1 Wprowadzenie i kluczowe liczby

Od wielu lat branża stomatologiczna przechodzi głęboką transformację dzięki ruchowi stomatologii cyfrowej. Wytwarzanie addytywne, czyli „druk 3D”, w szczególności umożliwiło branży stomatologicznej rozwój zastosowań technologii cyfrowych.
Sektor stomatologiczny stanowi bowiem obiecujący rynek dla technologii druku 3D, ponieważ odpowiada ona na potrzebę indywidualizacji.

Rynek druku 3D w stomatologii w liczbach

2 Technologie druku 3D w stomatologii

W przemyśle wytwarzanie addytywne to proces formowania elementu poprzez dodawanie materiału warstwa po warstwie. Druk 3D to jedynie popularne określenie obejmujące wszystkie procesy addytywne.
W przemyśle stomatologicznym w wytwarzaniu addytywnym stosuje się kilka technologii i materiałów.
Proces formowania może być fizyczny (topienie z następującym krzepnięciem, spiekanie) lub chemiczny (fotopolimeryzacja).
Wybór techniki zależy od zamierzonego zastosowania.
Poniżej przedstawiono główne procesy stosowane w stomatologii.

FDM (Fused Deposition Modeling) w druku 3D w stomatologii

Technika ta polega na nakładaniu termoplastycznego filamentu podgrzanego do temperatury plastyczności stopionego polimeru. Formowanie jest w tym przypadku fizyczne i wykorzystuje materiały termoplastyczne (ABS lub PLA).
FDM ma tę zaletę, że pozwala wytwarzać elementy przy niskim koszcie, bez konieczności obróbki końcowej. Zarzuca mu się jednak brak szybkości, precyzji i biokompatybilności. Nadaje się więc jedynie do tworzenia modeli bazowych do termoformowania szyn ortodontycznych, szyn retencyjnych czy wybielających.
Jednak wraz z pojawieniem się nowego materiału termoplastycznego – PEEK (PolyEtherEtherKetone) – proces ten umożliwia produkcję biokompatybilnych rozwiązań stomatologicznych, zwłaszcza częściowych protez ruchomych. Ten materiał, zatwierdzony przez FDA, cechuje się znakomitą odpornością chemiczną i mechaniczną przy jednoczesnej lekkości, co poprawia komfort pacjenta. Proteza pozbawiona metalu ma tę zaletę, że jest neutralna smakowo.

Fotopolimeryzacja SLA i DLP w stomatologii

Jest to główny proces wytwarzania addytywnego stosowany w branży stomatologicznej. To proces chemiczny wykorzystywany w technikach SLA (stereolitografia) i DLP (Digital Light Processing).
SLA polega na tworzeniu modelu 3D poprzez kolejne warstwy za pomocą lasera skanującego każdą warstwę w kąpieli światłoczułego płynu i utwardzającego ją. Używanymi materiałami są elastomery i tworzywa termoutwardzalne.
Ta technologia oferuje znacznie wyższą rozdzielczość i precyzję niż FDM, przy zastosowaniu biokompatybilnych materiałów – w szczególności żywic płynnych zatwierdzonych przez CE / FDA. Wykańczanie jest znacznie mniej złożone, co skraca czas produkcji.
Dzięki tej technologii możliwa jest zmiana materiału do innego zastosowania. Znajduje ona zastosowanie w wykonywaniu szablonów chirurgicznych, protez tymczasowych, elementów wypalalnych jak struktury szkieletowe…

Metalowe wytwarzanie addytywne dla implantów i protez

Reprezentowane głównie przez SLM (Selective Laser Melting, czyli topienie laserowe) i SLS (Selective Laser Sintering, czyli spiekanie laserowe), znajduje zastosowanie w produkcji implantów, struktur szkieletowych czy koron niklowo-chromowych.
Technologia ta wymaga intensywnej produkcji, aby zamortyzować znaczne inwestycje.
Ponadto maszyny do druku w metalu wymagają niekiedy bardziej rozległej obróbki końcowej, co zmniejsza produktywność, jednak w przeliczeniu na koszt jednostkowy pozostaje ona znacznie bardziej atrakcyjna.

Proces Materiały
Selective Laser Melting (SLM)
lub topienie laserowe Metale +++
Tworzywa sztuczne
Ceramika
Selective Laser Sintering (SLS)
lub spiekanie laserowe Metale +++
Tworzywa termoplastyczne (poliwęglan, poliamidy, polichlorek winylu)
Ceramika
FDM Fused Deposition Modeling Tworzywa termoplastyczne (ABS lub PLA)
Stereolitografia (SLA) Elastomery i tworzywa termoutwardzalne

3 Zastosowania druku 3D w stomatologii

Druk 3D został przyjęty głównie przez profesjonalistów branży stomatologicznej do wykonywania szablonów chirurgicznych, indywidualnych szyn stomatologicznych, elementów z żywic wypalalnych lub wycisków do odlewów oraz tymczasowych koron stomatologicznych.
Zastosowania druku 3D w stomatologii można podzielić na trzy kategorie:

Bezpośrednia produkcja indywidualnych urządzeń stomatologicznych metodą druku 3D

Przede wszystkim implantologicznych szablonów chirurgicznych, które umożliwiają prowadzenie chirurga podczas wiercenia, a tym samym przestrzeganie cyfrowego planowania przedimplantacyjnego, a w szczególności lokalizacji, kąta nachylenia i głębokości implantów.
Możliwe jest również drukowanie 3D z biokompatybilnych żywic klasy III szyn doskonale dopasowanych do jamy ustnej pacjenta i komfortowych, m.in. szyn wybielających, relaksacyjnych na bruksizm czy do aplikacji żelu fluorkowego.
Druk 3D pozwala także tworzyć urządzenia stosowane w ortodoncji, takie jak szyny ustawiające, przenoszące, szablony osteotomii i szablony repozycyjne oraz wszelkiego rodzaju aparaty ortodontyczne i interceptory.
Można także drukować 3D aparaty do chirurgii szczękowo-twarzowej (genioplastyka, rinoplastyka, epitezy).
Druk 3D wycisków do odlewów stomatologicznych z wykorzystaniem techniki traconego wosku
Wersja 3D protezy stomatologicznej (korona, most…) wydrukowana z żywicy wypalalnej służy do wytworzenia indywidualnej formy techniką traconego wosku. Ostateczną protezę uzyskuje się przez odlanie wybranego materiału (ceramika, metal…) w tej formie.

Rysunek 1. Korona stomatologiczna wydrukowana w 3D (technika traconego wosku)

Bezpośrednia produkcja odbudów i protez stomatologicznych w 3D

Dzięki drukowi 3D możliwe jest wykonywanie licówek, koron i mostów tymczasowych z biokompatybilnych żywic. Odbudowy te są doskonale dopasowane do jamy ustnej pacjenta dzięki wysokiej precyzji skanu 3D i drukarek 3D żywicznych SLA lub DLP.
Należy jednak zauważyć, że nie jest jeszcze możliwe bezpośrednie drukowanie 3D stałych koron lub protez stomatologicznych z żywicy lub ceramiki.
Metalowe wytwarzanie addytywne umożliwia bezpośrednią produkcję koron, mostów i implantów stomatologicznych, a także metalowych części szkieletowych oraz bazy kompletnych protez ruchomych.

Jaka technika druku 3D do jakiego zastosowania stomatologicznego

Zastosowanie Technika
Szablony chirurgiczne SLA

Protezy tymczasowe SLA
Aparaty ortodontyczne, interceptory, szyny stomatologiczne, modele SLA

Chirurgia szczękowo-twarzowa (genioplastyka, rinoplastyka, epitezy) i ortodoncja: szablony osteotomii i szablony repozycyjne, np. ortochirurgia Le Forta, rekonstrukcja żuchwy… SLA

Bazy kompletnych protez ruchomych

FDM
Metalowy szkielet częściowych protez ruchomych Metalowe wytwarzanie addytywne

4 Zalety, wady i perspektywy

Dziś w pracowniach protetycznych często spotyka się współistnienie rozwiązań subtraktywnych i addytywnych w strategii cyfrowego przepływu pracy.
Zastosowanie druku 3D, jako uzupełnienia klasycznych metod frezowania, niesie ze sobą wiele korzyści.

Zdematerializowany i uproszczony proces produkcji stomatologicznej

Tradycyjnie protezy były efektem współpracy lekarza dentysty i technika dentystycznego. Pojawienie się technologii cyfrowych rewolucjonizuje tę klasyczną organizację, całkowicie dematerializując procesy pracy.
Ci dwaj uczestnicy świata stomatologii wpisują się w ten sposób w proces modernizacji swoich zaawansowanych narzędzi, zachowując jednocześnie swoje know-how, które pozostaje kluczowe.
Stosując wytwarzanie addytywne, można uprościć łańcuch produkcji dzięki przepływowi cyfrowemu, zoptymalizować warunki oraz skrócić cykle produkcji protez i form stomatologicznych, a tym samym delikatne etapy pracy ręcznej.

Szybkość produkcji protez metodą druku 3D

Od cyfrowego wycisku stomatologicznego po produkcję w druku 3D, w pełni cyfrowy proces trwa zaledwie kilka godzin zamiast tradycyjnych kilku dni. Skrócone terminy produkcji pozwalają w niektórych przypadkach sprowadzić pacjenta tylko raz.
Poprzez skrócenie czasu pracy człowieka zastosowanie wytwarzania addytywnego umożliwia przekierowanie go na pracę o wysokiej wartości dodanej i znaczne zwiększenie produktywności.

Opłacalność druku 3D dla gabinetu stomatologicznego

ROI druku 3D jest znaczący, co wyjaśnia jego przyjęcie przez dużą liczbę lekarzy dentystów i techników dentystycznych na całym świecie.
Dziś ponad 50% francuskich pracowni protetycznych jest wyposażonych w skanery 3D, maszyny frezujące, a 20% w drukarki 3D, co pozwala im zwiększyć obroty o 70%.
Produkcja poprzez dodawanie materiału jest bardzo opłacalna, ponieważ kilka protez można drukować jednocześnie, co pozwala na ekonomię skali w zakresie czasu i kosztów.

Precyzja elementów stomatologicznych drukowanych w 3D

Techniki produkcji poprzez dodawanie materiału zapewniają większą precyzję.
Jakość produkowanych elementów nie ustępuje jakości elementów wytwarzanych tradycyjnymi metodami branży stomatologicznej.
Główną zaletą druku 3D jest jego zdolność do produkcji elementów spersonalizowanych i wykonanych na miarę.

Zalety druku 3D w stomatologii dla pacjenta

Łączne zastosowanie technik cyfrowych pozwala produkować spersonalizowane urządzenia i protezy stomatologiczne w rekordowym czasie, co zwiększa komfort pacjenta, ale także skuteczność jego leczenia.

Wpływ ekologiczny druku 3D w stomatologii

Technologie addytywne są znane z niskiego zużycia energii. Są mało zanieczyszczające i wywierają mniejszy wpływ na środowisko.
Materiały, które wykorzystują, są zazwyczaj biodegradowalne i przetwarzalne, a więc bardziej zrównoważone.

Wady i ograniczenia druku 3D w stomatologii

Choć technologie 3D mają istotne zalety, ich przyjęcie może przestraszyć niektórych praktyków od dawna przyzwyczajonych do pracy metodami tradycyjnymi.
Przejście na cyfryzację wymaga bowiem zaufania do tych procesów. Przekonani dentyści i technicy dentystyczni muszą zaopatrzyć się w niezbędny sprzęt, którego użytkowanie wymaga nowej organizacji i logiki pracy, a także szkolenia w zakresie obsługi oprogramowania i urządzeń.

Perspektywy i przyszłość druku 3D w stomatologii

SmartTech Publishing wyjaśnia, że rozwiązania druku 3D na żywicy o cenie poniżej 5000 USD odegrają kluczową rolę we wzroście druku 3D na rynku stomatologicznym.
Firma szacuje, że w ciągu ostatnich dwóch lat Formlabs zwiększył swój udział w rynku ponad 20-krotnie dzięki drukarce 3D Form 2 i certyfikowanym żywicom stomatologicznym.
SmarTech twierdzi, że w ciągu najbliższych dziesięciu lat wytwarzanie addytywne stanie się główną metodą produkcji wszystkich odbudów stomatologicznych, obejmując docelowo całą gamę protez stomatologicznych, a w szczególności metalowe wytwarzanie addytywne powinno odegrać ważną rolę w tym sektorze, zwłaszcza w produkcji bezpośrednich implantów metalowych.
Raport szacuje, że do 2024 roku zewnętrzny druk 3D w metalu do produkcji tych implantów przekroczy miliard dolarów.

5 Podsumowanie

Druk 3D z całym arsenałem swoich technik i materiałów zadomowił się w branży stomatologicznej dzięki elastyczności produkcji, efektywności, szybkości i precyzji.
Techniki addytywne pozwalają zoptymalizować procesy produkcji protez i różnych aparatów stomatologicznych, od dawna zdominowane przez technologię frezowania, bez uszczerbku dla końcowej jakości produktów.
Ich główną zaletą jest produkcja urządzeń na miarę, co stanowi główne wyzwanie w medycynie, a szczególnie w stomatologii.
Wszystkie dane pokazują, że rozwój rynku stomatologicznego jest obiecujący i pozwala maksymalnie wykorzystać techniki cyfrowe.

6 Najczęściej zadawane pytania dotyczące druku 3D w stomatologii

Jaka jest cena drukarki 3D do protez stomatologicznych?

Cena drukarki 3D do stomatologii zależy od technologii. Żywiczne drukarki SLA/DLP z segmentu podstawowego (Formlabs, SprintRay) zaczynają się od około 3 000 do 5 000 €. Modele profesjonalne wysokiej precyzji dla pracowni protetycznych mieszczą się w przedziale 10 000–30 000 €. Systemy metalowego wytwarzania addytywnego dla implantów i szkieletów przekraczają 100 000 €.

Czy można wykonać ząb w 3D?

Tak, można wykonywać tymczasowe korony, mosty i protezy stomatologiczne w druku 3D z biokompatybilnych żywic. Ostateczne protezy ceramiczne nie są jeszcze bezpośrednio drukowalne w 3D, ale technika traconego wosku pozwala na utworzenie wydrukowanej formy do odlewania materiału końcowego. Metalowe wytwarzanie addytywne umożliwia natomiast bezpośrednią produkcję koron i implantów metalowych.

Jaka jest cena skanu 3D stomatologicznego?

Skan wewnątrzustny 3D (wycisk optyczny) kosztuje pacjenta od 50 do 150 €. Inwestycja gabinetu w skaner wewnątrzustny mieści się w przedziale 15 000–40 000 € w zależności od modelu. Koszt ten szybko się zwraca dzięki wyeliminowaniu wycisków fizycznych, zmniejszeniu błędów i przyspieszeniu przepływu cyfrowego.

Jaka jest cena panoramicznego zdjęcia stomatologicznego 3D?

Panoramiczne zdjęcie stomatologiczne 3D (cone beam lub CBCT) kosztuje pacjenta od 60 do 200 € w zależności od obszaru objętego badaniem i praktyka. Dla gabinetu inwestycja w cone beam, taki jak I-MAX 3D XPRO od Owandy stanowi niezbędne wyposażenie do planowania implantacyjnego i chirurgii nawigowanej – dwóch obszarów, w których druk 3D wnosi bezpośrednią wartość dodaną.