胚料的温度。
在本申请实施例中，为了更好的消除口腔种植体成品的应力，应力退火温度为580℃-750℃，持续时间为15-45分钟。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。
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