Cad cam технологии. Протезирование зубов

Предлагаем Вашему вниманию проект автоматизации зуботехнической лаборатории, основанный на самых передовых технологиях, применяемых в стоматологии - cadcam (cad cam) системы. Применение данной технологии в вашей практике поможет вам выиграть в конкурентной борьбе за счёт повышения качества изделий и скорости их изготовления.

Проект включает:

• поставку необходимого оборудования - 3D-сканер, станок с ЧПУ
• программное обеспечение DentCad, (система для проектирования зубных протезов)
• программное обеспечение DentMill (система изготовления готового протеза по модели, выполненной в DentCad)
• полную настройку комплекса
• обучение специалистов
• помощь во внедрении и последующее гарантийное и консультационно-техническое сопровождение.

Схема автоматизированной организации работы, позволяющая быстро изготовить суперточные и суперпрочные зубные протезы по техноллогии CAD/CAM:

Цель - Получение электронных данных для моделирования изделия в CAD-системе DentCAD

Шаг 1 Слепок. Гипсовая модель Получение слепка полости рта выполняется точно так же, как и при традиционных методиках зубопротезирования. С полученного слепка изготавливается гипсовая модель челюсти пациента

Шаг 2 Сканирование Главной целью этого шага является получение цифровых данных, на основе которых будут построены электронные трехмерные модели требуемых изделий (коронки, протезы, мосты и т.д.). Оцифрованные данные сохраняют в формате STL.

Для сканирования модели используется специальный лазерный сканер для стоматологии - Iscan_D102i фирмы Imetric (Швейцария). Это очень простой прибор, не требующий дополнительной квалификации.
Основные характеристики сканера Iscan_D102i

• Габаритные размеры - 500 x 540 x 520 мм
• Вес - 15 кг.
• Время сканировани> - 2 сек. Время сканирования зависит от мощности компьютера и от настроек качества сканирования
• Электропитание - 110-220 Вольт, 50/60 Гц
• Потребляемая мощность - 50 Вт

При ограниченном бюджете, мы рекомендуем приобрести сканнер D62i. Это облегченный вариант сканнера Iscan_D102i. Сканирует до 5 элементов за 1 скан. Функциональности сканнера достаточно для работы в DentCAD и DentCAD Plus. Со врменем, при необходимости есть возможность апгрейда прибора до Iscan_D102i, благодаря чему появляется возможность сканировать 16 элементов(полная челюсть), а также импланты: - добавляется другая калибровочная пластина, - меняются крепления и держатели для сканируемого объекта, - ПО сканера поддерживает сканирование полной челюсти. Iscan_D102i обладает достаточной функциональностью для сканирования с целью последующей работы в DentCAD PRO.

Гипсовая модель в фиксирующем приспособлении сканера. Полностью автоматизированная, 2х осевая система.

Результатом сканирования и основой работы для DentCAD является трехмерная компьютерная геометрическая модель (в виде STL-файла) участка полости рта, на котором планируется установить зубной протез.

Ввод данных пациента
и получение изображений

Определение поврежденных зон
и их типа, например, мост.
Картинки подбираются
в соответствии с типом изделия

Законченная после
сканирования модель
экспортируется в STL формате

Шаг 3 CAD Трехмерное моделирование (3D) в системе DentCAD. Полученный на шаге 2 STL-файл импортируют в CAD систему DentCAD . Она предназначена для создания компьютерных моделей коронок, протезов, мостов и т.д. с последующей их передачей в CAM систему DentMILL для программирования обработки заготовки на станке с ЧПУ. Система DentCAD была разработана специально для стоматологов, в ней используется соответствующая терминология и удобный интуитивный интерфейс. Программа ориентирована на неопытного в использовании CAD-систем пользователя.

На этом шаге стоматолог должен выбрать из базы данных DentCAD наиболее подходящий по форме зуб и доработать его средствами DentCAD до нужной формы. Поставляемая с DentCAD база данных содержит модели коронок под каждый зуб. Для редактирования геометрии используется интуитивно понятные функции скульптурного моделирования. В процессе моделирования можно масштабировать компьютерную модель, чтобы в процессе спекания компенсировать усадку и получить коронку максимально точных размеров.

Простой и удобный
интерфейс построен
на мастерах

Зуб выбирается из библиотеки.
Его размер
автоматически изменяется

Соединительные звенья
создаются автоматически,
но являются
редактируемыми элементами

Существует возможность
изменять крайние и
центральные сечения,
положение и форму
звеньев

Система DentCAD состоит из нескольких функциональных разделов:

• DentMAN : управление проектом. Постановка задания и импорт данных извне. Гибкая в конфигурировании система управления данными предназначена для контроля над ходом выполнения заказа на всех этапах, включая 3D-сканирование, моделирование и производство
• DentSCAN : интерфейс для получения данных с 3D сканера. На данный момент поддерживаются сканеры Imetric (Швейцария). Программа для управления специализированным бесконтактным 3D-сканером и первичной обработки отсканированных данных
• DentCAD : собственно, проектирование зубных замещений. Специализированная CAD-система, предназначенная для быстрого и точного 3D-моделирования всех типов зубных протезов.
• DentCHECK : проверка полученной модели на соответсвие заданным производственным стандартам (допуски, поднутрения и т.д.)

Компания Delcam предлагает различные версии программы DentCAD , которые отличаются по функциональному набору инструментов:

• DentCAD - создание простых и анатомических коронок и мостов, восковых моделей и язычных дуг ортодонтических протезов
• DentCAD Plus - Расширенная версия. Добавлены: раздельные (спрессовываемые) коронки, анатомические и частичные вкладки и накладки
• DentCAD Pro - Версия с самым полным набором инструментов: помимо всех вышеперечисленных функций также возможно проектировать абатменты индивидуальной формы и балочные конструкции.

Шаг 4 CAM Программирование обработки в системе DentMILL. После проработки геометрии изделий в системе DentCAD , полученные данные передаются в CAМ систему DentMILL . Она предназначена для программирования обработки изделий на станках с ЧПУ. В CAM-системе DentMILL генерируются траектории обработки, которые посредством постпроцессора переводятся на понятный станку «язык» - в управляющую программу. Благодаря 15 летнему опыту работы компании в области программирования станков с ЧПУ, в DentMILL пользователь получает высокоэффективные и надежные траектории быстро и легко. Эта программа, также как и DentCAD , ориентирована на неопытных пользователей, не имеющих опыта работы с CAМ системами и программирования станков с ЧПУ.

Мощные стратегии обработки
генерируются автоматически

Встроенная библиотека
заготовок и материалов

Автоматическая
раскладка изделий
на заготовке

Особое внимание к
обработке кромке шейки

C точки зрения пользователя, DentMILL - очень простой в освоении и эксплуатации продукт, обладающий интуитивным дружественным интерфейсом. На основе заложенных в него методик, DentMILL сам автоматически назначит наиболее подходящие стратегии и режимы обработки, поэтому даже неопытный пользователь может быть уверен в хорошем стабильном результате. DentMILL позволяет изготавливать на фрезерном станке с ЧПУ зубные протезы с очень высокой точностью и хорошим качеством внешней поверхности. Также необходимо задать размеры и тип заготовки, а затем рационально разместить на ней обрабатываемые изделия. Все остальные действия по подготовке управляющей программы DentMILL выполнит в автоматическом режиме. Таким образом, DentMILL может с успехом эксплуатироваться персоналом без глубоких специальных познаний в области механообработки и опыта работы со станками с ЧПУ.

Шаг 5 Обработка протезов на станке с ЧПУ Полученные из DentMILL управляющие программы отправляют на станок с ЧПУ. В предлагаемом вам комплексе cadcam (cad cam) применяется вертикально-фрезерный 4-х координатный станок с числовым программным управлением (ЧПУ) Roland (Япония) специально ориентированный на использование в зубопротезных лабораториях. Возможна поставка 5-ти координатного станка. Наши специалисты подберут станок, наиболее подходящий по своим техническим характеристикам для решения именно ваших задач.

Изготовление протеза из оксида циркония. Станок Roland.

Для целей стоматологического кабинета на станок устанавливается автоматическая смена инструмента и поворотная ось, что позволяет выполнять в автоматическом режиме четырехосевую обработку.
Основные характеристики станка CAMM-3 MDX-540А

• Обрабатываемые материалы: пластики, дерево, цветные металлы
• Габаритные размеры -ширина x длина x высота: 745 x 995 x 858 мм
• Вес - 102 кг.
• Электропитание - 220 Вольт
• Потребляемая мощность - До 1 КВт
• Шпиндель - 12000 об/мин; 60000 об/мин (при установке высокоскоростного шпинделя)
• Интерфейс - USB
• Размеры обрабатываемого диска - 15-100 мм

Для создания стоматологического центра, способного вытачивать протезы не только из оксида циркония, но и из титана и спеченного циркония (с целью минимизации неточности протеза, в связи с усадкой материала в процессе термической обработки), используются более мощные фрезерные станки, например, Rodes.

Изготовление протеза из титана. Станок Rodes.

Шаг 6 Спекание Термическая обработка полученных изделий.

Открытые CAD/CAM системы - новые технологии - новые возможности в стоматологии

Традиционная технология изготовления зубных протезов (коронки, мосты) базируется на технологии литья. В основе протезов лежит литой металл, который может покрываться керамикой. В последнее время во всем мире все большее распространение получают протезы из оксида(ZrO2) и диоксида циркония . Практически, это разновидность керамики. Преимуществом циркониевых протезов является их эстетический вид и прочность. Не имея металлического каркаса, протез имеет более естественный вид и цвет. Абсолютная инертность оксида циркония предопределяет уверенное отсутствие аллергических реакций, которые могут иметь место при изготовлении протезов из металла. Но оксид циркония не может быть получен литьем. В сыром виде брусок оксида циркония представляет собой легкообрабатываемый материал, напоминающий мел. После спекания в печи при температуре около 1350 градусов С, материал приобретает высокую прочность и твердость, характерную для керамики. При спекании материал имеет усадку, из-за чего исходные размеры коронки уменьшаются, т.е. традиционные способы ручного изготовления циркониевых протезов не пригодны. Изготовление таких протезов стало возможным с внедрением компьютерных технологий CAD/CAM.

Компания Delcam предлагает специализированное решение для стоматологов. Это решение базируется на открытой CAD/CAM (cadcam) системе , которая состоит из двух основных модулей. Delcam DentCAD - специализированная система моделирования зубных мостов и коронок. Delcam DentMILL - специализированная система для подготовки управляющей программы для изготовления зубных мостов и коронок на станках с ЧПУ. Это решение успешно используется во многих стоматологических клиниках и лабораториях по всему миру и конкурирует с так называемыми «закрытыми» системами, ранее доминировавшими в этой сфере, давая пользователям возможность сэкономить значительные средства на выборе поставщиков оборудования (3D сканеры, фрезерные станки) и расходных материалов. А это в свою очередь делает CAD-CAM решения от компании Delcam более доступными для клиник, а, значит, и для пациентов.

Преимущества автоматизации зуботехнической лаборатории по технологии CAD/CAM:

• Применяя современные cad-cam технологии, вы значительно сокращаете сроки изготовления коронок. Моделирование протеза в CAD системе занимает всего несколько минут. Автоматическое создание траектории обработки в CAM системе также экономит время работы зубных техников
• Максимально сокращены подгонка и доработка коронок при применении cadcam (cad cam) технологии, в том числе за счет предварительного учета усадки материала при спекании (получаем готовую коронку, абсолютно точно соответствующую сканированному оттиску).
• Оптимизация рабочего времени специалистов - сокращение их рутинной работы, высвобождение рабочего времени для решения других задач.
• Отказ от привлечения третьих организаций для изготовления коронок.
• Обработка коронок не только из оксида циркония (ZrO2), но также из других материалов (оксид алюминия, титан). Выбор станка с ЧПУ определяет перечень материалов, которые будут доступны вам для изготовления протезов по технологии cadcam (cad cam). Обработку оксида циркония поддерживают все специализированные станки для стоматологии. Если вам необходимо обрабатывать другие материалы, мы подберем для вас наиболее подходящий станок.

CAD/CAM технологии в ортопедической стоматологии

к.м.н., стоматолог-ортопед Ервандян Арутюн Гегамович

С момента изобретения человеком компьютера настала новая эра в науке, технике и просто в жизни человека. В то время как большинство людей способны использовать компьютерную технику максимум для общения в социальных сетях, скайпе и совершения онлайн покупок, другие уже давно используют компьютеры для совершения сложнейших математических измерений, 3D проектирования, программирования, изучения сопротивления материалов и усталостных нагрузок, а также в области CAD/CAM технологий. CAD/CAM - это аббревиатура, которая расшифровывается как computer-aided design/drafting и computer-aided manufacturing , что дословно переводится как компьютерная помощь в дизайне, разработке и компьютерная помощь в производстве, а по смыслу - это автоматизация производства и системы автоматизированного проектирования / разработки.

С развитием технологий, ортопедическая стоматология также прошла эволюция от времён бронзового человека, когда привязывались искусственные зубы золотой проволокой к соседним зубам, до современного человека, который использует технологию CAD/CAM.

(112.11 КБ) 3142 просмотра

В момент появления CAD/CAM, основными технологиями изготовления коронок и мостовидных протезов были старая и имеющая много недостатков технология штамповки и пайки, более перспективная и передовая технология литья и менее распространённые технологии, также лишённые недостатков штамповки и пайки, сверхпластичная формовка и спекание. С другой стороны, две последние технологии можно применять для очень ограниченного количества материалов, например, сверхпластичную формовку только для титана. CAD/CAM технология лишена всех недостатков, присущих технологиям литья, например, усадки, деформации, в том числе и при извлечении отлитых коронок, мостовидных протезов или их каркасов. Отсутствует опасность нарушения технологии, например, перегрева металла при литье или повторное использование литников, что приводит к изменению состава сплава. Отсутствует усадка каркаса после нанесения керамической облицовки, возможная деформация при снятии восковых колпачков с гипсовой модели, поры и раковины при литье, непролитые участки и т.д.. Основным недостатком технологии CAD/CAM является высокая себестоимость, что не позволяет широко внедриться этой технологии в ортопедическую стоматологию. Первоначальная технология CAD/CAM представляла из себя компьютер с необходимым программным обеспечением на котором производилось трёхмерное моделирование несъёмного протеза с последующим компьютерным фрезерованием с точностью до 0.8 микрон из цельного металлического или керамического блока.

Соответственно, расходными материалами для данной процедуры становились дорогостоящие блоки и фрезы, в основном твёрдосплавные. Благодаря дальнейшей эволюции CAD/CAM технологии, на смену компьютерному фрезерованию пришла технология 3D печати, которая позволила уменьшить себестоимость и дала возможность изготавливать объекты любой формы и сложности, которые невозможно было произвести до этого ни одной из существующих технологий. Например, благодаря 3D печати можно изготовить цельный полый объект с любой формой внутренней поверхности. Применительно к ортопедической стоматологии, можно изготовить полое тело протеза, что позволит не уменьшая прочности конструкции уменьшить его вес.

В свою очередь технологию 3D печати в стоматологии можно разделить на три ветви.
Первая ветвь - это 3D печать воском, например, каркаса мостовидного протеза, с последующим литьём. Фактически этот способ является более совершенной технологией моделирования конструкций протезов с присущими ей всеми недостатками литья. Т.е. можно смоделировать на компьютере и напечатать из воска идеальный каркас, но при литье опять столкнуться со всеми проблемами, присущими литью. Таким образом, данная технология устраняет все недостатки моделирования каркаса из воска, но не устраняет недостатки технологии литья.
Вторая ветвь - это 3D печать пластмассой. Данная технология позволяет получить как разборные модели челюстей, каркасы из беззольной пластмассы для литья, так и готовые протезы, например коронки или мостовидные протезы из композита, а также напечатать съёмные протезы.

В свою очередь 3D печать пластмассы производится двумя способами:

• Терпомечать пластмассы
• Светополимеризационная печать пластмассы

Термопечать можно использовать для 3D печати термопластами, например, съёмных протезов или же для печати беззольной пластмассой. Светополимеризационную печать можно использовать для печати как коронок из композитов, так и каркасов из беззольной пластмассы, съёмных протезов из акрилатов и полиуретана.

Технология термопечати воска и пластмассы схожи и чем-то похожи на принцип печати обычного цветного струйного принтера. Материал разогревается до температуры плавления и микрокаплями наносится, но в отличии от цветного струйного принтера, который печатает только в двух проекция 3D принтер печатает в трёх проекциях и соответственно не краской, а твёрдыми материалами. Благодаря нанесению материала микрокаплями достигается полная компенсация усадки материала.

Светополимеризационная печать похожа на термопечать и отличается только тем, что материал не нужно разогревать, так как он уже жидкий, а затвердевание т.е. полимеризация происходит под действием света синего спектра 445-470 нм.

Кардинально другой принцип используется при 3D печати металлом. Принцип заключается в нанесении одинарного слоя металлического порошка на подложку и спекание или точнее микросварку лазером микроскопических зёрен металла в необходимых участках слоя. После этого наносится сверху ещё один одинарный слой порошка металла, так же производится микросварка лазером микрозёрен металла уже не только между собой, но и с нижним слоем.

Таким образом, послойно печатается трёхмерный объект из металла. После завершения печати готовый металлический объект извлекается из порошка. Оставшийся порошок можно использовать повторно. Данная технология представляет из себя безотходное производство, которое в конечном счёте приводит к уменьшению себестоимости конструкции. А благодаря применению компьютерных технологий достигается высокие качество и точность порядка 1-10 микрон. Предлагаем вашему вниманию видеоролик о 3D печати металлом.
https://www.youtube.com/watch?v=qvl_O1M5Ykk
Такой же принцип печати используется при печати гипсом, только вместо лазера используется связующий агент, так называемый клей, соединяющий частички гипса. Однако печать гипсом не нашла применения в стоматологии, так как модели начали печатать из пластмассы.
Полная версия статьи

CAD/CAM в переводе с английского - системы автоматизированного проектирования/автоматизированного производства (САПР). Используется с 80-х годов в обрабатывающей промышленности по производству прецизионных станков, различных деталей и автомашин. За последние пару десятков лет системы CAD/CAM технологии все шире используются в стоматологии и зуботехнической практике.

CAD/CAM технологии используются стоматологами и зуботехническими лабораториями в совокупности с безметалловыми материалами для изготовления фрезерованных керамических коронок, цельнокерамических мостов, виниров и вкладок. Технологии CAD/CAM так же используются в стоматологии при изготовлении абатментов для стоматологических имплантатов.

Так как различные материалы и инновационные технологии, применяемые для CAD/CAM-систем улучшались в течение многих лет, на данный момент появились качественные зубные реставрации, которые широко используются стоматологами и зубными техниками при протезировании зубов. Сегодня зубные реставрации изготовленные с помощью CAD/CAM технологии имеют лучшие показатели прилегания, они более прочные и имеют более естественный вид (разноцветные и полупрозрачные, похожие на естественные зубы) чем зубные протезы, изготавливаемые без применения компьютерного моделирования и производства.

Этапы использования CAD/CAM систем в зуботехнических лабораториях

CAD/CAM технологии доступны для зуботехнической практики то это позволяет лаборантам и зубным техникам проектировать реставрации прямо в компьютерной программе.

1. На первом этапе в CAD/CAM-системе компьютер отображает 3-х мерное изображение восстанавливаемого зуба или нескольких зубов, полученное путем сканирования оптическим сканером. Кроме того, 3-D изображения можно получить путем сканирования традиционной модели, полученной из обычных слепков.
2. Полученные 3-D изображения используются в специальном программном обеспечении для моделирования и окончательной доработки реставрации. Количество времени, которое требуется технику, зависит от его мастерства, имеющего практического опыта и сложности всего процесса лечения. В одних случаях этот процесс может занять всего несколько минут. В других - может потребоваться полчаса или даже более, чтобы гарантировать безупречное качество конечной работы.
3. После окончания моделирования разработанная коронка, вкладка, накладка, винир или мост фрезеруется из цельного куска керамического материала на специальном компьютерном станке (шлифовальная камера).
4. Что бы придать зубному протезу более естественный вид он может быть покрыт керамикой.
5. На предпоследнем этапе заготовка помещается в печь и обжигается.
6. После обжига и затвердевания материала реставрация окончательно шлифуется и полируется.

Преимущества CAD/CAM технологий

Исследования и опыт показывают, что современные фрезерованные зубные CAD/CAM-реставрации прочнее, чем работы, выполненные без систем автоматизированного проектирования и автоматизированного производства. Они имеют более длительные период службы.

Одним из преимуществ CAD/CAM технологии является то, что стоматология имеющая нужное оборудование имеет возможность предложить пациенту восстановить зуб за один визит.

CAD/CAM стоматологические системы, такие как CEREC, могут использоваться для изготовления вкладок, коронок или виниров всего за один визит к стоматологу.

Если ваш стоматолог имеет возможность изготовить протез с помощью CAD/CAM технологии, то для пациента это отличная возможность не делать традиционных слепков и обойтись всего одним визитом в лабораторию. Ещё одним плюсом является то, что пациенту лишь однократно поставят местную анестезию для подготавливаемых зубов. Исключением из этой ситуации является цельнокерамический мост, так как он создается в лабораторных условиях с использованием CAD/CAM технологии. Цельнокерамические реставрации в виде моста требуют повторного посещение клиники для его установки. В таких случаях будет необходима временная реставрация.

Тонкости использования CAD/CAM-систем в стоматологии

CAD/CAM технологии - это не замена профессионализма, точности и таланта стоматологов и зубных техников. Используя автоматизированное проектирование и производство стоматологи непременно обязаны быть высоко квалифицированы в создании первоначального препарирования зубов; стоматологи и техники должны быть точными при создании цифрового оттиска и образа реставрации.

Также важна точность и мастерство, с которым зубные техники моделируют будущие протезы. Это особенно важно и имеет решающее значение для предотвращения будущих повреждений зуба. Например, плохо спроектированные коронки, виниры, вкладки и накладки могут оставлять пространства между зубами или между зубом и реставрацией. Это может привести к повышенному риску развития инфекции или болезни.

В каких случаях применяют CAD/CAM системы в стоматологии

Стоит отметить, что не каждый случай протезирования можно выполнить с помощью CAD/CAM-систем. Только стоматолог может определить, возможно ли использовать компьютерные технологии для работы с каждым конкретным случаем. Кроме того, несмотря на улучшение эстетики материалов, используемых сегодня при CAD/CAM производстве, пациенты могут обнаружить, что некоторые CAD/CAM реставрации выглядят слишком непрозрачными или ненатуральными.

В зависимости от варианта реставрации стоматолог может предложить более примитивные методы изготовления, которые включают в себя большее число манипуляций для точности изготовления и подгонки. Поэтому пациенты должны обсуждать каждый конкретный случай и свои предпочтения со своим стоматологом. Только врач-стоматолог может принять окончательное решение в методике и технологиях протезирования, основанное на тщательном обследовании.

Стоимость CAD/CAM реставрации

Цельнокерамические реставрации, в том числе изготовленные в зуботехнической лаборатории с использованием CAD/CAM технологии, имеют высокую стоимость. Однако, в некоторых случаях дороговизна используемых материалов идет в счет клиники или лаборатории и не отражается в счете пациента.

Окончательная цена за протез, изготовленный с помощью САПР может варьироваться от нескольких тысяч до несколько десятков тысяч рублей.

Смотрите также Please enable JavaScript to view the

к.м.н., стоматолог-ортопед Ервандян Арутюн Гегамович

Дата публикации — 4.10.2015

С момента изобретения человеком компьютера настала новая эра в науке, технике и просто в жизни человека. В то время как большинство людей способны использовать компьютерную технику максимум для общения в социальных сетях, скайпе и совершения онлайн покупок, другие уже давно используют компьютеры для совершения сложнейших математических измерений, 3D проектирования, программирования, изучения сопротивления материалов и усталостных нагрузок, а также в области CAD/CAM технологий. CAD/CAM — это аббревиатура, которая расшифровывается как computer-aided design/drafting и computer-aided manufacturing , что дословно переводится как компьютерная помощь в дизайне, разработке и компьютерная помощь в производстве, а по смыслу — это автоматизация производства и системы автоматизированного проектирования / разработки.

С развитием технологий, ортопедическая стоматология также прошла эволюция от времён бронзового человека, когда привязывались искусственные зубы золотой проволокой к соседним зубам, до современного человека, который использует технологию CAD/CAM. В момент появления CAD/CAM, основными технологиями изготовления коронок и мостовидных протезов были старая и имеющая много недостатков технология штамповки и пайки, более перспективная и передовая технология литья и менее распространённые технологии, также лишённые недостатков штамповки и пайки, сверхпластичная формовка и спекание. С другой стороны, две последние технологии можно применять для очень ограниченного количества материалов, например, сверхпластичную формовку только для титана. CAD/CAM технология лишена всех недостатков, присущих технологиям литья, например, усадки, деформации, в том числе и при извлечении отлитых коронок, мостовидных протезов или их каркасов. Отсутствует опасность нарушения технологии, например, перегрева металла при литье или повторное использование литников, что приводит к изменению состава сплава. Отсутствует усадка каркаса после нанесения керамической облицовки, возможная деформация при снятии восковых колпачков с гипсовой модели, поры и раковины при литье, непролитые участки и т.д.. Основным недостатком технологии CAD/CAM является высокая себестоимость, что не позволяет широко внедриться этой технологии в ортопедическую стоматологию. Первоначальная технология CAD/CAM представляла из себя компьютер с необходимым программным обеспечением на котором производилось трёхмерное моделирование несъёмного протеза с последующим компьютерным фрезерованием с точностью до 0.8 микрон из цельного металлического или керамического блока.

Соответственно, расходными материалами для данной процедуры становились дорогостоящие блоки и фрезы, в основном твёрдосплавные. Благодаря дальнейшей эволюции CAD/CAM технологии, на смену компьютерному фрезерованию пришла технология 3D печати, которая позволила уменьшить себестоимость и дала возможность изготавливать объекты любой формы и сложности, которые невозможно было произвести до этого ни одной из существующих технологий. Например, благодаря 3D печати можно изготовить цельный полый объект с любой формой внутренней поверхности. Применительно к ортопедической стоматологии, можно изготовить полое тело протеза, что позволит не уменьшая прочности конструкции уменьшить его вес. Уникальность технологии 3D печати можно увидеть на видео.

В стоматологии способ 3D печати зависит от печатаемого материала и поэтому саму технологию условно можно разделить на несколько ветвей:

1. Печать воском
2. Печать пластмассой
3. Печать металлом
4. Печать гипсом/керамикой

Первая ветвь — это 3D печать воском. Она относится к технологии термопечати, т.е. воск нагреваясь переходит в жидкое состояния, и соответственно в таком состоянии покапельно наносится. После нанесения остывает и переходит в твёрдое состояние. Фактически этот способ является более совершенной технологией моделирования конструкций протезов с присущими ей всеми недостатками литья. Т.е. можно смоделировать на компьютере и напечатать из воска идеальный каркас, но при литье опять столкнуться со всеми проблемами присущими литью. Таким образом данная технология устраняет все недостатки моделирования каркаса из воска, но не устраняет недостатки технологии литья.

Вторая ветвь — это 3D печать пластмассой. Данная технология позволяет получить как разборные модели челюстей, каркасы из беззольной пластмассы для литья, так и готовые протезы, например, коронки или мостовидные протезы из композита, а также напечатать съёмные протезы.

В свою очередь существует два метода 3D печати пластмассой:

1. Терпомечать
2. Светополимеризационная печать

Термопечать можно использовать для 3D печати термопластами, например, съёмных протезов или же для печати беззольной пластмассой. Светополимеризационную печать можно использовать для печати как коронок из композитов, так и каркасов из беззольной пластмассы, съёмных протезов из акрилатов и полиуретана.

Технология термопечати воска и пластмассы схожи и чем-то похожи на принцип печати обычного цветного струйного принтера. Материал разогревается до температуры плавления и микрокаплями наносится, но в отличии от цветного струйного принтера, который печатает только в одной плоскости, 3D принтер печатает в трёх плоскостях и соответственно не краской, а твёрдыми материалами. Благодаря нанесению материала микрокаплями достигается полная компенсация усадки материала. Кроме этого существует ещё один способ термопечати пластмассой, при котором пластмассовая проволока нагревается и непрерывно подаётся на поверхность печатаемого объекта (FDM 3D печать). Такая технология самая дешёвая и распространённая в мире, но в стоматологии не нашла широкого распространения, так как не обладает высокой точностью.

Более совершенным методом термопечати является технология выборочного термического спекания «SHS » (Selective Heat Sintering). Подробное описание метода представлено в разделе «3D печать металлом».

Фотополимерная печать

Существует 2 способа фотополимерной 3D печати пластмассой в стоматологии:

1. Стереолитографическая 3D печать (SLA)

Струйная фотополимерная 3D печать (MJM)

Светополимеризационная (фотополимерная) печать похожа на термопечать и отличается только тем, что материал не нужно разогревать, так как он уже жидкий, а затвердевание т.е. полимеризация происходит под действием света синего спектра 455-470 нм.

Стереолитографическая печать (SLA)

Кардинально другой принцип используется в технологии стереолитографической печати. Суть метода заключается в печати в ванне наполненной фотополимерной пластмассой или композитом. В отличие от остальных методов печати при этом методе печать производится сверху вниз и печатаемый объект находится в перевёрнутом состоянии. У многих читателей возникнет вопрос, а как же можно печатать в ванне наполненной фотополимерным материалом, так как должно произойти отверждение всего материала, находящегося в ванне. Всё до гениальности просто. Дело в том, что платформа на которой начинается выращивание печатаемого объекта погружается в толщу фотополимерного композита, не доходя 6-20 мкм до дна (зависит от принтера), т.е. остаётся прослойка фотополимерного материала толщиной 6-20 мкм и соответственно в нужных местах отверждается только эта прослойка. После отверждения платформа поднимается вверх, отрывая отвердевший полимер от дна ванны, затем повторно погружается не доходя 6-20 мкм полимеризованной частью до дна. Таким образом опять создаётся прослойка неотверждённого фотополирмерного материала между дном ванны и уже напечатанным слоем. Процесс повторяется столько раз, сколько слоёв необходимо напечатать для полной готовности объекта.

Преимуществами технологии стереолитографической печати являются:

1. Высокая точность;
2. Высокая разрешающая способность;
3. Гладкая поверхность.

Недостатками стереолитографической печати являются:

1. Возможность печати только одним цветом;
2. Фоновая засветка фотополимера, так как небольшая мощность светового излучения рассеивается в общей массе фотополимера. Таким образом часть фотополимерного материала портится, что приводит к увеличению себестоимости печати;
3. Ограниченный ресурс ванной. Из-за того, что полимер должен постоянно отрываться от дна ванны, её изготавливают из силикона или аналогичного материала, и со временем она выходит из строя, соответственно требует замены;
4. Ограниченный ресурс дорогостоящего лазера.

Третья ветвь – 3D печать металлом. Суть метода заключается в точечном оплавление металлического порошка лучом до получения однородной структуры. Существует несколько способов 3D печати металлом:

1. DMD «прямое осаждение металла » (Direct Metal Deposition);
2. LDT «технология лазерного напыления » (Laser Deposition Technology);
3. LCT «технология лазерного наплавления » (Laser Cladding Technology);
4. LFMT «технология лазерного свободноформенного производства » (Laser Freeform Manufacturing Technology);
5. LMD «лазерное осаждение металла » (Laser Metal Deposition);
6. LMF «лазерное сплавление металла » (Laser Metal Fusion);
7. SLS «выборочное лазерное спекание » (Selective Laser Sintering);
8. DMLS «прямое лазерное спекание металлов » (Direct Metal Laser Sintering);
9. SLM «выборочное лазерное плавление » (Selective Laser Melting);
10. LC «лазерная фокусировка » (LaserCusing);
11. EBM «электронно-лучевое плавление » (Electron Beam Melting);
12. SHS «выборочное термическое спекание » (Selective Heat Sintering).

Технология выборочного лазерного спекания (SLS ) была изобретена Карлом Декардом и Джозефом Биманом из Университета Техаса (Остин, США) в середине 1980-х.
Технология выборочного лазерного плавления (SLM ) была изобретена Вильгельмом Майнерсом и Конрадом Виссенбахом из Института лазерной техники (ILT) Общества Фраунгофера (Ахене, Германия) совместно с Дитером Шварце и Маттиасом Фокеле из компании F&S Stereolithographietechnik GmbH (Падерборн, Германия) в 1995 году.

Все эти методы можно использовать в стоматологии. Условно их можно разделить на две группы, отличающиеся только методом нанесения порошка металла. К первой группе относятся методы подачи порошка с одновременной микросваркой. Ко второй группе относятся методы нанесения слоя порошка с последующей микросваркой порошка.

I группа методов 3D печати металлом.

Метод 3D печати методом прямого осаждения металла (DMD ) очень похож на методику лазерной сварки с применением порошка. Суть метода представлена на схеме.

Лазерный луч точечно нагревает участок и туда же подаётся аэрозоль порошка металла в среде инертного газа. Под действием лазера происходит оплавление порошка и переход в жидкую фазу, которая после охлаждения затвердевает. Затем процесс повторяется и таким образом покапельно наслаивается металл. В случае лазерной сварки всё делает зубной техник в ручном режиме. При 3D печати процесс контролируется компьютером, поэтому он производится максимально быстро и точно.

DMD , LFMT , LMD , LDT и LCT методы ничем не отличаются, единственное отличие в том, что LDT и LCT методы применяются для реставрации повреждённых объектов, например, при истирании.

II группа методов 3D печати металлом.

При послойном методе производится нанесении слоя металлического порошка, имеющего микроскопическую толщину (10-50 мкм), на подложку и спекание или точнее микросварка лазером в среде инертного газа микроскопических зёрен металла в необходимых участках слоя. После этого наносится сверху ещё один слой порошка металла, и производится микросварка лазером микрозёрен металла уже не только между собой, но и с нижним слоем.

Микросварка металлического порошка

Таким образом, послойно печатается трёхмерный объект из металла. После завершения печати готовый металлический объект извлекается из порошка. Оставшийся порошок можно использовать повторно. Данная технология представляет из себя безотходное производство, которое в конечном счёте приводит к уменьшению себестоимости конструкции. А благодаря применению компьютерных технологий достигается высокие качество и точность порядка 1-10 микрон. Точность метода ограниченна только диаметром лазерного луча и размером микрозёрен печатаемого материала. Но необходимо помнить, что чем выше точность печати, тем медленнее производиться печать. Предлагаем вашему вниманию видеоролик о 3D печати металлом в стоматологии.

Отличием SLS (выборочное лазерное спекание) от DMLS (прямое лазерное спекание металлов) заключается в том, что второй метод можно применяется только для печати металлом. А методом SLS можно применять для печати любым термопластом. SLS от SLM отличается только тем, что в первом случае производится спекание, а во втором — плавление порошка. Данное отличие является условным, так как при спекании также происходит плавление металла, а отличие названия и описания метода связано с коммерческими моментами. Тоже касается и метода LC и LMF . Поэтому разделение всех этих методов является надуманным, хотя по данным создателей технологий SLS и DMLS плотность печатаемого объекта может регулироваться при использовании этих методов печати.
Электронно-лучевое плавление (EBM ) отличается от остальных методов тем, что вместо лазерного луча применяется электронный луч (пучок) высокой мощности, а сама печать производится в условиях вакуума.
Выборочное термическое спекание (SHS ) отличается от остальных методов тем, что вместо лазерного или электронного луча используется термоголовка. Благодаря этой технологии возможно создание 3D принтеров маленького размера. Но недостатком технологии является низкая температура печати и поэтому она может быть применена только для печати легкоплавкими металлами и термопластами.

Четвёртая ветвь – 3D печать гипсом/керамикой. Принцип печати гипсом похож на технологию SLS , только вместо лазера используется связующий агент, так называемый клей, соединяющий частички гипса или керамики. Однако печать гипсом не нашла применения в стоматологии, так как модели начали печатать из пластмассы. Печать керамикой является перспективной и позволит печатать каркасы или готовые конструкции коронок и мостовидных протезов.

Использование статьи в библиографическом списке «Ервандян, А.Г. CAD/CAM технологии в ортопедической стоматологии [Электронный ресурс] / Арутюн Гегамович Ервандян, 4.10.2015. –