通过基于KBKZ的有限元素分析预测热塑性牙对齐器的厚度分布
Lianghong Luo1, Huahui Zhang2, Xiao Li3
1Changshu Yuhui Stomatological Hospital, Suzhou, 215500, Jiangsu Province, China.
Scientific reports
|November 25, 2025
概括
这项研究使用有限元分析准确地预测了热成型过程中隐形支架厚度. 这允许在临床治疗中优化器械设计和改进正力控制.
科学领域:
- 生物材料科学 生物材料科学
- 机械工程 机械工程
- 矯正牙科 矯正牙科是一種矯正牙科.
背景情况:
- 对PET牙膜的热成型对于正牙器械至关重要.
- 了解厚度分布对于设备性能和生物机械控制至关重要.
- 现有的模型可能无法完全捕捉热成型过程中厚度的动态演变.
研究的目的:
- 为了澄清在PET牙膜热成型中用于正牙器械的厚度分布和动态演变.
- 为过程优化建立初始和形成厚度之间的映射关系.
- 用实验数据验证数值模拟,以准确预测厚度.
主要方法:
- 使用非线性粘弹性有限元素分析框架与 KBKZ 积分构成模型.
- 使用ASNSY-Polyflow模块对不同初始厚度 (0.6,0.8,1.0毫米) 的PET薄膜进行热成型模拟.
- 进行了物理热成型实验,并使用微米测量了厚度分布,重点关注舌头,口腔和闭合区域.
主要成果:
- 数字模拟和实验测量显示出高的一致性,具有皮尔森系数[公式:见文本]和斯皮尔曼系数[公式:见文本].
- 在厚度方面观察到显著的区域异质性,在语言和口腔区域 ([公式:见文本]) 的衰减率 (η) 较高,相比于闭合区域 ([公式:见文本]).
- 使用KBKZ模型的有限元法,与实际生产相比,预测准确度的误差低于7%.
结论:
- 基于KBKZ积分模型的有限元素方法准确地预测了隐形支架热成型过程中的厚度分布和演变.
- 该研究引入了一种"动态厚度补偿"策略,通过调整初始薄膜厚度来控制器材度.
- 这种参数方法提高了对复杂治疗的正力传递的生物机械可控性和准确性.
