品牌资讯
最“in”的模型制作方式——3D打印系统
发布时间:2016-11-24 09:51:00  来源:复星牙科
分享到:


随着基于计算机辅助设备/计算机辅助制造(cad/cam)技术在牙科生产制造过程中的建立,其中的“模型制作”填补了数字化工作流程中的一项重要空白。本文将介绍3d打印机varseo(德国贝格公司)的各项功能,同时着重探讨其对牙科技工室的优势所在。高级牙科技师maxi findeiβ、工学硕士dennis wachtel和高级牙科技师roman tschuprunow将以其宝贵的技工室日常工作经验对本文加以补充。



数据记录决定了技工室与临床之间的很大一部分沟通。这在一个离不开数字化技术的行业中已不是一个趋势,而是在很多情况下已经成为了现实。数字化印模数据、数字化比色、数码肖像照片、数字化x线片等等都说明了数字化不只局限于cad/cam。相反地,cad/cam修复体制作仅仅是一条长价值链额开端,这当中牙科技工室是一个重要的环节。到目前为止,模型制作仍是数字化流程中的一项空白,大多数情况下需要采用间隙的方式来弥补。现在,专为牙科应用而开发的3d打印机varseo开辟了新的前景。对于牙科技工室而言,他们可以借此以简单的方式将临床提供的数字化扫描和印模数据转化为一个实体模型:结构清晰、细节再现且尺寸精准。


█ 数字化流程链的第一步




数据采集是数字化流程链的第一步。虽然数字化口内印模仍未成为标准,口内扫描仪还未真正广泛地进入市场,但是这一技术为临床开辟了极大的发展空间。不难想象,在未来口内数字化数据采集或将成为义齿修复中的核心要素。这些优点足以使人们相信数字化印模系统会成为一个重要的数据采集工具。许多技工室都为此做了相应的准备,正如高级牙科技师maxi findeiβ所说:“我们是一家数字化亲和型的牙科技工室。我们的许多客户已经在工作中使用了口内扫描仪,我们当然也希望他们的订单能在我们技工室完成。因此,我们需要以快速的途径获得实体模型,3d打印技术正符合我们的需求。”


█ 数字化印模后将做什么?


数字化口内数据采集的一项很大的优势在于,数据可以直接从口内传输到设计软件中。昂贵繁琐的周转过程、印模材料和石膏模型将会被取代。基于在口内获取的数据,可以进行基底架设计并完成机械加工,此外还能理想地制作出实体模型。通过标准化操作,可以提高效率和最终的质量。原则上,也可以将印模数据发送给一个外部的加工中心,在那里制作出模型。此外,模型还可以借助一台五轴铣削设备被铣削出来。但相对而言,这种削减方法意味着较高的材料消耗,而这违背了许多牙科技师追求可持续经济效益的初衷。德国贝格(bego)公司通过varseo 3d打印机,向牙科技工室提供了一种面向未来的数字化模型制作方式。

图片2 varseo3d打印机

图片3 在软件中对虚拟模型进行“修整”


█ 利用varseo制作模型


至于为何决定使用3d技术,findeiβ回答道:“我们希望能够对临床的口内印模数据做进一步的处理。”至今为止有三种方式,但都不能令人满意:


  1   无模型下由cad/cam直接加工出修复体。由于咬合面与邻面接触点的关系该方法不被我们接受。

  2   将数据传输给外部服务商。但因为时间关系对我们来说也不是一个好的选择。

  3   将模型从自制的石膏块上铣削出来这以为着材料损耗高,此外对铣削设备也不利。最经济的解决方法就是有一台技工室用的高性价比3d打印机。


参与了3d打印机varseo研发的贝格公司产品管理部门负责人dennis wachtel表示:“模型制作一直以来都是数字化流程链中一个棘手环节。varseo系统使我们弥补了这一缺憾。牙科技工室能够直接处理临床发过来的印模数据。这套将打印机、材料、软件工具和售后服务协调在一起的组合,实现了对模型、垫、印模托盘、种植导板以及cad/cast(铸造)支架的经济而快速的加工。”在设备交付时,贝格公司还会提供给技工室一套专门开发的3shape/bego嵌套软件cambridge,它独立于设计软件,可以处理开放的stl数据。因此可以覆盖所有技工室用cad/cam系统,并确保接口的相容性。简单地通过一个u盘就可以完成数据的传输。作为另一种选择,也可将打印机与技工室的网络连接。

“值得强调的是其独特的简便易用的材料罐系统。牙科技师在数秒钟内即可完成材料的更换。与其它传统系统相比,这是varseo的一项优势”,wachtel强调说。基于这种封闭的罐装系统,可以使材料受污染以及树脂受到不必要光照的风险降至最低。该树脂能够被避光保存于罐中。“每个工作步骤和应用都经过了缜密的思考而被相互地协调在一起,并很好地被融入到牙科技工室的整个工作流程当中。此外,该打印机还具有一流的外观,由于它相对较小的体积而几乎可以被安置在技工室的任何位置”,findeβ说道。


图4 暴露出预备体的边缘。

图片5和6 在虚拟牙合架上将上下颌模型对位在一起。模型可以分别被打印出来并对位到一起。作为另一种选择,也可以将对在一起上下颌模型打印出来。

图7 软件也可以为模型生成单个的代型。


█ 工作原理


工作步骤对于牙科技师来说毫不复杂。技工室从临床获得数据,并将其导入软件中。几个步骤之后便可以开始打印。在一个盛有液态合成树脂(varseowax模型)池的罐内根据需要的形状加工出模型。varseo是基于立体光固化成型的方法(sla-stereolithografie)并利用数字化光处理过程(dlp-digital light processing)通过现代曝光技术来完成打印。借助紫外线投射在液体材料的表面,逐层固化形成物体。被照射的材料层凝固,形成的物体固定在上端可移动的柱塞上。一个机械臂牵引模型向上达到相应的厚度层。而后重复聚集液态材料并光照下一层。

在模型被逐层打印出来时,修复体也可以同时被设计出来。打印层厚度每次为50μm,打印速率为20mm/h,如果层厚度是100μm,速率则为40mm/h.可以接受同时打印多个模型。打印的时间原则上与每个打印过程中被打印件的数量无关。打印完毕后,进行最后的光固化以及在乙醇溶液池中对被打印件进行清洁。通过model builder软件(3shape)中的虚拟架可以将上下颌模型对位在一起,这样便可以在设计修复体时检查咬合关系,此外也可以为模型制作单个的可拆卸代型。


█ 对打印模型的要求


“在技工室的日常工作中,我们需要经济而又快速的制作实体模型的方法。由cad/cam加工出来的修复体可以通过该模型的辅助检查咬合关系和邻面接触点。除了相应的精度与模型质量外,我希望打印出来的模型的尺寸也是稳定的”,findeiβ强调指出。模型应当具有耐磨性的易加工性,而且还能够抵抗化学物质(比如分离剂)。“牙科技工室所需要的精度只能由一台具有高分辨率的3d打印机来实现。低分辨率将使构造(比如面或者预备体边缘)精度显著下降”,wachtel说道:“varseode 的分辨率为+/-25μm,更确切的说是508dpi,远远超过了低分辨率的打印机。”打印出来的模型精确、细节清晰并拥有毫无瑕疵的几何形状。

varseo打印系统目前可以加工五种材料,在不远的将来,材料组合将拓展到八种合成树脂。一种光固化的丙烯酸基树脂材料被用于制作模型。打印出来的模型为不透明的米色,符合牙科技师喜爱的石膏颜色。由于其不透明,因此镜反射与光反射均不影响后续的工作。模型对外部的影响不敏感,能够毫无问题地融入到正常的生产制造过程中。此外,因为数据能够在软件中被存储,所以在任何时间都可以再打印出来一个新模型。

findeiβ将她至今的工作经验做了总结:“首先让人感到不寻常的是,一个打印出来的模型在手感上与传统石膏模型不同,但结果却是好的。临床过来的印模数据我们可以直接进行加工,因而从这种高效率的工作过程中获利。”wachtel具体说道:“打印的模型还无法替代石膏模型,因为至少现阶段送到技工室的主要还是传统印模。我们贝格公司作为技工室的亲密合作伙伴,借助我们的打印机为他们提供一份有意义的途径来应对不断变化的口内数据处理问题。从数字化印模数据生成实物模型的这种可能性能够提升客户的满意度并未我们赢得新客户群。”

图8 细节清晰、大小精确并拥有精准的几何形状——打印出来的模型为制作修复体提供极佳的工作基础。

图9 液状的合成树脂位于材料罐内,被打印的模型将在罐内获得其预期的形态。


█ 潜能获得认可!现在呢?


3d打印的可能性是宽广的。数字模型仅是其众多应用之一(例如个性化印模托盘、垫、种植导板、铸造支架)。至于是否将这些加工外包给一个制作中心,还是投入自己的3d打印机来完善技工室的设备配置,需要技工室自己来决定。

是否购置varseo来拓展技工室的日常工作?受过训练的贝格专家可以给予个性化的经济估算,并与技工室共同商议,就技工室的加工范围和规模等进行成本效益分析。若决定选择购置varseo打印机,技工室的技师将获得贝格公司的深入培训。培训将提供3d打印机的特别课程。有资质的高级牙科技师凭借其强大的牙科技术背景来传授具有很高实用价值的专业知识。

作为讲师团队中一员的高级牙科技师roman tschuprunow阐述了培训精髓:“在贝格公司的培训中心,针对不同的目标群体提供各种不同层次的培训项目——从预备技师、高级技师考试的准备课程开始,到传统的铣削技术和三维体验课程,以及3shape铸造支架设计的专家课程。我们深知,虽然cad/cam技术改变了技工室的工作流程,但牙科技术的基础知识未变。已奠定的专业知识并不能被机器所取代,因此,对年轻牙科技师的培训与对成熟的牙科技师在数字化过程理解方面的培训同样重要。”贝格提供的培训课程也包含了3d打印的入门课程及其重要的相关基础知识。接受培训的人讲了解varseo的工作原理并掌握应用经验和使用时的安全性。


█ 结论


“这种添加式的制造方法是面向未来的、节约资源且高度精密的”findeiβ说。无论是自己的技工室加工还是外包给其他的经销商或技工所,都能够能借助3d打印技术应对不断变化中的口腔义齿修复需求。模型制作至今被视为技工室内部数字化加工过程链中的一个缺口,如今它可以通过varseo来弥补。该设备的性价比对于牙科技工室来说是可接受的。通过质量管理的支持,实现了错误来源的最小化以及工作流程的标准化。最后,对于在数码世界游刃有余的年轻技师来说,通过这类的科技革新会使他们对牙科技师这一职业更加有兴趣。



◎ 内容来源:dew zahntechnik