Как выбрать 3D-принтер для стоматологической клиники или лаборатории

Аддитивное производство становиться неотъемлемым этапом в цифровой стоматологии. Применение 3D-печати улучшает качество конечных изделий, снижает затраты, оптимизирует рабочий процесс. Это логичный выбор для стоматологических клиник и зуботехнических лабораторий. Рынок 3D-решений постоянно расширяется, аддитивные технологии становится все доступнее. Мы перевели с английского и дополнили статью с сайта dental.formlabs.com, чтобы облегчить читателю выбор 3D-принтера для стоматологии.

Источник: dental.formlabs.com

В данном руководстве рассмотрены различные технологии 3D-печати, подходящие для стоматологии, и те критерии, которые помогут определить, какой именно 3D-принтер выбрать, — вы узнаете, чем отличаются аналоговые и цифровые рабочие процессы и что потребуется для внедрения 3D-печати в ваш бизнес.

Содержание

• Технологии 3D-печати для стоматологии
• Оборудование для стоматологических клиник
  • 3D-принтер Formlabs Form 3B
  • 3D-принтер Formlabs Form 3B+
• Как оценить стоматологические 3D-принтеры
  • Точность и детализация
  • Простота использования
  • Стоимость 3D-принтеров и окупаемость инвестиций
  • Материалы и программное обеспечение
  • Скорость и пропускная способность
• Цифровая стоматология и 3D-печать

Технологии 3D-печати для стоматологии

Сейчас в стоматологической клиниках и в лабораториях широко распространены две технологии 3D-печати: лазерная стереолитография (SLA) и цифровая светодиодная проекция (DLP). Есть и другие методы 3D-печати, но они редко применяются в стоматологии и детально описаны в других наших статьях.

В процессе стереолитографии, под воздействием лазерного луча, происходит послойное отверждение определенных участков жидкой фотополимерной смолы, налитой в ванну принтера. В стоматологическом 3D-принтере Formlabs Form 3B применяется современная модификация SLA — технология стереолитографии с низким усилием отрыва (LFS). Благодаря тому, что слой при подъеме печатной платформы легко отделяется от дна ванны, снижается напряжение между слоями, в результате принт получается четким и точным, с повышенным качеством поверхности и краев.

Технология DLP использует те же химические процессы, что и SLA и LFS, но смолу отверждает не лазер, а проектор или УФ-светодиоды, излучение которых проходит сквозь LCD-матрицу.

Стереолитография с низким усилием отрыва (LFS):

DLP-проекция (DLP):

Источник: dental.formlabs.com

Принцип работы SLA, LFS и DLP 3D-принтеров довольно похож. Процессы различаются между собой по качеству принтов и устройству принтеров, доступным материалам, затратам и другим факторам, зависящим не столько от технологии, сколько от конкретной модели принтера.

Прозрачный элайнер выполнен с помощью термоформования на 3D-печатной модели челюсти, изготовленной на стоматологическом 3D-принтере FormlabsForm 3B.
Источник: dental.formlabs.com

Оборудование для стоматологических клиник

В эффективности применения цифровых технологий в стоматологии можно убедиться на опыте одной из европейских компаний. Об этом мы рассказали в этой статье. Некоторые производители 3D-оборудования открывают направления по изготовлению принтеров для стоматологических лабораторий. Одна из таких компаний — Formlabs.

3D-принтер Formlabs Form 3B

Formlabs Form 3B — производительный 3D-принтер для стоматологии, пришедший на смену второму поколению Form. Работает на базе новой технологии формирования слоев Low Force Stereolithography (LFS: стереолитография с низким усилием отрыва).

Совмещенный с параболическим зеркалом лазер обеспечивает высокую точность копии. Встроенные в ванну миксеры улучшают стабильность печати благодаря тщательной очистке рабочей зоны и перемешиванию фотополимера. 20 встроенных сенсоров дают возможность создавать идеальные условия для печати.

Фото: formlabs.com

Плюсы:

• Увеличенный сенсорный экран высокого разрешения.

• Световые и звуковые уведомления для удобства мониторинга работы устройства.

• Доступ к удаленному запуску печати.

• Улучшенное определение ошибок печати.

• Возможность замены большинства компонентов пользователем.

Минусы:

• Сравнительно высокая цена.

• Не позволяет выполнять построение габаритных объектов.

Узнайте больше о Formlabs Form 3B в подробном видеообзоре.

3D-принтер Formlabs Form 3B+

Form 3B+ — продвинутый 3D-принтер, разработанный специально для организаций здравоохранения, в частности для зуботехнических лабораторий. С его помощью можно оперативно изготовить разные модели: зубные коронки, инструменты, хирургические шаблоны и прочее.

Form 3B+ работает со всеми SLA-материалами, рекомендуемыми компанией-изготовителем Formlabs, оптимизирован для печати биосовместимыми и стерилизуемыми филаментами. Процесс печати базируется на улучшенной технологии LFSTM и Quick Release.

Фото: formlabs.com

Плюсы:

• Улучшенная система поддержек — все вспомогательные элементы легко отделяются.

• Ускоренная печать первых слоев.

• Предварительный нагрев и спящий режим.

• Печать в широком диапазоне температур.

• Повышенная оптическая четкость детали за счет оптимального совмещения слоев.

Минусы:

• Относительно высокая стоимость.

Узнайте больше о Formlabs Form 3B+.

Как оценить стоматологические 3D-принтеры

Точность и детализация

Изготовление высококачественных, точных конечных изделий — самая важная задача для любой стоматологической клиники и зуботехнической лаборатории. К сожалению, не все 3D-принтеры могут обеспечить требуемый уровень качества, точности и аккуратности. К тому же надо учесть, что при сравнении различных стоматологических 3D-принтеров не стоит ограничиваться изучением их технических спецификаций.

Некоторые производители вводят в заблуждение потенциальных покупателей с помощью не соответствующих действительности технических характеристик. Чаще всего они называют высоту слоя, размер лазерного пятна или размер пикселя «точностью», даже если эти данные не оказывают прямого влияния на точность конечных деталей. К тому же, когда большинство компаний указывает единственное число для точности (скажем, 50 или 75 микрон), они чаще всего имеют в виду верхний предел разрешения принтера.

Основные единицы, описывающие SLA и DLP принтеры, представлены в разном формате, что затрудняет сравнение различных типов машин по числовым спецификациям. Источник: dental.formlabs.com

По сути, детализация и точность зависят от множества различных факторов: качества 3D-принтера, технологии 3D-печати, печатных материалов, программного обеспечения, постпечатной обработки и от того, насколько хорошо откалиброваны все эти системы. Надежнее всего оценивать стоматологический 3D-принтер по конечным печатным изделиям.

Всегда сравнивайте заявленные данные о точности печати с данными сканирования реальных напечатанных образцов. Более того, попросите напечатать бесплатный образец или закажите деталь по вашему собственному дизайну, чтобы проверить, насколько качество печати соответствует заявленному.

Исследование точности модели полного зубного ряда со штампиками, напечатанными на LFS 3D-принтере Form 3B. Стоматологические 3D-принтеры могут печатать высококачественные изделия с превосходной посадкой и воспроизводимыми результатами по индивидуальному заказу. Источник: dental.formlabs.com

Простота использования

Удобство использования 3D-принтера — еще один фактор, заслуживающий внимания при выборе, ведь вам и вашей команде придется научиться пользоваться оборудованием и ежедневно его обслуживать. Попробуйте узнать, насколько легко освоить новый 3D-принтер: просмотрите видео онлайн, посетите выставку, задайте вопросы отделу продаж или расспросите коллег.

К счастью, большинство современных настольных SLA и DLP 3D-принтеров спроектированы интуитивно понятно, так что сотрудники клиник и лабораторий могут легко разобраться с процессом печати.

Обратите внимание на то, какое обслуживание понадобится принтеру, как с ним придется взаимодействовать. Например, благодаря автоматическому дозированию смолы в SLA и LFS 3D-принтерах Formlabs, вам не придется гадать, хватит ли ее для печати изделия.

Некоторые принтеры поставляются с проприетарным программным обеспечением для подготовки 3D-моделей к печати. Например, для 3D-принтеров Formlabs предусмотрена программа PreForm. Некоторые производители предлагают использовать готовые решения. Набор функций зависит от программного инструмента, например — PreForm предлагает настройку печати в один клик и большой набор ручных настроек для управления оптимизацией плотности, размером поддержек, толщиной адаптивного слоя и функциями экономии материала и времени.

PreFrom можно скачать бесплатно для тестирования функций.

Напечатанным по технологиям SLA, LFS и DLP 3D-моделям требуется постобработка. Сначала детали необходимо промыть в растворителе, для удаления избытка смолы. Биосовместимые детали зубов, как и другие фотополимерные принты, для обретения полной прочности требуют также и последующего отверждения, “запекания” — дозасветки ультрафиолетом. Formlabs предлагает решения Form Wash для промывки и Form Cure для “запекания”, которые автоматизируют эти этапы, позволяют экономить время, а также без существенных усилий поддерживать производственную среду в чистоте.

Наконец, в зависимости от дизайна, некоторые принты необходимо очистить от опорных конструкций. Formlabs Form 3B печатает поддержки с уменьшенным размером контакта с деталью, которые почти не оставляют следов после удаления. Это значительно облегчает постобработку и снижает расходы на нее.

В самом начале эпохи 3D-печати принтеры делали много неудачных принтов, и чуть ли не половина срока эксплуатации приходилась на обслуживание машин. Принтеры последнего поколения гораздо надежнее. По отзывам пользователей 3D-принтеров Formlabs, из миллионов отпечатков, сделанных на десятках тысяч машин, количество успешных принтов выше 95 %.

Стоимость 3D-принтеров и окупаемость инвестиций

Когда вы внедряете новую технологию, необходимо, чтобы она была финансово оправданной для вашего бизнеса, приносила прибыль.

Например, если клиника сама печатает хирургические шаблоны или стоматологические модели для изготовления термоформованных элайнеров, то затраты могут снизиться на 75-95 %, по сравнению с аутсорсингом, изготовлением этих изделий сторонними лабораториями. Этого достаточно, чтобы окупить 3D-принтер за несколько недель, а потом многократно вернуть его стоимость за последующие годы эксплуатации.

Более конкретные сроки окупаемости будут зависеть от объемов печати и конечной стоимости услуг в вашей клинике, а как посчитать их, для стоматологического бизнеса в России, узнайте из нашей статьи о производстве элайнеров.

При сравнении различных решений для стоматологической 3D-печати нужно учесть:

• первоначальные затраты, включая стоимость принтера, расходы на обучение, настройку и, возможно, программное обеспечение;
• эксплуатационные расходы — расходные материалы, электричество, рабочее время сотрудников;
• расходы на обслуживание и ремонт.

Попробуйте интерактивный инструмент Formlabs для расчета затрат на деталь и времени выполнения заказа при помощи 3D-печати, а также для сравнения экономии времени и затрат с другими методами производства.

Материалы и программное обеспечение

Профессиональный 3D-принтер — один из самых универсальных инструментов, применяемых в современной стоматологии, а ключ к этой универсальности — специальные материалы.

Выбор материала зависит от модели принтера. Продвинутые системы способны производить высокоточные модели коронок и мостов, хирургические шаблоны и формы для литых и штампованных протезов, биосовместимые стоматологические продукты для длительного применения, такие как шины и фиксаторы, ортодонтические инструменты — прозрачные элайнеры и фиксаторы Хоули, которые изготавливаются путем термоформования на 3D-печатных моделях.

Стоматологические 3D-принтеры обеспечивают экономически эффективное цифровое производство широкого спектра стоматологических изделий по индивидуальным параметрам. Источник: dental.formlabs.com

Некоторые 3D-принтеры работают только с “родными” проприетарными материалами, что несколько сужает выбор. Другие могут использовать также материалы, изготовленные сторонними производителями.

При использовании сторонних материалов важно убедиться, что они обеспечат клинически приемлемое качество и точность. Кроме того, использование биосовместимых материалов на не аттестованных для этого 3D-принтерах нарушает требования по применению. Такие нюансы лучше выяснить заранее, чтобы знать, какие риски несет ваш бизнес, используя непроверенные 3D-принтеры и материалы.

Хирургические шаблоны напечатаны на стоматологическом 3D-принтере FormlabsForm 3B.
Источник: dental.formlabs.com

Производители регулярно выпускают новые материалы с новыми свойствами, поэтому весьма вероятно, что принтер, который вы покупаете сегодня, сможет в ближайшем будущем создавать все больше и больше видов стоматологических изделий.

Скорость и пропускная способность

Важно учитывать не только скорость печати 3D-принтера, но и его производительность. Скорость печати для SLA, LFS и DLP 3D-принтеров в целом сопоставима.

Поскольку проектор экспонирует слой целиком, скорость печати каждого слоя по технологии DLP постоянна, то есть общее время печати зависит от высоты принта.

SLA и LFS 3D-принтеры создают каждую деталь с помощью лазера, то есть — скорость печати будет варьироваться, от слоя к слою.

Обычно SLA и LFS 3D-принтеры быстрее печатают один принт или мелкие детали, а DLP 3D-принтеры быстрее печатают несколько изделий, заполняющих большую часть печатной платформы.

При выборе принтера DLP, возможно, придется выбирать между разрешением и объемом рабочей области. Маленький DLP 3D-принтер быстро печатает, но на печатной платформе размещается небольшое количество деталей. Принтер с большим объемом сборки печатает больше деталей одновременно, но зачастую с более низким разрешением, так что может не подходить для печати моделей терапевтической стоматологии или хирургических шаблонов, которым требуется повышенная точность.

SLA и LFS 3D-принтеры совмещают все эти опции в одной машине, предлагая стоматологам решать, будут ли они оптимизировать разрешение, скорость или пропускную способность — в зависимости от конкретного случая.

Пропускная способность и стоимость 3D-печатных изделий на стоматологическом 3D-принтере Form 3B:

Использовать ли один 3D-принтер с большим объемом печати, или группу небольших аппаратов, — также важно определиться заранее.

Второй вариант снижает первоначальные затраты. Купив одну недорогую машину, лаборатория может протестировать методы работы с ней, прежде чем расширить производство с учетом спроса. Это позволяет платить за оборудование тогда, когда это необходимо, вместо того, чтобы делать медленно окупающиеся крупные инвестиции в условиях стремительно меняющегося рынка. Кроме того — когда принтеров несколько, снижается риск простоев, — если одна машина нуждается в обслуживании или занята, можно запустить печать для следующего заказа на другой.

Парк принтеров позволяет параллельно выполнять 3D-печать по различным заявкам, обеспечивая баланс производственных потребностей и снижать риски за счет избыточности. Источник: dental.formlabs.com

Цифровая стоматология и 3D-печать

Несколько лет назад стоматологические 3D-принтеры были доступны только самым крупным зуботехническим лабораториям, теперь они широко распространены во многих лабораториях и стоматологических клиниках.