3д принтеры в стоматологии реферат - Рефераты и сочинения для учащихся

Только человек, с его знаниями об окружающем мире, с его стремлением к улучшению своей жизни может этот мир менять. Сейчас сложно кого-то удивить принтером. Это устройство вывода информации на бумагу есть практически у каждого владельца компьютера. Но технологии непрерывно развиваются и совершенствуются, и сегодня мы все чаще и чаще слышим о так называемой 3D-печати.

Оглавление

Введение

Особенности печати на 3D — принтере

Сравнение 3D-печати и фрезеровки

Основные технологии 3D-печати и выбор устройства

Сравнительная характеристика разных моделей 3D-принтеров

Применение 3D-принтера в практике

Заключение

Нужна помощь в написании реферата?

Мы – биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.

Подробнее

Введение

Что такое 3D-печать? Традиционно под этим термином понимают послойное изготовление некоего объекта, которое основано на его виртуальной (компьютерной) трехмерной модели. Уже сегодня можно сказать что, технология 3D-печати в будущем окажет сильное влияние на многие, если не на все сферы человеческой жизни, поскольку с ее помощью можно будет очень быстро и точно изготовить практически любой предмет, начиная от детской игрушки и заканчивая настоящим оружием.

Еще совсем недавно процесс создания прототипа любого изделия был невероятно длительным — до нескольких недель, а то и месяцев, но прогресс никто не отменял, и сегодня технология быстрого прототипирования, или 3D-печати, позволяет в кратчайшие сроки создать образцы практически любых объектов. Такое понятие, как цифровой прототип, полученный путем проектирования 3D-модели в различных СAD-системах, сейчас уже мало кого удивляет.

В сегодняшнем мире жесткой конкуренции основным направлением совершенствования любого производства является модернизация известных и создание новых технологических процессов.

Огромную роль в совершенствовании технологического процесса изготовления деталей играют компьютерные и инновационные технологии, которые позволяют произвести корректировку технологии для создания отливок наилучшего качества с наименьшими затратами. Все это, в конечном итоге, приводит к экономии материалов, энергоносителей, рабочего времени, бережется оборудование, а взамен получается масса уникальной информации о технологическом процессе.

Особенности печати на 3D — принтере

Для получения трёхмерной модели зуба предложено использовать компьютерную томографию конусообразным лучом (CBCT), которая уже применяется в стоматологии. Этот способ почти безопасен для пациента, поскольку доза облучения является минимальной, а качество изображения остаётся очень высоким. Завершить моделирование поможет система автоматизированного проектирования (САПР). После этого 3D-принтер изготавливает протез зуба или целой челюсти по компьютерной мерке из порошкового либо жидкого полимера, поясняют исследователи. Насколько этот процесс дешевле и проще традиционных методик, сказать сложно, потому что до испытаний дело пока не дошло. 3D-печать — это новый этап развития цифровой стоматологии, который был разработан для решения ряда задач, непосильных привычной CAD/CAM фрезеровке.

Нужна помощь в написании реферата?

Заказать реферат

Сравнение 3D-печати и фрезеровки

В сравнении с фрезеровкой, печать имеет ряд преимуществ:

1. Экономия материалов. При фрезеровке порядка 90% дорогостоящих материалов идет в отходы. При печати вы используете только то количество материала, которое необходимо для изготовления конструкции и небольшое количество для построения вспомогательных элементов «поддержки».

2. Точность. При фрезеровке вы ограниченны возможностями фрезера, используемых стратегий фрезеровки, диаметром используемых фрез, углом фрезеровки, невозможностью фрезеровки больших поднутрений, либо элементов, которых фрезером невозможно отфрезеровать физически из-за невозможности доступа к ним. При печати все намного проще, печатаете ту форму, которая вам нужна и не ограничены в дизайне.

3. Скорость. При фрезеровке вы одновременно изготавливаете одно изделие, при печати вы можете одновременно изготовить несколько десятков или сотен коронок или других конструкций.

С использованием различных материалов этот способ явдяется наиболее выгодным, так как отстутствуют проблемы с фрезерованием. Главным преимуществом данного вида производства является способность создания мелких деталей , пустот и сложной внутренней геометрии. Другим ограничение СAD/CAM систем является то, что в процесс нелегко ввести в массовое производство деталей, таких как мостовидные протезы и коронки. В отличие от субтрактивной методики производства, здесь объект изготавливается путем наложения слой за слоем из 3D модели. Этот процесс работает обрабатывая 3D файлы и создавая серии поперечных срезов. Каждый слой затем печается один поверх другого, создавая 3D объект. Одной из положительных сторон этого производства является безотходное производство. Таким образом, аддитивное производство является новой ступенью от быстрой разработки моделей к производству реальных деталей в качестве конечной продукции. Термин «стериолитография» впервые был введен в 1986 году Чальзом Халлом, который охарактеризовал его, как метод для изготовления твердых предметов, послойной печатью тонких слоев материала, чувствительного к ультрафиолету. Сконцентрированный луч ультрафиолетового излучения фиксируется на поверхности заполненной жидким фотополимером и, как луч света рисует объект на поверхности жидкости , каждый раз, когда слой полимеризуется. Объект формируется слой за слоем, чтобы создавать твердый предмет.

Если изначально в этой технологии использовали обычный пластик с фотоинициатором в качестве катализатора процесса, то сейчас ассортимент используемых материалов значительно расширен и доступны полимеры с различными наполнителями. Это и композитные материалы для временных коронок, наполненные керамикой и такие материалы, которые раньше обрабатывались только методом фрезеровки, например диоксид циркония. Уже сейчас доступны стоматологические биосовместимые материалы для 3D-печати, которые прошли сертификацию для медицинских изделий класса 2а и могут длительное время находиться в полости рта, а также имеют допуск для контакта с кровью. Например, биосовместимые материалы компании Nextdent для временных коронок, для изготовления хирургических шаблонов, индивидуальных ложек и съемных протезов. Также существует масса материалов для печати диагностических и ортодонтических моделей. 3D-печать в стоматологии становится все более доступной. К примеру, недорогой новый принтер Form 2, от американской компании Formlabs. Его могут позволить себе большинство зубных техников и стоматологов. Его точность позволяет печатать на нем цифровые ваксапы-мокапы, бюгеля, каркасы для литья и прессовки, хирургические шаблоны, диагностические и контрольные модели, учебные и тренировочные модели, индивидуальные ложки, композитные временные коронки, съемные протезы, модели-сетапы для изготовления кап для выравнивая прикуса, различные окклюзионные и разобщающие шины, капы непрямого бондирования брекетов, а также масса других изделий, применяемых в стоматологии. Некоторые параметры принтера Form2: Размеры поля печати: 145 x 145 x 175; Точность печати по оси Z: 25 микрон.

Технология печати: SLA. Также на рынке доступны значительно более дорогие принтеры. Например Objet30 Dental Prime, который позволяет печатать хирургические шаблоны, примерочные коронки с возможностью недлительного нахождения в полости рта до 24 часов, ортодонтические и контрольные модели с точностью до 100 микрон.

Также на рынке присутствуют принтеры от компании 3D Systems,(Рис.3.) например модель относительно небольшой стоимости Projet 1200, но маленьким полем печати. С возможностью печати небольших мостов для литья и коронок для прессовки.

Нужна помощь в написании реферата?

Цена реферата

Есть также масса других 3D-принтеров с разными характеристиками и возможностями печати, открытые системы и закрытые, в которых возможно печатать только свои «родные» материалы, с разным рабочим полем и скоростью печати. Количество предложений стремительно растет, даже существуют стартапы, с возможностью печати модели или хирургического шаблона используя обычный мобильный телефон. Рынок 3D-печати растет с каждым днем. 3D-печать позволяет сэкономить время, деньги и расширить ассортимент предлагаемых зуботехнической лабораторией услуг. Технология 3D печати не требует инженерных знаний и доступна даже школьнику. Нет никаких препятствий и ограничений в использовании 3D-принтера в вашей зуботехнической лаборатории или клинике. Поэтому смело используйте 3D-печать, чтобы облегчить и упростить свою работу.

Основные нюансы при выборе профессионального 3D-принтера для стоматологов, учитывая самые главные факторы — оптимальную технологию 3D-печати, качество, надежность и самое важное — ценовую доступность 3D-принтера именно на рынке России. Так же узнаем, что сегодня влияет на выбор в пользу 3D-печати на примере одной стоматологической клиники. Самой первой профессиональной технологией 3D-печати была стереолитография (SLA) которой в этом году исполнилось 30 лет. SLA остается самой универсальной и мало затратной технологией 3D-печати. В ее пользу говорит большой выбор фотополимеров с различными физическими и химическими свойствами. Лазерная система имеет гораздо более долгий срок службы в отличие от схожей технологии DLP, в основу которой входят такие источники света, как светодиоды или проекторные лампы, которые требуют периодической замены и финансовых вложений. Долгое время основными патентами на использование SLA технологией (именно в том виде, в котором она была изобретена) владела американская компания 3D Systems. Каждый раз, внося небольшие изменения, она продлевала сроки действия патентов, оставаясь абсолютным монополистом на рынке профессиональных и промышленных 3D-принтеров, работающих по технологии SLA.

В 2014-2015 годах ситуация резко меняется и после окончания всевозможных «авторских прав» на рынке появляется множество производителей 3D-принтеров по технологии SLA.

Сравнительная характеристика разных моделей 3D-принтеров

Самое оптимальное и экономически выгодное решение на рынке профессиональных 3D-принтеров (SLA) для стоматологии. Принтер 3D-принтер Basic (D).

Несмотря на то, что через 13 месяцев после операции началось обнажение полимерной детали из под ткани десны, ученые уверены, что биоматериалы, изготовленные по технологии 3D-печати, будут востребованы в будущем, заменив традиционные методы реконструктивной стоматологии. Экспериментальная операция была проведена на 53-летнем пациенте с диагнозом — агрессивная форма генерализованного пародонтита. Поскольку круг возможных методик для реконструкции в данном случае был ограничен, стоматологи остановили свой выбор на операции с использованием выращенной полимерной матрицы, которая должна заместить поврежденные ткани.

Согласно отчету, исходные данные для печати полимера были записаны в STL-формате, для выбора места трансплантации были использованы снимки дефекта пародонта, выполненные с помощью компьютерной томографии. Скаффолд-полимер был распечатан на 3D-принтере методом селективного лазерного спекания, с использованием пудры поликапролактона с 4% содержанием гидроксиапатита.

Как утверждается в отчете, место реконструкции сохранялось в первоначальной форме в течение 12 месяцев, при этом прирост ткани составил 3 мм, что позволило частично закрыть корень зуба, при этом врачи не наблюдали признаков хронической инфекции или расхождения швов.

Нужна помощь в написании реферата?

Подробнее

Тем не менее, через 13 месяцев после операции, полимер, вшитый в ткань пародонта, стал виден (Рис.10, 11).

Несмотря на то, что первый результат применения тканей, напечатанных на 3D-принтере по скаффолд-технологии, оказался неудачным, исследователи уверены, что дальнейшие эксперименты и клинические испытания с использованием данной технологии, в конечном счете, позволят достигнуть изначальной цели: создание персонализированной реконструктивной стоматологии. Как они утверждают, что этого необходимо работать над улучшением резорбции полимерной ткани.

имплантат протез коронка композит принтер

Список использованной литературы

1. Первый опыт применения зубной ткани, напечатанной на 3D-принтере /открытый интернет ресурс/ <https://stomatologclub.ru/stati/stomatologiya-8/pervyj-opyt-primeneniya-zubnoj-tkani-napechatannoj-na-3d-printere-ne-udalsya-1154/>

2. Изготовление зубов на 3D принтере /открытый интернет ресурс/ <https://stomatologclub.ru/stati/stomatologiya-8/izgotovlenie-zubov-na-3d-printere-uzhe-skoro-246/>

3. 3D-печать вытесняет CAD/CAM фрезеровку/открытый интернет ресурс/ <https://stomatologclub.ru/stati/zubotehnicheskaya-148/3d-pechat-vytesnyaet-cad-cam-frezerovku-1444/>

4. Как правильно выбрать 3D-принтер для стоматологии/открытый интернет ресурс/ <https://stomatologclub.ru/stati/stomatologiya-8/kak-pravilno-vybrat-3d-printer-dlya-stomatologii-1455/>

5. «Будущее стоматологических устройств является цифровым» Ричард ван Нурт перевел Ракович М.П. из журнала dental materials 28(2012) стр. 3-12

Источник

Обновлено: 27.04.2023

Особенности печати на 3D — принтере

Сравнение 3D-печати и фрезеровки

Основные технологии 3D-печати и выбор устройства

Сравнительная характеристика разных моделей 3D-принтеров

Применение 3D-принтера в практике

Нужна помощь в написании реферата?

Мы – биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.

Особенности печати на 3D — принтере

Нужна помощь в написании реферата?

Сравнение 3D-печати и фрезеровки

В сравнении с фрезеровкой, печать имеет ряд преимуществ:

2. Точность. При фрезеровке вы ограниченны возможностями фрезера, используемых стратегий фрезеровки, диаметром используемых фрез, углом фрезеровки, невозможностью фрезеровки больших поднутрений, либо элементов, которых фрезером невозможно отфрезеровать физически из-за невозможности доступа к ним. При печати все намного проще, печатаете ту форму, которая вам нужна и не ограничены в дизайне.

3. Скорость. При фрезеровке вы одновременно изготавливаете одно изделие, при печати вы можете одновременно изготовить несколько десятков или сотен коронок или других конструкций.

Нужна помощь в написании реферата?

Сравнительная характеристика разных моделей 3D-принтеров

Нужна помощь в написании реферата?

Тем не менее, через 13 месяцев после операции, полимер, вшитый в ткань пародонта, стал виден (Рис.10, 11).

имплантат протез коронка композит принтер

Список использованной литературы

1. Первый опыт применения зубной ткани, напечатанной на 3D-принтере /открытый интернет ресурс/

2. Изготовление зубов на 3D принтере /открытый интернет ресурс/

3. 3D-печать вытесняет CAD/CAM фрезеровку/открытый интернет ресурс/

4. Как правильно выбрать 3D-принтер для стоматологии/открытый интернет ресурс/

Актуальность. Современная медицина развивается во всех своих отраслях. С каждым днём всё более популярными становятся автоматизированные аппараты для облегчения работы врача, поэтому нами рассмотрена данная тема, которая является актуальной в современной стоматологии.

Современные технологии продолжают развиваться, и в дальнейшем будут использоваться в протезировании и других областях стоматологии шире [1; 2].

Цель: Изучить применение 3D-принтера в работе современного врача-стоматолога.

Задачи:1) Определить оснащенность клиник города Саратова 3D принтерами

2) Определить сферу применения 3D принтера в стоматологии на основании опроса врачей стоматологов г. Саратова

3) Изучить особенности этапов работы с 3D принтером

Материалы и методы. Был проведен обзвон 40 клиник города Саратова с целью определения наличия 3D принтера, а также проведён опрос стоматологов и зубных техников клиник для выявления сферы применения 3D принтера в стоматологии, изучения этапов его работы.

Результаты и обсуждение. На основании проведённого исследования по оснащению клиник города Саратова 3D принтерами, было выявлено, что из 40 клиник, выбранных рандомизированно, только в 5 из них имеется данная аппаратура.Опрошенные врачи и зубные техники отметили следующую сферу применения 3D принтеров:

В ортодонтии применяются элайнеры. В отличие от брекет-систем, при ношении элайнеров нет вероятности порчи эмали зубов, а также происходит правильное движение зубов в костной ткани. 3D печать моделей под элайнеры индивидуальна, время печати и количество капп зависит от клинического случая. В хирургии применяются напечатанные на 3D принтере хирургические шаблоны, которые используются для постановки имплантата в костной ткани, и помогают избежать его неточного позиционирования и возможных осложнений. Шаблоны обеспечивают правильное и точное направление, контроль глубины имплантата. Предварительно врач исследует компьютерную томографию. Также на принтере изготавливаются стоматологические модели; коронки; мостовидные, съемные, бюгельные протезы; шаблоны, используемые в ортопедической стоматологии; индивидуальные каппы; модели для демонстрации пациентам.

Методами 3D печати являются стереолитография, лазерное спекание, струйная печать. Данные способы широко используются в современной стоматологии [3]. С появлением метода селективного лазерного наплавления, металлические каркасы могут быть непосредственно изготовлены на 3D-принтере, что позволяет опустить стадию литья [4; 5; 6].

Затем данные отображается на компьютере, происходит моделирование будущего изделия с соблюдением окклюзии зубов, следом проводится непосредственно печать на 3D принтере. После окончания печати от изделия обрезаются опоры, далее оно обрабатывается спиртом и помещается под ультрафиолетовую лампу.

Существует большой выбор материалов для печати на 3D принтере. Это фотополимеры (жидкие, резиноподобные, жёсткие) в виде пластика; которые бывают различных цветов; керамических паст (3D ceram); композитов, а также металлы и сплавы металлов для прямого производства (КХС, титан). Для различных клинических случаев используют разные материалы [7]. Трехмерные технологии активно развиваются, особенно в зуботехнических лабораториях, но в этой технологии еще множество направлений для развития (например, разработка новых материалов для 3D-печати) [8].

На основе проведённого исследования можно выделить следующие преимущества и недостатки использования 3D принтера. Преимущества: эстетичность изделий; значительно ускоренное производство; хранение анатомических данных пациента в цифровом формате; низкая себестоимость единицы изделия; точность изготовления; увеличение объёма работы; не требуется использование многочисленных вспомогательных инструментов; автоматизированный процесс, не требующий непосредственного вмешательства зубного техника. Недостатки: дороговизна 3D принтера, аппаратуры и материалов которые требуются дополнительно; данное направление в медицине пока не развито на должном уровне.

Выводы:

1. Из 40 стоматологических клиник города Саратова 3D принтер имеется в 5.

2. 3D принтер может применяться как в ортопедии, так и в ортодонтии, хирургии.

3. Этапы работы на 3D принтере просты.

Списоклитературы:

1. A Combination of Various Technologies in the Fabrication of a Removable Partial Denture – A Case Study / S. Seitz [et al.] // Texas Dental Journal. – 2016. – Vol. 133, No 1. – P. 24.

2. Наумович С.С. Cad/cam системы в стоматологии: современное состояние и перспективы развития / С.С. Наумович, А.Н. Разоренов // Современная стоматология. – 2016. – No 4 (65). – С. 2-9.

3. Dikova T. Modern trends in the development of the technologies for production of dental constructions / T. Dikova, D. Dzhendov, M. Simov [et аl.] // Journal of IMAB – eAnnual Proceeding (Scientific Papers). – 2015. – Vol. 21, issue 4. – P. 974–

4. Torabi K. Rapid Prototyping Technologies and their Applications in Prosthodontics, a Review of Literature / K. Torabi, E. Farjood, S. Hamedani // Journal of Dentistry, Shiraz University of Medical Sciences. – 2015. – Vol. 16, No 1. – P. 1-9.

6. Beguma Z. Rapid prototyping – when virtual meets reality / Z. Beguma, P. Chhedat // International Journal of Computerized Dentistry. – 2014. – Vol. 17, No 4. – P. 297-306.

8. 6 технологий, которые навсегда изменят наше представление о стоматологии //

Первые попытки применения 3D-печати в стоматологии предприняли специалисты компании Align Technology в 1990-х годах. При помощи 3D-принтера изготавливали капы для зубов, что послужило стартом для развития этой технологии в стоматологической отрасли. На процесс изготовления зубов взглянули с кардинально новой точки зрения .

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:

демонстрационные и разборные модели челюсти, секторальное воспроизведение верхней и нижней челюсти в прикусе;
беззольно выгораемые конструкции, колпачки, основы под коронки и мосты, бюгельные протезы;
хирургические шаблоны для имплантации, индивидуальные капы, направляющие для челюстно-лицевой хирургии.

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.

Еще совсем недавно 3D печать была для нас чем-то абсолютно неведомым. Действительно, казалось фантастикой, что на принтере можно создать какую-либо серьезную, объемную модель. И вот теперь это реальность. Новые 3D-технологии проникли и в медицину. На трехмерных принтерах уже сегодня печатают модели органов, костей, суставов, тканей. В далекой перспективе — печать настоящих человеческих органов из живых клеток. Ученые уже наметили этот прорыв на 2030 год.

станок

3D принтер

3D принтер и протезирование зубов

3D принтер оказывает неоценимую помощь стоматологам-ортодонтам, которые занимаются протезированием зубов. Обычные материалы зубных техников – это гипс и эластичные полимеры. С их помощью вручную создают слепки одного или нескольких зубов, а следом и модель челюсти. Все это необходимо для изготовления индивидуального протеза. Такая работа очень трудоемкая и занимает много времени.

3D-сканер

3D принтер позволяет практически полностью автоматизировать процесс. С его помощью можно напечатать точную трехмерную модель челюсти пациента. Правда, для этого также понадобятся 3D сканер полости рта и аппарат МРТ, которые позволят получить данные о состоянии всей челюстной системы. Все дальнейшие манипуляции проделываются на компьютере: данные загружаются на ПК, где создается трехмерная виртуальная модель всей зубочелюстной системы пациента. Именно она в дальнейшем превращается на принтере в точную объемную копию.

Применение 3D принтера в стоматологии позволяет отказаться от многих видов ручной работы. Это дает возможность облегчить не только труд врачей-протезистов, но и существенно помогает пациентам, позволяя создавать точно прилегающие, идеальные зубные протезы.

Моделирование на ПК

Отсутствие необходимости доработок коронок и протезов сокращает время лечения, кроме того, создание точных 3D моделей значительно уменьшает количество расходуемых материалов.

3D принтер и имплантация зубов

Особо эффективным является применение инновационных технологий трехмерной печати в области имплантации зубов. Эта сфера является наиболее передовой в стоматологии. 3D принтер используется на этапе создания хирургических шаблонов, которые необходимы для более точной установки имплантов. Рассмотрим этот процесс более подробно:

пациент обращается к имплантологу,
врач проводит компьютерную томографию или делает панорамный снимок челюсти,
при помощи внутриротового сканера (при необходимости) создается снимок всех зубов и десен,
на компьютере разрабатывается виртуальная модель челюсти, планируется весь процесс имплантации,
в компьютерной программе создаются хирургические шаблоны – это своеобразные трафареты, которые фиксируются на деснах в момент установки имплантов. Они имеют отверстия, через которые имплантаты вводятся в кость. Именно они печатаются на 3D принтере.

Есть и еще один вариант: снимаются классические восковые слепки зубов пациента, после чего готовая гипсовая модель челюсти сканируется и загружается на компьютер. Следующие этапы аналогичны предыдущему варианту.

Использование таких шаблонов, по мнению практикующих имплантологов, делает процесс установки имплантов более точным. Это особенно актуально при применении методов имплантации, которые подразумевают вживление конструкций в условиях ограниченного костного пространства.

3D принтер в стоматологии

Notice: Undefined variable: post_id in /home/c/ch75405/public_html/wp-content/themes/UltraSmile/single-item.php on line 45

На грани фантастики: 3D принтер в стоматологии

Notice: Undefined variable: full in /home/c/ch75405/public_html/wp-content/themes/UltraSmile/single-item.php on line 46

Читайте также:

Правила подготовки персонала к работе при производстве стерильных лекарственных средств реферат

История развития бокса в чувашии реферат

Реферат наука как деятельность

Физическая культура в иерархии ценностей общей культуры в истории человечества реферат

Словосочетания характеризующие композиционные части рефераты

Источник

Ортопедическое лечение с использованием 3D принтера

Государственное бюджетное
образовательное учреждение высшего профессионального образования

Волгоградский государственный
медицинский университет

Министерства Здравоохранения
Российской Федерации

Кафедра ортопедической стоматологии

Реферат на тему:

Ортопедическое лечение с
использованием 3D принтера

Выполнил: ординатор

года обучения

Еремина Н.С.

Проверил(а):

Волгоград, 2016

Оглавление

Введение

Особенности печати на 3D – принтере

Сравнение 3D-печати и фрезеровки

Основные технологии 3D-печати и выбор устройства

Сравнительная характеристика разных моделей 3D-принтеров

Применение 3D-принтера в практике

Заключение

Введение

Только человек, с его знаниями об окружающем мире, с
его стремлением к улучшению своей жизни может этот мир менять. Сейчас сложно
кого-то удивить принтером. Это устройство вывода информации на бумагу есть
практически у каждого владельца компьютера. Но технологии непрерывно
развиваются и совершенствуются, и сегодня мы все чаще и чаще слышим о так
называемой 3D-печати.

Что такое 3D-печать? Традиционно под этим термином
понимают послойное изготовление некоего объекта, которое основано на его
виртуальной (компьютерной) трехмерной модели. Уже сегодня можно сказать что,
технология 3D-печати в будущем окажет сильное влияние на многие, если не на все
сферы человеческой жизни, поскольку с ее помощью можно будет очень быстро и
точно изготовить практически любой предмет, начиная от детской игрушки и
заканчивая настоящим оружием.

Еще совсем недавно процесс создания прототипа любого
изделия был невероятно длительным – до нескольких недель, а то и месяцев, но
прогресс никто не отменял, и сегодня технология быстрого прототипирования, или
3D-печати, позволяет в кратчайшие сроки создать образцы практически любых
объектов. Такое понятие, как цифровой прототип, полученный путем проектирования
3D-модели в различных СAD-системах, сейчас уже мало кого удивляет.

В сегодняшнем мире жесткой конкуренции основным
направлением совершенствования любого производства является модернизация
известных и создание новых технологических процессов.

Огромную роль в совершенствовании технологического
процесса изготовления деталей играют компьютерные и инновационные технологии,
которые позволяют произвести корректировку технологии для создания отливок
наилучшего качества с наименьшими затратами. Все это, в конечном итоге,
приводит к экономии материалов, энергоносителей, рабочего времени, бережется
оборудование, а взамен получается масса уникальной информации о технологическом
процессе.

Особенности печати на
3D – принтере

Идея «печатать» протезы и коронки из биологически
совместимых композитных материалов пришла в головы иранских учёных. Хусейн
Хейроллахи из Университета имени имама Хусейна и его коллега Фарид Аббасзаде,
представляющий Исламский университет Азад, считают, что современные технологии
быстрого прототипирования вполне способны воспроизвести копию зуба со всеми его
выступами, углами и бороздками. Во всяком случае это гораздо эффективнее,
нежели современная «художественная резьба» по полимерной заготовке, считают
специалисты. Для получения трёхмерной модели зуба предложено использовать
компьютерную томографию конусообразным лучом (CBCT), которая уже применяется в
стоматологии. Этот способ почти безопасен для пациента, поскольку доза
облучения является минимальной, а качество изображения остаётся очень высоким.
Завершить моделирование поможет система автоматизированного проектирования
(САПР). После этого 3D-принтер изготавливает протез зуба или целой челюсти по
компьютерной мерке из порошкового либо жидкого полимера, поясняют
исследователи. Насколько этот процесс дешевле и проще традиционных методик,
сказать сложно, потому что до испытаний дело пока не дошло. 3D-печать – это
новый этап развития цифровой стоматологии, который был разработан для решения
ряда задач, непосильных привычной CAD/CAM фрезеровке.

Сравнение 3D-печати и
фрезеровки

В сравнении с фрезеровкой, печать имеет ряд преимуществ:

1.Экономия материалов. При фрезеровке порядка 90% дорогостоящих материалов идет в
отходы. При печати вы используете только то количество материала, которое
необходимо для изготовления конструкции и небольшое количество для построения
вспомогательных элементов “поддержки”.

2.Точность. При фрезеровке вы ограниченны возможностями фрезера,
используемых стратегий фрезеровки, диаметром используемых фрез, углом
фрезеровки, невозможностью фрезеровки больших поднутрений, либо элементов,
которых фрезером невозможно отфрезеровать физически из-за невозможности доступа
к ним. При печати все намного проще, печатаете ту форму, которая вам нужна и не
ограничены в дизайне.

3.Скорость. При фрезеровке вы одновременно изготавливаете одно изделие,
при печати вы можете одновременно изготовить несколько десятков или сотен
коронок или других конструкций.

Аддитивное производство. С использованием различных
материалов этот способ явдяется наиболее выгодным, так как отстутствуют
проблемы с фрезерованием. Главным преимуществом данного вида производства
является способность создания мелких деталей , пустот и сложной внутренней
геометрии. Другим ограничение СAD/CAM систем является то, что в процесс
нелегко ввести в массовое производство деталей, таких как мостовидные протезы и
коронки. В отличие от субтрактивной методики производства, здесь объект изготавливается
путем наложения слой за слоем из 3D модели. Этот процесс работает обрабатывая 3D файлы и создавая серии поперечных срезов. Каждый слой затем
печается один поверх другого, создавая 3D объект. Одной из положительных сторон этого производства
является безотходное производство. Таким образом, аддитивное производство
является новой ступенью от быстрой разработки моделей к производству реальных
деталей в качестве конечной продукции. Стериолитография (SLA). Термин «стериолитография» впервые был
введен в 1986 году Чальзом Халлом, который охарактеризовал его, как метод для
изготовления твердых предметов, послойной печатью тонких слоев материала,
чувствительного к ультрафиолету. Сконцентрированный луч ультрафиолетового
излучения фиксируется на поверхности заполненной жидким фотополимером и, как
луч света рисует объект на поверхности жидкости , каждый раз, когда слой
полимеризуется. Объект формируется слой за слоем, чтобы создавать твердый
предмет.

Основные технологии 3D-печати и выбор устройства

Основные технологии 3D-печати
используемые в стоматологии это: 1.полимеризация фотополимера (DLP, SLA, PolyJet); 2.
селективное лазерное спекание металла или пластика (SLS, SLM. Вторая технология
используется в основном для печати конструкций из кобальт-хромового сплава
(лазерное спекание), либо титана, либо для печати пластиковых моделей. Принцип
работы заключается в послойном спекании порошка при помощи лазера. Первая
технология набирает свои обороты и заключается в послойной (DLP), точечно
послойной (SLA), либо струйной печати фотополимером. Среди новых разработок
следует отметить непрерывную полимеризацию изделий. Так полимеризуются не
отдельные слои методом засветки каждого отдельного слоя, а непрерывно
выращиваемое изделие, проецируя в область засветки полимеризующего видеопотока.
Если изначально в этой технологии использовали обычный пластик с
фотоинициатором в качестве катализатора процесса, то сейчас ассортимент
используемых материалов значительно расширен и доступны полимеры с различными
наполнителями. Это и композитные материалы для временных коронок, наполненные
керамикой и такие материалы, которые раньше обрабатывались только методом
фрезеровки, например диоксид циркония. Уже сейчас доступны стоматологические
биосовместимые материалы для 3D-печати, которые прошли сертификацию для
медицинских изделий класса 2а и могут длительное время находиться в полости
рта, а также имеют допуск для контакта с кровью. Например, биосовместимые
материалы компании Nextdent для временных коронок, для изготовления
хирургических шаблонов, индивидуальных ложек и съемных протезов. Также
существует масса материалов для печати диагностических и ортодонтических
моделей. 3D-печать в стоматологии становится все более доступной. К примеру,
недорогой новый принтер Form 2, (Рис 1.)

Рис.1. Принтер Form 2

от американской компании Formlabs. Его могут позволить
себе большинство зубных техников и стоматологов. Его точность позволяет
печатать на нем цифровые ваксапы-мокапы, бюгеля, каркасы для литья и прессовки,
хирургические шаблоны, диагностические и контрольные модели, учебные и
тренировочные модели, индивидуальные ложки, композитные временные коронки,
съемные протезы, модели-сетапы для изготовления кап для выравнивая прикуса,
различные окклюзионные и разобщающие шины, капы непрямого бондирования
брекетов, а также масса других изделий, применяемых в стоматологии. Некоторые
параметры принтера Form2: Размеры поля печати: 145 x 145 x 175;
Точность печати по оси Z: 25 микрон
Технология печати: SLA. Также на рынке доступны значительно более дорогие
принтеры. Например Objet30 Dental Prime, (Рис.2) который позволяет печатать
хирургические шаблоны, примерочные коронки с возможностью недлительного
нахождения в полости рта до 24 часов, ортодонтические и контрольные модели с
точностью до 100 микрон.

Рис.2. Принтер Objet30 Dental Prime

Также на рынке присутствуют принтеры от компании 3D Systems,(Рис.3.)
например модель относительно небольшой стоимости Projet 1200, но маленьким
полем печати. С возможностью печати небольших мостов для литья и коронок для
прессовки.

Есть также масса других 3D-принтеров с разными
характеристиками и возможностями печати, открытые системы и закрытые, в которых
возможно печатать только свои “родные” материалы, с разным рабочим
полем и скоростью печати. Количество предложений стремительно растет, даже
существуют стартапы, с возможностью печати модели или хирургического шаблона используя
обычный мобильный телефон. Рынок 3D-печати растет с каждым днем. 3D-печать
позволяет сэкономить время, деньги и расширить ассортимент предлагаемых
зуботехнической лабораторией услуг. Технология 3D печати не требует инженерных
знаний и доступна даже школьнику. Нет никаких препятствий и ограничений в
использовании 3D-принтера в вашей зуботехнической лаборатории или клинике.
Поэтому смело используйте 3D-печать, чтобы облегчить и упростить свою работу.
Основные нюансы при выборе профессионального 3D-принтера для стоматологов,
учитывая самые главные факторы – оптимальную технологию 3D-печати, качество,
надежность и самое важное – ценовую доступность 3D-принтера именно на рынке
России. Так же узнаем, что сегодня влияет на выбор в пользу 3D-печати на
примере одной стоматологической клиники. Выбор в пользу SLA. Самой
первой профессиональной технологией 3D-печати была стереолитография (SLA)
которой в этом году исполнилось 30 лет. SLA остается самой универсальной и мало
затратной технологией 3D-печати. В ее пользу говорит большой выбор
фотополимеров с различными физическими и химическими свойствами. Лазерная
система имеет гораздо более долгий срок службы в отличие от схожей технологии
DLP, в основу которой входят такие источники света, как светодиоды или
проекторные лампы, которые требуют периодической замены и финансовых вложений.
Долгое время основными патентами на использование SLA технологией (именно в том
виде, в котором она была изобретена) владела американская компания 3D Systems.
Каждый раз, внося небольшие изменения, она продлевала сроки действия патентов,
оставаясь абсолютным монополистом на рынке профессиональных и промышленных
3D-принтеров, работающих по технологии SLA.

В 2014-2015 годах ситуация резко меняется и после
окончания всевозможных “авторских прав” на рынке появляется множество
производителей 3D-принтеров по технологии SLA. (Рис.4)

Рис.4. Линейка принтеров изготовленная на основе

Сравнительная
характеристика разных моделей 3D-принтеров

Самое
оптимальное и экономически выгодное решение на рынке профессиональных
3D-принтеров (SLA) для стоматологии. Принтер 3D-принтер Basic (D)
<#”905928.files/image005.gif”>

Рис.5.
Принтер 3D-принтер Basic (D) <#”905928.files/image006.gif”>

Рис.6.Повреждение тканей пародонта и
биоразлагаемый полимер по скаффолд-технологии

Несмотря на то, что через 13 месяцев после операции
началось обнажение полимерной детали из под ткани десны, ученые уверены, что
биоматериалы, изготовленные по технологии 3D-печати, будут востребованы в
будущем, заменив традиционные методы реконструктивной стоматологии.
Экспериментальная операция была проведена на 53-летнем пациенте с диагнозом –
агрессивная форма генерализованного пародонтита. Поскольку круг возможных
методик для реконструкции в данном случае был ограничен, стоматологи остановили
свой выбор на операции с использованием выращенной полимерной матрицы, которая
должна заместить поврежденные ткани (Рис.7.).

Рис.7. Исходная ситуация

Согласно отчету, исходные данные для печати полимера
были записаны в STL-формате, для выбора места трансплантации были использованы
снимки дефекта пародонта, выполненные с помощью компьютерной томографии.
Скаффолд-полимер был распечатан на 3D-принтере методом селективного лазерного
спекания, с использованием пудры поликапролактона с 4% содержанием
гидроксиапатита (Рис.8).

Рис.8. Отбрасывание слизисто-надкостничного лоскута с
последующим закрытием места дефекта биополимерным материалом , напечатанным на
3D-принтере

Как утверждается в отчете, место реконструкции
сохранялось в первоначальной форме в течение 12 месяцев, при этом прирост ткани
составил 3 мм, что позволило частично закрыть корень зуба, при этом врачи не
наблюдали признаков хронической инфекции или расхождения швов (Рис.9).

Рис.9. Наложение швов

Тем не менее, через 13 месяцев после операции,
полимер, вшитый в ткань пародонта, стал виден (Рис.10, 11).

Несмотря на то, что первый результат применения
тканей, напечатанных на 3D-принтере по скаффолд-технологии, оказался неудачным,
исследователи уверены, что дальнейшие эксперименты и клинические испытания с
использованием данной технологии, в конечном счете, позволят достигнуть
изначальной цели: создание персонализированной реконструктивной стоматологии.
Как они утверждают, что этого необходимо работать над улучшением резорбции
полимерной ткани.

имплантат
протез коронка композит принтер

Список использованной
литературы

1.Первый опыт применения
зубной ткани, напечатанной на 3D-принтере /открытый интернет ресурс/
<https://stomatologclub.ru/stati/stomatologiya-8/pervyj-opyt-primeneniya-zubnoj-tkani-napechatannoj-na-3d-printere-ne-udalsya-1154/>

. Изготовление зубов на 3D
принтере /открытый интернет ресурс/ <https://stomatologclub.ru/stati/stomatologiya-8/izgotovlenie-zubov-na-3d-printere-uzhe-skoro-246/>

. 3D-печать вытесняет CAD/CAM
фрезеровку/открытый интернет ресурс/
<https://stomatologclub.ru/stati/zubotehnicheskaya-148/3d-pechat-vytesnyaet-cad-cam-frezerovku-1444/>

. Как правильно выбрать
3D-принтер для стоматологии/открытый интернет ресурс/
<https://stomatologclub.ru/stati/stomatologiya-8/kak-pravilno-vybrat-3d-printer-dlya-stomatologii-1455/>

. «Будущее стоматологических
устройств является цифровым» Ричард ван Нурт перевел Ракович М.П. из журнала dental materials 28(2012) стр. 3-12

Источник

Содержание:

Медицина

Современная медицина сильно отличается от тех представлений, которые были у ученых 30 или даже 20 лет назад. Люди научились использовать такие вещи в лечении, о которых даже не подозревали: лазер в хирургии, принтер для имплантов, силикон для исправления дефектов во внешности людей. В моем проекте я изучила области применения 3D принтеров в медицине.

Самое широкое распространение 3D принтеры получили в сфере производства индивидуальных протезов различных суставов (тазобедренный, коленный, плечевой), которые изготавливаются на основании данных компьютерной томографии пациента. 3D моделирование протеза ведется в специальной программной среде, которая позволяет получить точную форму изделия с учетом анатомических особенностей пациента.

Другое направление, в котором системы аддитивного производства повышают качество лечения – краниопластика. У врачей появилась возможность изготовить индивидуальную пластину на поврежденный участок черепа из титана напрямую, на основании данных томографии. Помогают в этом установки Concept Laser Mlab R и M2, способные работать с различными сплавами титана. Для производства индивидуальных пластин из керамики используются 3D принтеры 3DCeram Ceramaker.

Использование персонифицированных протезов позволяет значительно снизить риск развития осложнений после проведения операции, а также существенно снижает неудобства для пациента, связанные с ношением протезирующей конструкции.

По всему миру системы аддитивного производства используют в хирургии, для получения индивидуальных медицинских инструментов с учетом требований, выдвигаемых врачом.

Современные 3D принтеры Stratasys позволяют за очень короткий срок сделать индивидуальный слуховой аппарат для пациента, испытывающего проблемы со слухом. Моделирование аппарата идет на основании оцифрованной модели слепка ушной полости. Применяя биосовместимый материал от Stratasys вы сможете всего за пару часов изготовить, индивидуальный слуховой аппарат, отвечающий всем необходимым требованиям. Материалы для сурдологии доступны в нескольких цветах: прозрачный, полупрозрачный, непрозрачный контрастный и материал телесного цвета.

Активные исследования ведутся в области 3D печати структур для выращивания человеческих тканей (кожа, костная ткань, части органов человеческого организма). При помощи 3D-биоплоттера можно создавать четкие матричные 3D структуры из пяти биосовместимых материалов одновременно.

В настоящее время активное применение технологий трехмерной печати идет также в сфере моделирования специальной ортопедической обуви. Системы используются для получения физических моделей подошвы с учетом анатомических особенностей пациента.

3d принтеры MakerBot и Stratasys эффективно применяются для создания прототипов органов, костей и суставов для подготовки врачей и последующего моделирования операций с целью сокращения времени её проведения и снижения рисков для пациента.

Био-керамические имплантаты для восстановления обширного

и сложного черепно-лицевого дефекта

Нейрохирургическое отделение, а также отделение челюстно-лицевой хирургии Университета Клинического Центра г. Лимож разработали новый концепт керамического имплантата из гидроксиапатита (ГА) для реконструкции больших и сложных дефектов костей черепа (более 25 мм²)

Имплантат был произведен с использованием технологи стереолитографии, что позволило получить трехмерный объект на основании скана черепа пациента, без использования формовки и фрезерования. Восемь пациентов получили восемь имплантатов в период с 2005 по 2008 год.

Хирургическая операция была простой и достаточно быстрой, послеоперационный период составил 12 месяцев. Серьезных проблем (инфекции или разрушения имплантата) не наблюдалось, косметический результат удовлетворил и пациентов, и хирургов.

Новые имплантаты были успешно использованы для восстановления больших повреждений костей черепа (более 25 мм²) у взрослых и детей старше 8 лет.

Кроме имплантатов также, применяя 3d печать, изготавливают протезы разных частей тела человека. Данные протезы учитывают индивидуальность строения и уникальность потребностей человека, а поэтому очень удобные. В данных протезных системах специально остаются микрополости, благодаря которым, собственные здоровые клетки тканей больного способны в них перемещаться. Таким образом осуществляется более быстрое привыкание к протезу.

Но наука пошла еще дальше и в настоящий момент (хотите верьте, а хотите не) уже создан даже искусственный фрагмент живой печени на 3d принтере. Конечно, вместо красок применялись специальные клетки печени, а именно гепатоциты (основные клетки печени), звездчатые клетки и, конечно же, клетки эпителия, которые способны выстилать кровеносные сосуды органа.

Такие искусственные ткани в настоящий момент использую не для пересадки, а для тестирования разнообразных лекарств. Но зато такие ткани способны синтезировать альбумин и цитохромы, что говорит в пользу достоверности проведенных исследований. Также искусственная ткань печени способна автономно существовать на протяжении 5 дней, в отличии от живой ткани, которая нуждается в перепосеве каждые 2-3 дня.

3d принтеры нашли свое применений почти во всех направлениях медицины, но хочется особенно отметить их роль в стоматологии. В настоящее время, используя услуги 3d принтера, создаются временные коронки. Также изготовляются дешевые 3D модели челюстного аппарата, что очень важно при проведении операции. Это облегчает работу хирурга и позволяет быстрее и лучше провести операцию. Кроме этого еще изготавливаются челюстные имплантаты, что важно для здоровья и полноценной жизни пациента.

Про 3d принтеры можно говорить бесконечно, потому что их применение расширяется с каждым днем.

Живые ткани

Кроме металла и пластика врачи и ученые по всей стране работают над заправкой 3D-принтеров живыми человеческими клетками. Это дало начало печатанию живой ткани, или биопринтингу (bioprinting). Главная цель таких работ – научиться печатать полноценные живые органы для трансплантации, используя для полной совместимости собственные клетки пациентов.

Некоторые эксперты уверены, что за несколько десятилетий это произведет революцию в трансплантологии. Пациенты не будут умирать тысячами, не дождавшись донорского органа. Уйдет в прошлом такое ужасное явление, как отторжение трансплантата.

Доктор Атала из Института Уэйк Форест говорит, что исследователи уже сегодня могут использовать созданную им миниатюрную печень для испытаний лекарств на гепатотоксичность. Ученые ожидают, что этот метод будет гораздо более точным и гуманным, чем нынешние испытания на животных и пациентах-добровольцах.

Биомедицинские инженеры используют несколько методов для печати органов. Принтер создает пластиковый каркас, который затем может быть покрыт человеческими клетками. Или принтер может впрыскивать живые клетки в коллагеновый гель, который удерживает структуры органа вместе. После печати клетки должны расти на своем каркасе в течение нескольких недель в лаборатории, прежде чем орган сможет нормально функционировать.

После установки органа на место каркас убирают, и остается только живая человеческая ткань, идеально совместимая с организмом реципиента. Если орган пересаживают ребенку, то он сможет расти вместе с ним, исключая необходимость в повторных пересадках.

Биоинженеры из Университета Корнелла (Cornell University) и Мичиганского университета (University of Michigan) наиболее интенсивно работают над этой концепцией. Многие лаборатории давно печатают органы для тестирования лекарств, а производство заплаток для поврежденных органов – это дело недалекого будущего.

По мнению профессора Холистера, уже в скором времени медицинские 3D-принтеры появятся абсолютно в каждом лечебном учреждении, изменив до неузнаваемости облик здравоохранения.

3DCeram Ceramaker

Промышленный 3D принтер Ceramaker производства 3DCERAM использует аддитивную технологию послойного отверждения керамической пасты и предназначен для опытно-конструкторского и серийного производства изделий сложной геометрии. Открытая архитектура модуля настроек материалов системы управления позволяет использовать различные материалы, в том числе российского производства. Принтер имеет размер рабочей камеры 300 * 350 * 100 мм, при этом можно выбирать длину камеры 100/150/200/300 мм в целях экономии пасты при работе, для этого в комплекте поставляются модули разных размеров. Для легких материалов (например, оксида алюминия) высота может быть увеличена до 140 мм.

Промышленый 3d принтер Cermaker применяется для аддитивного производства специальных изделий из керамики для химической промышленности, авиа и ракетостроения, изготовления сложных электрокомпонентов, 3D печати медицинских имплантатов, ювелирного и часового производства.В основе технологии 3d печати керамических изделий лежит метод послойного отверждения УФ лазером специальной пасты – смесь фотополимера с керамическим порошком. После того как деталь построена, она очищается от остатков неполимеризованной пасты и промывается в специальном сольвенте. После 3d печати деталь должна пройти этап выжигания фотополимера, который фактический выступает в роли временного связующего. Выжигание происходит в печи при температуре ~600 С.

Когда фотополимер удален деталь снова погружается в печь для осуществления процесса спекание керамики, который происходит при температуре ~ 1.700 C. Несмотря на то, что технология позволяет получать достаточно хорошее качество поверхности (шероховатость Ra 1…2 мкм), на всех промежуточных этапах деталь может быть подвергнута механической обработке.

Ceramaker от 3DCeram – уникальное решение для :

· производства сложных изделий из керамики высокого качества

· оперативной окупаемости инвестиций в аддитивное производство

· эффективного первого шага в мир 3D керамики

Габариты	1000 x 2300 x 2300 мм (ШГВ))
Область 3D печати (габариты камеры)	10 литров (300300110)
Вес	1450 кг
Требования к электроподключению	220-240 В / 50 Гц
Потребляемая мощность	2 кВт
Источник света	Лазер
Рарзмер пикселя	~30 µm
Толщина слоя	0.010 – 0.125 мм

Материалы для 3D печати керамикой:

Технология поддерживает работу со многим типом материалов, соответствующих необходимым параметрам по содержанию керамического порошка в пасте (>55% по объему / >85% по массе), но традиционно используются четыре основных материала:

– Alumina (Оксид алюминия, Al₂O₃) – легкий материал, подходит для многих применений в области машиностроения.

– Zirconia (Оксид циркона, ZnO₂) – более прочный материал. Применяется в ювелирном производстве, медицине, а также в машиностроении.

– Гидроксиапатит ( Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂ ) –материал, по химическому составу идентичен костной ткани и зубной эмали. Применяется в медицине (имплантнологии) и в стоматологии

– Трикальцийфосфат (Са₃(PO₄)₂) – биосовместимый материал, при определенном составе может бесследно растворяться в организме человека.

Применение 3DCeram Ceramaker

В Университете Клинического Центра г. Лимож был получен скан КТ каждого пациента, с использованием томографа GE Light Speed VAT 64 (150e180, секции 1.25 мм каждые 0.9 мм), от основания черепа к темени, с полем зрения (FOV – field of view) 25 см. Доза рентгеновского излучения, полученного пациентами была в пределах 800-900 мГр/см. Компьютерные данные скана были доставлены в лабораторию 3DCERAM на компакт-диске.

Имплантат был разработан с помощью традиционного конструкторского программного обеспечения на основании файла, полученного с томографа (Рис.1). Имплантат был выполнен пористым для того, чтобы способствовать мягкой адгезии тканей, крепежные отверстия были спроектированы на периферии имплантата. После окончания проектирования, имплантат был виртуально «разрезан» на слои толщиной 100 мкм. Имплантат был изготовлен с помощью технологии стереолитографии на 3D принтере 3DCeram Ceramaker, построенной на фото-полимеризации пасты, изготовленной из фотополимерной смолы и порошка гидроксиапатита. Имплантат создавался послойно, с контролем каждого слоя. После того, как печать закончилась, изделие было очищено от неполимеризованной пасты, а полимеризованная смола затем была удалена обжигом, чтобы получить изделие исключительно из гидроксиапатита. Затем, деталь была помещена в печь для спекания при очень высокой температуре, после чего сформировалась окончательная керамическая микроструктура. Такой процесс позволил изготовить имплантат сложной формы за 2-3 недели, без применения механической обработки, с геометрической точностью 0.4 мм

Затем имплантат был упакован в блистер и в упаковке из вспененного полиэтилена был отправлен на стерилизацию. Стерилизация проводилась гамма-излучением (минимальная доза 25 кГр), в соответствии с нормами NF/EN 556 и NF/EN ISO 11137

Было изготовлено три типа имплантатов. Первые два были полностью плотными, третий – частично с макро порами. При изготовлении первого типа имплантатов были выявлены деформации, вследствие которых имплантат не соответствовал геометрии дефекта. Второй тип, полученный после модификации поддерживающих структур при обжиге, полностью соответствовал дефекту. Чтобы инициировать пролиферацию кости внутри имплантата, в проект третьего типа имплантата были включены макро-пористые зоны (рис. 2). Макро-пористые участки расположены между крепежными отверстиями на глубину около 1 см, размер пор составлял 300 и 550 мкм с шагом 300-500 мкм, что дало плотность пор 50-70%. Для того чтобы не ослабить имплантат во время фиксации, вокруг отверстий была оставлена плотная область 1 см2. Стоимость изготовления каждого имплантата составила от 8.000 до 10.000 евро.

Заключение

Про 3d принтеры можно говорить бесконечно, потому что их применение расширяется с каждым днем.

Список литературы

http://medbe.ru/news/nauka-i-tekhnologii/3d-printery-revolyutsiya-v-meditsine/

http://md-eksperiment.org/post/20150301-primenenie-3d-printerov-v-sovremennoj-medicine

http://evercare.ru/3d-printing-review

http://www.invalirus.ru/3501-perevorot-v-medicine-3d-printery-dlya-organov.html

СПИСОК ДЛЯ ТРЕНИРОВКИ ССЫЛОК

Анализ применения и выбор методов и моделей архитектуры предприятия
Технология Workflow (Необходимость Workflow)
Информационное пространство современного предприятия
CorruptioninSport
Семейство продуктов Microsoft Office Project
Виды финансовых рисков
Электронная цифровая подпись (Использование ЭЦП)
Модели данных (Основы проектирования баз данных)
Понятие, цели, задачи и значение оценки бизнеса (Профиль: Управление человеческими ресурсами)
Система Кайдзен (Система Кайдзен в бизнесе)
Система Кайдзен (Менеджмент в гостиничном и ресторанном бизнесе)
Проектирование, как способ инновационного преобразования педагогической действительности

Источник

В цифровых стоматологических технологиях гибридное производство — это термин, обозначающий комбинацию аддитивных и субтрактивных методов с целью объединения эффективности аддитивного производства с фрезеровкой на ЧПУ станках. Объекты, изготовленные с использованием гибридных процессов, характеризуются улучшенной структурой поверхности, большей точностью подгонки и меньшей стоимостью. Компания Datron (г. Мюльталь, Германия) более 8 лет работает над внедрением стоматологического производства по гибридной технологии. Совместный проект Datron, Concept Laser (Лихтенфельс, Германия) и технологической группы Follow Me (Мюнхен, Германия) работает над сопоставлением гибридного рабочего процесса со стандартными фрезерными станками посредством интеллектуальной сети. Неотъемлемой частью гибридного производства является перенос нулевой точки (ориго) из аддитивного процесса на фрезерный станок с ЧПУ. Для этого во время спекания на сборочную платформу встраиваются три измерительных штифта. Фрезерный станок Datron D5 обнаруживает эти штифты с помощью инфракрасного сенсорного датчика, разработанного специально для гибридного производственного процесса, что позволяет устройству определять точное положение объектов, спеченных лазером. Значения коррекции рассчитываются непосредственно устройством, поэтому не требуется никаких новых расчетов CAM. Поскольку объекты остаются прочно прикрепленными к платформе для постобработки (без захвата через структуру сетки), обеспечивается максимальная точность позиционирования и изготовления. В супраструктурах имплантатов отверстие для винта обрабатывается с базальной стороны через канал доступа к винту с помощью фрез специальной формы. Затраты на производство могут быть снижены в пределах от 30% до 50%, в зависимости от объема производства. отверстие под винт обрабатывается с базальной стороны через канал доступа к винту специальными фрезами.

Гибридное производство сочетает в себе аддитивное производство. С ЧПУ-фрезерованием (Источник: Datron AG, Мюльталь, Германия).

Существует несколько технологий 3D-печати для аддитивного производства пластиковых объектов, которые демонстрируют, по сравнению друг с другом, разные характеристики скорости, разрешения, размера и надежности процесса в зависимости от базовой технологии. В настоящее время в стоматологической отрасли преобладают стереолитографическая и струйная 3D печать. В обоих процессах слои объекта затвердевает под действием УФ-света.

4.2.1. Применение

Изготовление модели на основе данных внутриротового сканирования

Благодаря высокой эффективности фотополимерных 3D принтеров в сочетании с высокой точностью цифровое изготовление мастер-моделей и сегментированных моделей является одной из основных областей применения. В частности, аддитивное производство моделей для оральной имплантологии (Рисунок 6). Точное позиционирование лабораторных аналогов на распечатанной модели имеет решающее значение, поскольку оно оказывает решающее влияние на проксимальную и окклюзионную посадку реставраций.

Шаблоны (стенты для сверления) для хирургии имплантатов

Разработки программного обеспечения последних лет позволили накладывать (сопоставлять) наборы объемных данных по 3D моделям из радиологии (DICOM), КТ с наборами данных о поверхности (STL) слепков или внутриротовых сканеров. Это позволяет оптимизировать положение имплантата с учетом анатомических, хирургических и ортопедических аспектов. Запланированные положения затем реализуются с помощью хирургического шаблона, наложенного на зубной ряд пациента. Технология DLP-печати предлагает здесь особые преимущества, поскольку позволяет очень быстро производить продукцию с низкими затратами (Рисунок 7). В отличие от субтрактивных методов, здесь нет ограничений на проектирование трехмерной геометрии.

Хирургический шаблон, напечатанный на 3D-принтере, с втулками для сверления

Индивидуальные слепочные ложки

Изготовление нестандартных оттискных ложек особенно привлекательно благодаря технологии DLP-печати из-за скорости этой технологии. Программные решения САПР, доступные на рынке, позволяют спроектировать индивидуальные слепочные ложки с оптимальными параметрами посадки всего за несколько шагов, что значительно экономит время, особенно когда поднутрения практически заблокированы. Важно избегать необратимой деформации оттиска при удалении. Несмотря на свои технические преимущества, следует отметить, что материалы, предназначенные в настоящее время для изготовления функциональных оттискных ложек, дороги, что делает их пригодными только для использования в оттискных ложках для имплантатов. Представляется целесообразным совмещать их с цифровым планированием имплантатов, так как в этом контексте уже будут доступны цифровые модели, а положение планируемых имплантатов можно будет использовать в качестве основы для изготовления ложки.

Поперечное сечение слепочной ложки имплантата на модели имплантата (Источник: Shera Werkstofftechnologie, Лемфёрде, Германия)

Изготовление окклюзионных шин

В дополнение к производству с использованием метода прессования или субтрактивного фрезерования также возможно изготовление окклюзионных шин с прецизионной посадкой с помощью 3D-печати. Однако, помимо общей точности производства, определяющими факторами являются качество материала и связанная с ним долговременная стабильность и биосовместимость. До сих пор не сообщалось о длительном клиническом испытании использования окклюзионных шин аддитивного производства. В то же время необходимо исследовать элюирование окклюзионных шин аддитивного производства в лабораторных и оральных условиях. Было бы желательно провести сравнение с текущими процедурами, чтобы решить, какой производственный процесс дает наилучшие долгосрочные результаты. Также необходимо исследовать такие факторы, как расположение и выравнивание объектов и их влияние на точность, стабильность и долговечность. Рабочий угол на платформе 3D принтера и, следовательно, направление слоев здесь, по-видимому, имеют особое значение. Первоначальные исследования показали, что 3D-печатные окклюзионные шины так же точны, как и шины, изготовленные с помощью CAD/CAM, но имеют более высокий износ материала и менее лучшие свойства материала.

Различные ориентации окклюзионных шин на платформе 3D принтера

Изготовление реалистичных тренировочных моделей

Эти модели можно закрепить на стандартных стоматологических фантомных головах. Их дизайн основан на отсканированных моделях с геометрией соединения (резьба, противовращение), добавленной в программное обеспечение САПР. В целях экономии веса и материала 3D модели полые внутри и имеют армирующую сетку. После добавления поддерживающих структур и последующей резки модели были напечатаны на принтере SheraPrint D30. В качестве материала для моделей использовалась модель SheraPrint, материал, который также отлично подходит для изготовления различных реставрационных форм с помощью вращающихся инструментов с ирригацией. Эти модели можно использовать для простого моделирования фиксации различных реставраций на фантоме головы.

Напечатанные реалистичные тренировочные модели в стандартной фантомной голове

Следующим этапом развития производства обучающих моделей являются многослойные модели. Многослойность может относиться как к структурам зубов, так и к многослойным структурам всей челюсти. Такие модели чрезвычайно универсальны в использовании; они могут покрывать искусственные зубы, идентичные натуральным, для эндодонтических упражнений к многослойным моделям всей челюсти для хирургического моделирования и обучения.

Имитация зубов, идентичная натуральной

Многослойная модель всей челюсти для хирургических симуляций и обучения

Печать реалистичных цветных 3D моделей

Несколько интраоральных 3D-сканеров теперь позволяют в цифровом виде фиксировать информацию о цвете в дополнение к данным о поверхности. Доступные форматы файлов включают PLY, OBJ и VRML. Используя технологию Polyjet, можно преобразовать эти данные в физические модели. Соответствующая информация об оттенке связана с геометрией, т. е. двухмерная информация об оттенке однозначно назначается трехмерным поверхностям. Программное обеспечение для построения моделей используется для создания виртуальной модели тени, которая затем преобразуется в физическую модель с помощью 3D-печати из нескольких материалов (технология Polyjet; Stratasys, Райнмюнстер, Германия).

Напечатанная цветная 3D-модель на основе данных внутриротовых 3D-сканеров

Еще одним возможным применением многокомпонентной 3D-печати в стоматологии может быть изготовление многослойных протезов из разных материалов. Что касается идентичного воспроизведения естественных зубов коронками или мостовидными протезами, то эта технология в настоящее время находится на стадии испытаний. Она основана на базе данных структуры зубов, согласно Швайгеру, которая позволяет копировать многослойную структуру естественных зубов и использовать полученные таким образом данные в процессе аддитивного производства. Конечной целью является производство биомиметических реставраций зубов, а также сложные механические и оптические свойства естественных зубов. Принимая во внимание светооптические свойства различных слоев зуба (пульпа, дентин, эмаль), можно добиться идентичного эстетического воспроизведения естественных зубов.

CAD-конструкция 4 верхних резцовых коронок с использованием базы данных структуры зуба

Текущие исследования в отделении зубного протезирования Мюнхенского университета используют данные из базы данных о структуре зубов в 3D принтерах Stratasys Polyjet для реализации этой концепции. В настоящее время этот процесс позволяет изготавливать эстетичные примерочные коронки или мостовидные протезы из светополимеризующихся смол. Используемые материалы одобрены для использования во рту до 24 часов, что позволяет оценить функциональные и не в последнюю очередь эстетические качества.

3D-печатные многослойные верхние резцовые коронки

Поскольку процесс наслоения не включает аналогичных шагов, на результат не влияют человеческий фактор. Состав печатных материалов в сочетании с трехмерной многослойной структурой протеза являются единственными определяющими факторами структурных и эстетических результатов. Точная настройка состава материала в процессе 3D-печати из нескольких материалов, вероятно, позволит в будущем точно подобрать оптические свойства протезов. Например, различные смеси для состава эмали в настоящее время проходят испытания в лабораторных условиях, чтобы максимально точно воспроизвести поведение светопропускания натуральной зубной эмали. Точно так же путем смешивания можно регулировать оттенок и прозрачность дентина разного качества. Многослойный 3D-дизайн реставраций воспроизводим благодаря цифровому процессу проектирования.

VarseoSmile Crown plus – 3D-печать постоянных одиночных реставраций (Bego, Бремен, Германия)

На вопрос о том, можно ли произвести окончательную реставрацию зубов с помощью 3D-принтера, можно ответить, изучив результаты материаловедения в отношении материалов для 3D-печати. Требования к материалам для зубных протезов, постоянно устанавливаемых во рту, достаточно высоки. Окончательные реставрации требуют использования материалов, способных выдерживать как высокие механические нагрузки, так и различные агрессивные химические процессы, происходящие в полости рта. Во время носки не должны выделяться вредные вещества, а материалы должны иметь гладкую поверхность, препятствующую бактериальному отложению (налету). Кроме того, должен быть доступен практичный и экономичный производственный процесс, который может обеспечить точность в диапазоне микрометров. С февраля 2020 г. Bego предлагает первый в мире метод изготовления одиночных реставраций с использованием 3D-печати и гибридного материала, армированного керамикой. Crown Bego VarseoSmileplus можно использовать для изготовления одиночных коронок, вкладок, накладок и виниров с использованием аддитивного процесса. Материал был тщательно изучен в ходе научных испытаний и дал отличные результаты. В частности, исследовали его разрушающую нагрузку (в исходном состоянии и после искусственного старения), стойкость к истиранию, длительную стабильность цементирующего агента, растворимость и цитотоксичность. Производство на Bego Varseo XS, недорогом DLP 3D-принтере с высоким разрешением и превосходным разрешением деталей, кажется особенно интересным. За один заход можно одновременно распечатать до 20 отдельных реставраций. Принтер совместим с сетью, что обеспечивает быстрый и простой обмен данными с CAD-ПК. После процесса печати выполняется очистка этанолом и воздушная абразия (пескоструйная обработка) с использованием стеклянных шариков (например, Perlablast micro; Bego). Затем реставрации подвергаются постполимеризации в фотополимеризаторе Bego Otoflash. Поскольку поверхность отпечатанных реставраций гладкая и однородная, этап финишной обработки можно ограничить сглаживанием поверхности и последующей полировкой. В качестве альтернативы, полимеризованные реставрации можно персонализировать с помощью имеющихся в продаже красителей из композитных материалов. Реставрации Bego VarseoSmile Crown plus фиксируются самоклеящимися фиксирующими материалами (например, RelyX Unicem; 3M, Зеефельд, Германия) или фиксирующими композитами с отдельным праймером (например, Variolink Esthetic DC и Monobond Plus; Ivoclar Vivadent, Шаан, Лихтенштейн).. Гибридный материал VarseoSmile Crown plus доступен в 7 оттенках (A1, A2, A3, B1, B3, C2, D3).

Одиночные коронки, напечатанные с помощью технологии VarseoSmile Crown plus (Bego)

4.3. 3D печать керамикой в стоматологии

Ряд различных методов наплавки теперь позволяют обрабатывать даже керамические материалы с использованием непрямых или прямых методов.

Косвенная техника

Процесс печати Trix от Dekema (Фрайлассинг, Германия)
IPS e.max Digital Press Design – Wax Tree от Ivoclar Vivadent (Schaan, Лихтенштейн)

Прямые методы

SLA process, e.g., 3DCeram (Limoges, France)
Процесс DLP, например, LCM (производство керамики на основе литографии, LCM) от Lithoz (Вена, Австрия)
Экструзия материала (изготовление плавленых нитей, FFF; пастоэкструзионное моделирование, PEM)
Струйная обработка материалов/струйная обработка наночастицами, например, XJET (Реховот, Израиль)
Струйная обработка связующего, например, 3D Systems (Rock Hill, SC, USA)
Процесс SLS (исследовательский проект кафедры стоматологического протезирования Мюнхенского университета, Института биоматериалов им. Фридриха Баура в Байройте, Германия, и Concept Laser в Лихтенфельсе, Германия)
Процесс LOM (расслоение ламинированных объектов)

4.3.1. Пример непрямой 3D-печати керамикой: Dekema Trix Print

Компания Dekema (Фрайлассинг, Германия) использует новый подход к прессованию керамики в своей инновационной системе Trix. Он сочетает в себе преимущества цифрового дизайна с непревзойденной эффективностью проверенной технологии прессования керамики. Система отображает в цифровом виде весь рабочий процесс штамповки, от восковой модели до самой штамповки. Отдельные этапы поясняются ниже на примере нескольких частичных реставраций коронками.

Сканирование и CAD-моделирование

Ситуация в ротовой полости может быть получена в цифровом виде напрямую с помощью внутриротового сканера или косвенно путем сканирования мастер-модели после снятия слепков. Технология цифрового прессования подходит для обоих методов получения. Частичные коронки могут быть эффективно изготовлены с использованием стандартных программных инструментов САПР.

Автоматическое добавление литников и заполнителей для трех пресс-плунжеров

После выбора объектов для прессования в соответствующей CAD-системе Trix CAD автоматически проектирует восковую модель целиком, включая заполнители для трех пресс-плунжеров, чтобы можно было прессовать до трех пресс-гранул (которые могут быть разных оттенков) в одном процессе. Trix CAM определяет требуемый шаблон слоя и отправляет его на 3D-принтер Dekema Trix print.

3D-печать на 3D-принтере Dekema Trix print

Данные о нарезанных слоях печатаются на платформе сборки муфельной системы Trixpress. Соответствующий печатный материал для выжигания Trix cast также производится Dekema.

Очистка

За 3D-печатью следует очистка и отверждение объектов, помещение их в муфель Trixpress. После нагрева в печи предварительного нагрева и безостаточного прокаливания пресс-керамика вставляется в муфель и обычно прессуется пуансонами Trixpress (Рисунок 17). Программа прессования для конкретного проекта уже была передана с Trix CAM на Austromat 654i для этой цели. В качестве альтернативы данные также могут быть переданы с помощью USB-накопителя.

Сравнение 3D-печатных и прессованных керамических вкладок

Постобработка и окрашивание

После прессования частичные коронки дорабатываются по стандартной процедуре; нет никакой разницы между этим рабочим процессом и аналоговым рабочим процессом. При работе с полностью цифровым рабочим процессом рекомендуется записывать данные сканирования зубного ряда с помощью 3D-печатной модели, чтобы можно было проверить прилегание вместе с проксимальными и окклюзионными контактами. Окрашивание и обжиг глазури завершают изготовление частичных коронок.

4.3.2. Пример прямой 3D-печати керамикой: технология LCM

Пока нет готовых к использованию приложений для прямой 3D-печати в стоматологии. Наиболее передовым подходом, вероятно, является запатентованный процесс LCM компании Lithoz (Вена, Австрия). Мы проиллюстрируем современное состояние дентальной 3D-печати диоксидом циркония на примере коронки моляра нижней челюсти. После сканирования челюстей и CAD-проектирования реставрации полностью контурная коронка изготавливается с использованием технологии производства керамики на основе литографии (LCM) Lithoz. Процесс LCM основан на цифровой обработке света (DLP). Здесь светочувствительная керамическая суспензия избирательно отверждается, обеспечивая высокое содержание наполнителя и плотную упаковку керамических частиц в предварительно спеченной заготовке. Это необходимо для получения бездефектных и плотных керамических изделий. Полимерная сеть в свою очередь, соединяет частицы керамики. Для применения в стоматологии компания Lithoz разработала стоматологический 3D-принтер CeraFab 7500 Dental. Коронка боковых зубов с полным контуром была изготовлена из LithaCon 3Y 230 (диоксид циркония, стабилизированный оксидом циркония, стабилизированным 3 мол. % иттрия, 3Y-ТЗП). Процесс печати занял приблизительно 7 часов для 20 коронок, при времени печати 21 минута на коронку.

После процесса аддитивного производства коронки доступны в виде «сырых тел», которые все еще содержат органический связующий материал, который необходимо удалить на следующем этапе — термическом удалении связующего при температуре 1000 °C в течение нескольких часов. Это создает так называемое «белое тело», которое больше не содержит связующего вещества и уже имеет твердые мостики спекания, препятствующие разрушению объекта. На этом этапе выполняется индивидуальное окрашивание красящими растворами, доступны три варианта:

Погружение коронки в раствор для окрашивания
Покраска коронки кистью и раствором для окрашивания
Сочетание двух

Комбинированный вариант показал себя как предпочтительный вариант. Здесь базовое окрашивание достигается путем погружения с последующей индивидуальной характеризацией с использованием различных интенсивных растворов для окрашивания, особенно на краю коронки и в режущей/окклюзионной области. После окрашивания важно, чтобы коронки были высушены перед окончательным этапом спекания, в идеале с использованием инфракрасного света. Процесс спекания проводят при 1600 °С, скорости нагрева 8 °С/мин и времени выдержки при конечной температуре 2 ч. Скорость охлаждения также составляла 8 °С/мин до 500 °С с последующим охлаждением при комнатной температуре до комнатной температуры. Коронки обрабатываются красящим обжигом и обжигом глазури при температуре 770 °C. Для этой цели использовались красители IPS e.max Ceram Stains в показанном случае.

Коронка из диоксида циркония, напечатанная на 3D-принтере в зеленом и белом цветах, и спеченная

Оценка конечного результата

Коронка была изготовлена из 3Y-TZP по технологии Lithoz LCM. Этот классический диоксид циркония изначально предназначался для изготовления каркасов коронок или мостов, которые вручную облицовывались керамическим материалом из силикатной керамики. Следовательно, прозрачность рамок была низкой. Тем не менее, процесс LCM позволяет добиться приятной эстетики даже при использовании коронок с полным контуром. Особенно поразило превосходное воспроизведение краев коронки с острыми краями и точное воспроизведение окклюзионных поверхностей с четким и естественным изображением фиссур. Поскольку субтрактивная обработка неизменно требует усиления краев коронки, а окклюзионные фиссуры всегда будут округлены из-за конечного диаметра боров, аддитивное производство оказывается здесь выгодным.

4.3.3. Мультиматериальная 3D-печать керамикой

Наиболее интересной разработкой в области аддитивного производства с использованием керамики является мультиматериальная 3D-печать. Первые прототипы были представлены компанией WZR в 2014 году, которые объединили два процесса, а именно струйную обработку связующего (BJT) и струйную обработку материала (MJT). Здесь чернила, наполненные частицами, наносятся непосредственно на слой порошка через печатающую головку. Если, например, для краски выбран другой материал, можно изменить структурный состав заготовки. Краски, наполненные металлическими частицами, также могут быть введены в слой керамического порошка, так что, например, можно построить объект из силикатной керамики, который объединяет электрические проводники в серебре.

Последнюю разработку в этой области компания Lithoz представила в середине 2020 года. Специально разработанный LCM-принтер (CeraFab Multi 2M30) позволяет изготавливать объекты из разных материалов за один процесс печати. Можно не только комбинировать разную керамику, но и создавать металлокерамические и керамополимерные изделия. Комбинации материалов в настоящее время включают четыре варианта:

Два материала в одном слое
Более плотный материал в сочетании со вторым пористым материалом
Двухфазные или многофазные материалы с постепенными изменениями состава
Постепенные изменения как плотности, так и состава

Эти доступные в настоящее время варианты предвещают огромный потенциал этой технологии. Вполне вероятно, что это также повлияет на аддитивное производство для стоматологии.

5. Ограничения 3D печати для стоматологии

По сути, вы можете различать 3D-принтеры для хобби и для профессионального использования. Практическое применение показало, что относительно недорогие принтеры для любителей часто показывают плохие результаты печати. По этой причине устройства, доступные для использования в стоматологии, в основном дорогие, но показывают хорошие конечные результаты. Однако даже принтеры для профессионального использования генерируют более или менее выраженную градацию в направлении Z. Это во многом зависит от толщины отдельных слоев. Чем тоньше строительный слой, тем меньше градация, но и больше время печати. Еще одним ограничением является максимально достижимая скорость сборки и размер места для сборки. Недавно разработанные технологии в области отделения компонентов, в частности, может решить проблему скорости и привести к чрезвычайно высокой скорости печати. Существуют также ограничения в материалах, которые можно использовать для 3D-печати. Особенно в области полимеров принтеры на основе фотополимеров преимущественно используются в стоматологической технике. Это значительно сокращает диапазон смол, которые можно использовать, что приводит к существенным недостаткам по сравнению со стандартными производственными процессами (например, технологиями ЧПУ и аналоговыми технологиями производства). Возможным решением этой проблемы может стать так называемая технология «капля по требованию», при которой термопласты, одобренные для медицинских технологий, выплавляются из гранулята и наносятся каплями в пластичном состоянии на платформу сборки. Достижимое качество поверхности с помощью этого метода существенно отличается от результатов, получаемых с помощью филаментных принтеров. Кроме того, мало данных о поведении 3D-печатных устройств или реставраций в полости рта. Данных о формировании зубного налета, эволюции и общей биосовместимости полимерных материалов, напечатанных на 3D-принтере совсем немного.

6. Перспективы 3D печати в стоматологии и ортопедии

Аддитивные процессы имеют значительное преимущество, заключающееся в том, что на свойства объекта можно индивидуально влиять в процессе печати. Это относится как к механическим, так и к эстетическим свойствам. Таким образом, 3D-печать предоставляет пользователям огромный выбор уже на этапе процесса проектирования. С другой стороны, точность и эффективность субтрактивной обработки чрезвычайно высоки, поэтому сочетание обеих производственных технологий представляется весьма целесообразным.

Помимо производства вспомогательных систем (хирургических шаблонов, моделей, индивидуальных оттискных ложек) и несъемных протезов, наблюдается тенденция к 3D-печати в сфере съемных протезов. RPD, изготовленные из CoCr с использованием аддитивных технологий, уже нашли свое применение в зуботехнических лабораториях и стоматологических кабинетах. В настоящее время публикуется все больше статей по аддитивному производству полных съемных протезов. Результаты в отношении механической прочности, посадки и качества поверхности являются многообещающими. Поскольку базисы протезов имеют большую площадь контакта со слизистой оболочкой полости рта, биосовместимость должна быть тщательно изучена. В частности, до того, как будет сделана окончательная оценка, необходимо изучить поведение при элюировании и цитотоксичности.

Наконец, есть области, в которых классические аналоговые процессы не имеют себе равных с точки зрения экономичности, например, керамическое прессование. Однако и здесь интеграция цифровых ступеней может оказаться полезной. Благодаря дальнейшим достижениям в аддитивном производстве керамических реставраций вскоре появятся инновационные подходы к производству естественно выглядящих зубных реставраций. Цифровое получение трехмерных слоев зубов с использованием технологии NIRI — вероятное достижение в будущем — может стать основой этой техники вместе с базами данных о структуре зубов. Аддитивные технологии, такие как процесс Lithoz LCM, являются идеальными производственными путями для достижения этой цели. Градиентные технологии могут быть индивидуально адаптированы к геометрии реставрации и предлагают невообразимую свободу дизайна в трехмерном пространстве, недостижимую с помощью традиционных технологий — и все это в рамках ориентированной на пациента, индивидуальной и персонифицированной стоматологии.

Источник

Рефераты и сочинения для учащихся

Преимущества применения 3D-принтера

Что именно можно печатать

О видах печати

Сравнение основных технологий 3D-печати, применяемых в стоматологии

3D принтер и протезирование зубов

3D принтер и имплантация зубов

3D принтер в стоматологии

Ортопедическое лечение с использованием 3D принтера

Введение

Особенности печати на 3D – принтере

Сравнение 3D-печати и фрезеровки

Основные технологии 3D-печати и выбор устройства

Сравнительная характеристика разных моделей 3D-принтеров

Список использованной литературы

Медицина

Био-керамические имплантаты для восстановления обширного

и сложного черепно-лицевого дефекта

Живые ткани

3DCeram Ceramaker

Применение 3DCeram Ceramaker

Заключение

Список литературы

4.2.1. Применение

4.3. 3D печать керамикой в стоматологии

4.3.1. Пример непрямой 3D-печати керамикой: Dekema Trix Print

4.3.2. Пример прямой 3D-печати керамикой: технология LCM

4.3.3. Мультиматериальная 3D-печать керамикой

5. Ограничения 3D печати для стоматологии

6. Перспективы 3D печати в стоматологии и ортопедии

Добавить комментарий Отменить ответ

Особенности печати на
3D – принтере

Сравнение 3D-печати и
фрезеровки

Сравнительная
характеристика разных моделей 3D-принтеров

Список использованной
литературы