Druk 3D metalu a CNC w inżynierii stomatologicznej

Współczesna inżynieria stomatologiczna nie polega już wyłącznie na wyborze materiału. Równie ważna jest technologia wytwarzania, ponieważ to ona decyduje o tym, czy zaprojektowana konstrukcja może zostać wykonana z odpowiednią dokładnością, powtarzalnością, wytrzymałością i zgodnością z wymaganiami klinicznymi.

Technologie CNC od wielu lat stanowią podstawę precyzyjnej produkcji uzupełnień protetycznych. Frezowanie z bloczków lub krążków materiału pozwala uzyskać bardzo dobrą dokładność i przewidywalność w przypadku konstrukcji o stosunkowo klasycznej geometrii. Jest to technologia sprawdzona, stabilna i nadal potrzebna w cyfrowym łańcuchu projektowania oraz wykonywania uzupełnień stomatologicznych.

Druk 3D metalu w technologii SLS/SLM, czyli laserowe wytwarzanie przyrostowe z proszku metalu, otwiera jednak zupełnie inne możliwości. W przeciwieństwie do CNC, gdzie element powstaje przez usuwanie materiału z większego bloku, technologia addytywna buduje komponent warstwa po warstwie bezpośrednio z danych CAD. Dzięki temu można tworzyć struktury, których wykonanie metodami ubytkowymi byłoby bardzo trudne, nieopłacalne albo praktycznie niemożliwe.

Najważniejszą przewagą druku 3D w inżynierii stomatologicznej jest możliwość projektowania nie tylko zewnętrznego kształtu elementu, ale także jego architektury wewnętrznej i powierzchniowej. Technologia SLS/SLM pozwala wytwarzać elementy lite, mikroporowate, a także konstrukcje o kontrolowanej geometrii przestrzennej. Ma to szczególne znaczenie w implantologii, implantoprotetyce i rekonstrukcji tkanek, gdzie powierzchnia kontaktu z kością, porowatość, masa elementu oraz sposób przenoszenia sił mają bezpośredni wpływ na funkcję całego układu.

W praktyce oznacza to możliwość wykonywania indywidualnych implantoskafoldów, struktur porowatych, podbudów protetycznych, mostów, koron, belek oraz komponentów badawczo-wdrożeniowych projektowanych pod konkretny przypadek kliniczny. Każdy element może zostać opracowany cyfrowo, zoptymalizowany pod względem geometrii, wytworzony z proszku tytanu lub stopu Ti6Al4V, a następnie poddany obróbce wykańczającej i kontroli jakości.

W porównaniu z CNC druk 3D metalu daje szczególną przewagę w obszarach, w których standardowe frezowanie ogranicza projektanta: przy cienkościennych strukturach, podcięciach, kanałach, strefach porowatych, przestrzennych rusztowaniach, indywidualnych kształtach anatomicznych i elementach wymagających oszczędnego wykorzystania kosztownego materiału. Technologia addytywna pozwala ograniczyć odpady, ponieważ materiał dodawany jest tylko tam, gdzie jest potrzebny do wykonania zaprojektowanej konstrukcji.

Badania porównawcze prowadzone dla materiałów stosowanych w protetyce stomatologicznej potwierdzają, że właściwie dobrane parametry selektywnego spiekania lub topienia laserowego umożliwiają uzyskanie bardzo wysokich właściwości mechanicznych elementów tytanowych i wykonanych ze stopu Ti6Al4V. W przypadku stopu Ti6Al4V technologia SLS pozwala osiągać parametry porównywalne lub przewyższające materiały referencyjne stosowane tradycyjnie w konstrukcjach protetycznych wykonywanych metodą CNC.

Dlatego w Asklepiosie nie traktujemy druku 3D metalu jako alternatywy modnej technologicznie, lecz jako narzędzie projektowe i wdrożeniowe, które rozszerza możliwości inżynierii stomatologicznej. CNC, CAD/CAM i druk 3D nie konkurują ze sobą w prosty sposób — tworzą wspólny cyfrowy ekosystem. CNC pozostaje technologią precyzyjnego wykańczania i wykonywania wielu klasycznych elementów, natomiast SLS/SLM pozwala tworzyć rozwiązania, które wymagają indywidualnej geometrii, kontrolowanej porowatości i wysokiej swobody projektowania.

To właśnie połączenie projektowania CAD, druku 3D metalu, obróbki wykańczającej, kontroli jakości i doświadczenia klinicznego stanowi fundament nowoczesnej inżynierii stomatologicznej Asklepios.

Koncepcja Dentistry 4.0 — czyli Stomatologii 4.0 — została pioniersko opisana i rozwinięta przez polskich badaczy związanych z inżynierią stomatologiczną: prof. dr. hab. inż. Leszka A. Dobrzańskiego oraz dr. hab. inż. Lecha B. Dobrzańskiego, pracujących w Asklepiosie!. Jej istotą jest przeniesienie założeń Przemysłu 4.0 do stomatologii, protetyki i implantoprotetyki: integracja danych diagnostycznych, projektowania cyfrowego, technologii CAD/CAM, druku 3D, automatyzacji procesów oraz kontroli jakości.