для чего нужен 3д принтер в стоматологии
Всё о 3D-принтере в стоматологии: особенности, применение, технологии
Но развитие продвигалось не так быстро, как хотелось бы: понадобилось почти 20 лет, чтобы добиться удовлетворительного качества печати и оптимизировать работу. Первый имплантат был напечатан фирмой Layer Wise в 2012 году. В этом же году впервые удалось вживить пациенту титановую нижнюю челюсть, которая была сделана с помощью 3D-принтера. С тех пор технология развивалась и поднимала планку качества.
Преимущества применения 3D-принтера
Сегодня 3D-принтер для стоматологов позволяет выпускать долговечные и качественные модели коронок, мостов, виниров и др. Это существенно облегчает и ускоряет работу зуботехнической лаборатории: широкий ассортимент материалов позволяет в короткие сроки решить практически любую задачу. С помощью стоматологического 3D-принтера можно моделировать значительное количество необходимых экземпляров за одну сессию. Все проекты сохраняются в файлах, поэтому в будущем можно повторно изготовить такую же модель при необходимости.
Больше не нужно отправлять пациента на 2-3 дня, чтобы дождаться изготовления гипсовых моделей. Теперь всё происходит значительно быстрее: врач за несколько минут строит 3D-модель с помощью интраорального сканера и моментально передаёт данные в лабораторию, где печать также не займёт много времени. Скорость и максимальная точность повышают уровень лечения и действительно экономят ресурсы и время.
Что именно можно печатать
Выделим самые распространённые направления использования 3D-печати в стоматологии. При помощи принтера можно создавать:
Активно развивается такое перспективное направление, как печать постоянных и временных ортопедических конструкций, базисов съёмных протезов.
О видах печати
Как мы уже выяснили, основная задача 3D-принтера для стоматологии – сокращение времени изготовления реставраций и удешевление производства без потери качества и точности. Разберёмся в технологиях печати и их особенностях.
Стереолитография (SLA или SL). При использовании этой технологии лазерный луч избирательно воздействует на ёмкость с жидкой смолой через область печати. Таким образом, смола послойно затвердевает в конкретных местах и образует трёхмерную фигуру.
Стереолитография даёт наилучшее качество поверхности деталей и наиболее часто используется в современных моделях 3D-принтеров. SLA аппараты обеспечивают большую область построения реставрации и работают с широким спектром материалов, предназначенных для разнообразных задач.
Чтобы переключиться с одного материала на другой, достаточно заменить картридж и ёмкость с полимерной смолой. Относительно компактные габариты, простота рабочего процесса и доступная цена делают SLA принтеры оптимальным выбором для зуботехнических лабораторий. Пример моделей SLA – Form 2 и Form 3 от Formlabs, SLASH PLUS производства Uniz Technology, Basic Dental от Omaker, Asiga PICO2.
Цифровая светодиодная проекция (DLP). Здесь химический процесс схож с SLA, однако в роли источника света для затвердевания смолы вместо лазера применяется цифровой проектор. У DLP принтеров простой процесс взаимодействия, довольно скромная рабочая площадь и неплохой выбор вариантов материала, но по более высокой цене в сравнении с SLA.
Из-за особенностей засветки светодиодным проектором, наблюдается тенденция появления воксельных линий-слоёв, образованных небольшими прямоугольными кирпичами материала. У моделей, изготовленных по DLP, качество поверхности уступает SLA моделям. Но стоит отметить, что DLP принтеры печатают намного быстрее, чем лазерные. В качестве примеров принтеров DLP можно привести Varseo S от Bego, AccuFab-D1 бренда Shining 3D, D2-150 производства Veltz 3D, Versus от Microlay.
Технология PolyJet. Процесс напоминает работу обычного струйного принтера, но вместо струйных чернильных капель на бумаге 3D-принтер выдувает слои жидкой смолы на область печати. Слои затвердевают под воздействием света.
Когда-то PolyJet набирала популярность в стоматологической отрасли, но её развитие затормозили два фактора: высокая стоимость оборудования и внушительные габариты аппаратов. Модели, изготовленные по технологии PolyJet, требуют длительной постобработки и в плане качества поверхностей опять же уступают SLA.
Системы PolyJet изготавливают детали очень быстро, но применимы для ограниченного круга изделий из-за дорогих запатентованных расходников. Поэтому в контексте нашей отрасли лучше купить 3D-принтер для стоматологии с SLA технологией.
SLS и EBM. Позволяют печатать титаном уже готовые элементы для замены частей челюсти. Эти технологии работают по принципу лазерного спекания металлоглины – специального металлического порошка для стоматологии. Так, системы SLS и EBM позволяют работать с биосовместимым титановым сплавом. Так как чистый металлический порошок не требует связующего наполнителя, готовые модели не отличаются пористостью. Для достижения необходимой механической прочности изделиям не требуется дополнительный обжиг. Пример принтера, способного печатать металлами – EP-M150T от Shining 3D.
Филаментная печать. Технология не актуальна в стоматологии и сейчас мы объясним, почему.
Печать производится с помощью филамента – материала, похожего на тонкую проволоку для садового триммера. Смотанный филамент заряжают напрямую в головку 3D-принтера, которая движется на трёх осях.
По сравнению с другими материалами для 3D-печати такая нить стоит совсем недорого, но даёт низкую точность в сравнении с порошками. Самые популярные виды филамента – ABS и PLA пластик.
Сравнение основных технологий 3D-печати, применяемых в стоматологии
Чтобы наглядно показать основные плюсы и минусы каждой технологии, сравним их в формате таблицы.
Отметим, что в таблице приведены выводы в формате общего обзора и параметры могут варьироваться в зависимости от конкретной модели 3D-принтера.
Как выбрать 3D-принтер для стоматологической клиники или лаборатории
Аддитивное производство становиться неотъемлемым этапом в цифровой стоматологии. Применение 3D-печати улучшает качество конечных изделий, снижает затраты, оптимизирует рабочий процесс. Это логичный выбор для стоматологических клиник и зуботехнических лабораторий. Рынок 3D-решений постоянно расширяется, аддитивные технологии становится все доступнее. Мы перевели с английского и дополнили статью с сайта dental.formlabs.com, чтобы облегчить читателю выбор 3D-принтера для стоматологии.
В данном руководстве рассмотрены различные технологии 3D-печати, подходящие для стоматологии, и те критерии, которые помогут определить, какой именно 3D-принтер выбрать, — вы узнаете, чем отличаются аналоговые и цифровые рабочие процессы и что потребуется для внедрения 3D-печати в ваш бизнес.
Содержание
Технологии 3D-печати для стоматологии
Сейчас в стоматологической клиниках и в лабораториях широко распространены две технологии 3D-печати: лазерная стереолитография (SLA) и цифровая светодиодная проекция (DLP). Есть и другие методы 3D-печати, но они редко применяются в стоматологии и детально описаны в других наших статьях.
В процессе стереолитографии, под воздействием лазерного луча, происходит послойное отверждение определенных участков жидкой фотополимерной смолы, налитой в ванну принтера. В стоматологическом 3D-принтере Formlabs Form 3B применяется современная модификация SLA — технология стереолитографии с низким усилием отрыва (LFS). Благодаря тому, что слой при подъеме печатной платформы легко отделяется от дна ванны, снижается напряжение между слоями, в результате принт получается четким и точным, с повышенным качеством поверхности и краев.
Технология DLP использует те же химические процессы, что и SLA и LFS, но смолу отверждает не лазер, а проектор или УФ-светодиоды, излучение которых проходит сквозь LCD-матрицу.
Стереолитография с низким усилием отрыва (LFS):
Принцип работы SLA, LFS и DLP 3D-принтеров довольно похож. Процессы различаются между собой по качеству принтов и устройству принтеров, доступным материалам, затратам и другим факторам, зависящим не столько от технологии, сколько от конкретной модели принтера.
Прозрачный элайнер выполнен с помощью термоформования на 3D-печатной модели челюсти, изготовленной на стоматологическом 3D-принтере FormlabsForm 3B. Источник: dental.formlabs.com
Как оценить стоматологические 3D-принтеры
Точность и детализация
Изготовление высококачественных, точных конечных изделий — самая важная задача для любой стоматологической клиники и зуботехнической лаборатории. К сожалению, не все 3D-принтеры могут обеспечить требуемый уровень качества, точности и аккуратности. К тому же надо учесть, что при сравнении различных стоматологических 3D-принтеров не стоит ограничиваться изучением их технических спецификаций.
Некоторые производители вводят в заблуждение потенциальных покупателей с помощью не соответствующих действительности технических характеристик. Чаще всего они называют высоту слоя, размер лазерного пятна или размер пикселя «точностью», даже если эти данные не оказывают прямого влияния на точность конечных деталей. К тому же, когда большинство компаний указывает единственное число для точности (скажем, 50 или 75 микрон), они чаще всего имеют в виду верхний предел разрешения принтера.
Основные единицы, описывающие SLA и DLP принтеры, представлены в разном формате, что затрудняет сравнение различных типов машин по числовым спецификациям. Источник: dental.formlabs.com
По сути, детализация и точность зависят от множества различных факторов: качества 3D-принтера, технологии 3D-печати, печатных материалов, программного обеспечения, постпечатной обработки и от того, насколько хорошо откалиброваны все эти системы. Надежнее всего оценивать стоматологический 3D-принтер по конечным печатным изделиям.
Всегда сравнивайте заявленные данные о точности печати с данными сканирования реальных напечатанных образцов. Более того, попросите напечатать бесплатный образец или закажите деталь по вашему собственному дизайну, чтобы проверить, насколько качество печати соответствует заявленному.
Исследование точности модели полного зубного ряда со штампиками, напечатанными на LFS 3D-принтере Form 3B. Стоматологические 3D-принтеры могут печатать высококачественные изделия с превосходной посадкой и воспроизводимыми результатами по индивидуальному заказу. Источник: dental.formlabs.com
Простота использования
Удобство использования 3D-принтера — еще один фактор, заслуживающий внимания при выборе, ведь вам и вашей команде придется научиться пользоваться оборудованием и ежедневно его обслуживать. Попробуйте узнать, насколько легко освоить новый 3D-принтер: просмотрите видео онлайн, посетите выставку, задайте вопросы отделу продаж или расспросите коллег.
К счастью, большинство современных настольных SLA и DLP 3D-принтеров спроектированы интуитивно понятно, так что сотрудники клиник и лабораторий могут легко разобраться с процессом печати.
Обратите внимание на то, какое обслуживание понадобится принтеру, как с ним придется взаимодействовать. Например, благодаря автоматическому дозированию смолы в SLA и LFS 3D-принтерах Formlabs, вам не придется гадать, хватит ли ее для печати изделия.
Некоторые принтеры поставляются с проприетарным программным обеспечением для подготовки 3D-моделей к печати. Например, для 3D-принтеров Formlabs предусмотрена программа PreForm. Некоторые производители предлагают использовать готовые решения. Набор функций зависит от программного инструмента, например — PreForm предлагает настройку печати в один клик и большой набор ручных настроек для управления оптимизацией плотности, размером поддержек, толщиной адаптивного слоя и функциями экономии материала и времени.
PreFrom можно скачать бесплатно для тестирования функций.
Напечатанным по технологиям SLA, LFS и DLP 3D-моделям требуется постобработка. Сначала детали необходимо промыть в растворителе, для удаления избытка смолы. Биосовместимые детали зубов, как и другие фотополимерные принты, для обретения полной прочности требуют также и последующего отверждения, “запекания” — дозасветки ультрафиолетом. Formlabs предлагает решения Form Wash для промывки и Form Cure для “запекания”, которые автоматизируют эти этапы, позволяют экономить время, а также без существенных усилий поддерживать производственную среду в чистоте.
Наконец, в зависимости от дизайна, некоторые принты необходимо очистить от опорных конструкций. Formlabs Form 3B печатает поддержки с уменьшенным размером контакта с деталью, которые почти не оставляют следов после удаления. Это значительно облегчает постобработку и снижает расходы на нее.
В самом начале эпохи 3D-печати принтеры делали много неудачных принтов, и чуть ли не половина срока эксплуатации приходилась на обслуживание машин. Принтеры последнего поколения гораздо надежнее. По отзывам пользователей 3D-принтеров Formlabs, из миллионов отпечатков, сделанных на десятках тысяч машин, количество успешных принтов выше 95 %.
Стоимость 3D-принтеров и окупаемость инвестиций
Когда вы внедряете новую технологию, необходимо, чтобы она была финансово оправданной для вашего бизнеса, приносила прибыль.
Например, если клиника сама печатает хирургические шаблоны или стоматологические модели для изготовления термоформованных элайнеров, то затраты могут снизиться на 75-95 %, по сравнению с аутсорсингом, изготовлением этих изделий сторонними лабораториями. Этого достаточно, чтобы окупить 3D-принтер за несколько недель, а потом многократно вернуть его стоимость за последующие годы эксплуатации.
Более конкретные сроки окупаемости будут зависеть от объемов печати и конечной стоимости услуг в вашей клинике, а как посчитать их, для стоматологического бизнеса в России, узнайте из нашей статьи о производстве элайнеров.
При сравнении различных решений для стоматологической 3D-печати нужно учесть:
Попробуйте интерактивный инструмент Formlabs для расчета затрат на деталь и времени выполнения заказа при помощи 3D-печати, а также для сравнения экономии времени и затрат с другими методами производства.
Материалы и программное обеспечение
Профессиональный 3D-принтер — один из самых универсальных инструментов, применяемых в современной стоматологии, а ключ к этой универсальности — специальные материалы.
Выбор материала зависит от модели принтера. Продвинутые системы способны производить высокоточные модели коронок и мостов, хирургические шаблоны и формы для литых и штампованных протезов, биосовместимые стоматологические продукты для длительного применения, такие как шины и фиксаторы, ортодонтические инструменты — прозрачные элайнеры и фиксаторы Хоули, которые изготавливаются путем термоформования на 3D-печатных моделях.
Стоматологические 3D-принтеры обеспечивают экономически эффективное цифровое производство широкого спектра стоматологических изделий по индивидуальным параметрам. Источник: dental.formlabs.com
Некоторые 3D-принтеры работают только с “родными” проприетарными материалами, что несколько сужает выбор. Другие могут использовать также материалы, изготовленные сторонними производителями.
При использовании сторонних материалов важно убедиться, что они обеспечат клинически приемлемое качество и точность. Кроме того, использование биосовместимых материалов на не аттестованных для этого 3D-принтерах нарушает требования по применению. Такие нюансы лучше выяснить заранее, чтобы знать, какие риски несет ваш бизнес, используя непроверенные 3D-принтеры и материалы.
Хирургические шаблоны напечатаны на стоматологическом 3D-принтере FormlabsForm 3B. Источник: dental.formlabs.com
Производители регулярно выпускают новые материалы с новыми свойствами, поэтому весьма вероятно, что принтер, который вы покупаете сегодня, сможет в ближайшем будущем создавать все больше и больше видов стоматологических изделий.
Скорость и пропускная способность
Важно учитывать не только скорость печати 3D-принтера, но и его производительность. Скорость печати для SLA, LFS и DLP 3D-принтеров в целом сопоставима.
Поскольку проектор экспонирует слой целиком, скорость печати каждого слоя по технологии DLP постоянна, то есть общее время печати зависит от высоты принта.
SLA и LFS 3D-принтеры создают каждую деталь с помощью лазера, то есть — скорость печати будет варьироваться, от слоя к слою.
Обычно SLA и LFS 3D-принтеры быстрее печатают один принт или мелкие детали, а DLP 3D-принтеры быстрее печатают несколько изделий, заполняющих большую часть печатной платформы.
При выборе принтера DLP, возможно, придется выбирать между разрешением и объемом рабочей области. Маленький DLP 3D-принтер быстро печатает, но на печатной платформе размещается небольшое количество деталей. Принтер с большим объемом сборки печатает больше деталей одновременно, но зачастую с более низким разрешением, так что может не подходить для печати моделей терапевтической стоматологии или хирургических шаблонов, которым требуется повышенная точность.
SLA и LFS 3D-принтеры совмещают все эти опции в одной машине, предлагая стоматологам решать, будут ли они оптимизировать разрешение, скорость или пропускную способность — в зависимости от конкретного случая.
Пропускная способность и стоимость 3D-печатных изделий на стоматологическом 3D-принтере Form 3B:
Использовать ли один 3D-принтер с большим объемом печати, или группу небольших аппаратов, — также важно определиться заранее.
Второй вариант снижает первоначальные затраты. Купив одну недорогую машину, лаборатория может протестировать методы работы с ней, прежде чем расширить производство с учетом спроса. Это позволяет платить за оборудование тогда, когда это необходимо, вместо того, чтобы делать медленно окупающиеся крупные инвестиции в условиях стремительно меняющегося рынка. Кроме того — когда принтеров несколько, снижается риск простоев, — если одна машина нуждается в обслуживании или занята, можно запустить печать для следующего заказа на другой.
Парк принтеров позволяет параллельно выполнять 3D-печать по различным заявкам, обеспечивая баланс производственных потребностей и снижать риски за счет избыточности. Источник: dental.formlabs.com
Цифровая стоматология и 3D-печать
Несколько лет назад стоматологические 3D-принтеры были доступны только самым крупным зуботехническим лабораториям, теперь они широко распространены во многих лабораториях и стоматологических клиниках.
Для выбора с учетом факторов, изложенных выше, и потребностей вашего бизнеса, проведите исследование, оцените качество реальных принтов, напечатанных на разных стоматологических 3D-принтерах, и выберите оптимальный вариант.
Купите стоматологический 3D-принтер в Top 3D Shop: оригинальное оборудование, официальная гарантия, лучший сервис.
3D-печать в стоматологии на примере NextDent
Подстегиваемый ускорившимся технологическим прогрессом, мир меняется быстрее, чем когда-либо.Одной из самых динамичных областей в этих изменениях стала 3D-печать, а одно из самых подходящих применений для неё в медицине — стоматология. Именно в стоматологии наиболее критичны не только скорость и точность 3D-печати, но и особые свойства материалов для неё, такие как безопасность, биосовместимость, соответствие строгим медицинским параметрам. О свойствах новейших 3D-печатных материалов для стоматологии мы и расскажем в этом обзоре.
Для примера приведем продукцию NextDent B.V. — нидерландской компании, выделенной в 2012 году из состава Vertex-Dental B.V., на тот момент успешно занимавшейся стоматологическими материалами уже более 76 лет. В разработке материалов NextDent принимают участие медицинские институты Голландии и Германии, а вся продукция проходит строжайший контроль и сертификацию. Вряд ли можно найти более подходящий пример.
1. NextDent Base
Печать временных оснований зубных протезов.
NextDent Base является биосовместимым материалом класса IIa, пригодным для печати всех видов оснований зубных протезов. Этот материал обладает низкой усадкой, по сравнению со стандартными материалами для зубных протезов, что приводит к отличной подгонке протезных оснований. Небольшое количество остаточного мономера, остающегося после последующей обработки, делает этот материал более биосовместимым.
Стоматологические 3D-материалы NextDent поставляются в емкостях по 1000 мл.
2. NextDent SG (Surgical Guide)
Дизайн и печать высокоточных прозрачных хирургических шаблонов.
NextDent SG является биосовместимым сертифицированным материалом класса I, разработанным для печати хирургических шаблонов (направляющих для более точного сверления и быстрого проведения операции). Высокая точность материала — постоянство сохранения точных размеров и прозрачность — позволяет прецизионно позиционировать бур и другие хирургические инструменты при работе стоматолога.
NextDent SG устойчив к дезинфицирующим средствам. Кроме того, этот материал можно стерилизовать с использованием гамма-лучей и автоклава. Использование автоклава не влияет на стабильность размеров, поэтому NextDent SG может быть использован в любом стоматологическом кабинете.
3. NextDent C&B
Биосовместимый печатный материал для мостов и коронок.
NextDent C&B является биологически совместимым материалом класса IIa для печати коронок и мостовидных протезов (на 1-3 зуба). Свойства материала, в сочетании с его стойкостью к истиранию, делают NextDent C&B максимально подходящим для этого. Изделия из NextDent C&B можно закреплять стоматологическим цементом.
4. NextDent C&B MFH (микронаполненный гибридный материал)
Широкая вариативность окраса и полупрозрачности.
NextDent C&B MFH — биосовместимый материал класса IIa, разработанный для печати среднесрочных коронок и мостов. Сбалансированное сочетание неорганических наполнителей и смол дает материалу высокую прочность и износостойкость.
Материал легко обрабатывать и полировать, изделия могут быть окрашены всеми типами применяемых составных комплектов окрашивания. Благодаря идеальному балансу между непрозрачностью и полупрозрачностью, напечатанная коронка зрительно неотличима от живых зубов.
5. NextDent Оrthо Clear
Эстетичный 3D-материал для печати.
NextDent Оrthо Clear — еще один биологически совместимый материал класса IIa для всех типов зубных ортезов и элайнеров. Он прозрачен и почти невидим при ежедневном использовании пациентом. Это материал для 3D-печати характеризующийся высокой прочностью на изгиб и ударную нагрузку, а также износостойкостью. Подходит для принтеров с длиной волны 365 — 385 нм.
6. NextDent Ortho IBT
Гибкий материал для применения в ортодонтии.
NextDent Ortho IBT — биосовместимый сертифицированный материал первого класса для ортодонтического применения — создания лотков для позиционирования. Используя соответствующее программное обеспечение, стоматолог может планировать точное расположение и форму брекетов для различного корректирующего воздействия.
Благодаря гибкости характеристик печатных изделий, ортодонт может легко поместить все скобки сразу, экономя время, своё и пациента.
7. NextDent Ortho Rigid
Легкое проектирование и 3D-печать ортезов.
NextDent Ortho Rigid является биологически совместимым материалом класса IIa, который разработан для цифрового изготовления капп и ортезов. В сочетании с соответствующим программным обеспечением, он позволяет легко проектировать и печатать эти изделия, минуя дополнительные постпечатные процессы.
8. NextDent Model
Высокоточные стоматологические модели.
NextDent Model создан для печати детальных мастер-моделей, где требуется высокая точность. Модели точно передают все нюансы расположения и формы элементов отсканированной челюсти, благодаря цвету и непрозрачности, и имеют идеальную поверхность для получения стоматологом точного представления об объекте лечения. Точные 3D-печатные модели являются идеальной базой для более эффективной работы по созданию зубов.
9.NextDent Model Ortho
Для печати заготовок под вакуумное литье.
NextDent Model Ortho — материал для печати моделей используемых в вакуумном литье. Этот материал позволяет печатать быстрее и легче, по сравнению с другими модельными материалами, но обеспечивает чуть меньшую точность.
10. NextDent Tray
Высококачественный материал для 3D-печати индивидуальных оттискных ложек.
NextDent Tray является биосовместимым сертифицированным материалом первого класса, предназначенным для 3D-печати индивидуальных ложек для изготовления зубных протезов. Материал позволяет производить объемную цифровую печать высокой точности на большой скорости.
NextDent Tray дает возможность создавать даже самые сложные формы в течение нескольких минут. Отпечатанные формы обладают достаточной жесткостью для дальнейшей работы с любым типом слепочного материала, что делает возможным создание высококачественных и высокоточных изделий.
11. NextDent Gingiva Mask
Гибкость 3D-печатных моделей.
NextDent Gingiva Mask представляет собой гибкий материал, который может быть использован в сочетании с модельным материалом, например — для частичного или масштабного протезирования десен. Имеет специфическое преимущество в случаях, когда требуется большая гибкость.
12. NextDent Cast
Выжигаемый материал для 3D-печати литьевых моделей.
NextDent Cast — полностью выжигаемый материал для литья металла. NextDent Cast подходит для производства всех видов стоматологических изделий из металлических сплавов. Просто спроектируйте, распечатайте и используйте его с другими рекомендуемыми материалами, предназначенными для создания формы и заливки металлом. Выгорая без остатка в процессе литья, NextDent Cast позволяет создавать максимально точные металлические ортодонтические изделия и протезы.
Хотите больше интересных новостей из мира 3D-технологий?