Uno sguardo dietro le quinte della stampa 3D: dall’idea alla stampa finita

La stampa 3D nel settore dentale è stato uno dei temi di tendenza dell’IDS 2019, nel corso della quale abbiamo assistito a vivaci discussioni sulla precisione, la velocità e i vantaggi e svantaggi della stampa 3D in odontotecnica. Legga la prima parte della serie di articoli riguardanti gli scenari, i vantaggi e lo stato attuale della stampa 3D nel laboratorio odontotecnico.

Intervista con il maestro odontotecnico Tobias Specht, Direttore di GBU Labside Digital, e con Jörg Ebert, Senior Research Associate presso Ivoclar Vivadent.

Sig. Specht, dove si colloca oggi la stampa 3D nei laboratori odontotecnici? E quali sono le ragioni a favore dell’accesso alla stampa 3D?

Tobias Specht: Siamo praticamente all’inizio. Anche se la digitalizzazione sembra essere già in atto nella maggior parte dei laboratori odontotecnici, questo non è del tutto vero.

Negli ultimi anni, tuttavia, abbiamo notato un aumento significativo nell’uso di scanner intraorali negli studi dentistici. Ciò ha portato anche ad un aumento dei file digitali nel laboratorio, che devono essere ulteriormente elaborati con software CAD. Per questo motivo, soprattutto per i laboratori più piccoli si presenta la necessità di accedere al mondo digitale per continuare a lavorare con i dentisti e rimanere competitivi.

Sempre più laboratori che hanno già avviato il workflow digitale non inviano più il progetto CAD per la fresatura, ma lo producono internamente. Ma non tutti gli oggetti presentano una geometria adatta alla fresatura. I modelli ne sono un valido esempio. Grazie ai progressi della stampa 3D, tuttavia, in futuro sarà possibile produrre tutti gli oggetti autonomamente.

Come posizionerebbe la stampa 3D rispetto alla fresatura? Quali sono, secondo Lei, i vantaggi della stampa in odontecnica?

Tobias Specht: Possedere una fresatrice non preclude in alcun modo possedere anche una stampante 3D. Piuttosto, la stampa 3D è vista come un’integrazione alla fresatura. Il meglio dei due mondi, per così dire.

Come già accennato in precedenza, per alcuni oggetti, grazie alla loro struttura, la stampa fornisce risultati migliori rispetto alla fresatura. Anche il consumo di materiale durante la stampa può essere notevolmente inferiore rispetto alla fresatura. Ad esempio, durante la fresatura di placche di svincolo, è necessario rimuovere una quantità piuttosto elevata di materiale dal grezzo in PMMA per realizzare il progetto desiderato. La stampa, invece, richiede soltanto l’impiego della quantità di materiale necessaria per la placca e le strutture di supporto.

Se le capacità richieste alle fresatrici per la realizzazione di corone e ponti in zirconio o cromo-cobalto aumentano a tal punto da, ad es., non essere più in grado di fresare modelli, placche e cera, vale la pena acquistare una stampante più economica anziché un’altra fresatrice per preservare le capacità produttive della fresatrice.

Un ulteriore vantaggio della stampa rispetto alla fresatura può essere anche il risparmio di tempo. Durante la fresatura ogni corona viene lavorata separatamente. Quando si stampa, invece, è possibile stampare contemporaneamente il numero di oggetti consentito dalle dimensioni della piattaforma di costruzione. Il processo di realizzazione, almeno con la tecnologia DLP, non dipende dal numero di oggetti, ma soltanto dall’altezza del pezzo da costruire.

Odontoiatria ed odontotecnica digitali: Il mondo dentale in evoluzione

Sig. Ebert, il Sig. Specht ha appena citato la tecnologia DLP. Può fornirci una panoramica delle tecnologie utilizzate nella stampa 3D e quando è stata sviluppata?

Jörg Ebert: L’inizio della stampa 3D è attribuito al Dr. Hideo Kodama, che aveva depositato un brevetto per una stampante 3D già nel 1980.

L’uso della stampa 3D nel settore dentale si è affermato con la diffusione della digitalizzazione e lo sviluppo di opportune soluzioni software, che soddisfano sia l’indicazione che le nuove metodiche. In sostanza, nella scelta della tecnologia occorre rispondere a tre domande:

• Di quale materiale e/o di quali proprietà dei materiali ho bisogno, tenendo conto dei requisiti dei dispositivi medici?
• Quali esigenze di precisione, qualità superficiale o estetica devono essere soddisfatte?
• Qual è o quale vorrei che fosse il mio livello di produttività?

Ad esempio, le strutture metalliche vengono realizzate direttamente tramite tecnologia SLM (selective laser melting, fusione laser selettiva). In questo caso, le dimensioni e i costi dell’impianto sono concepiti in base ai centri di produzione. La variante più economica viene realizzata indirettamente attraverso la tecnica di fusione a cera persa. In questo caso, le prime stampanti erano vere e proprie stampanti a cera, che lavoravano secondo un processo che prevede il deposito strato dopo strato. Il maggiore svantaggio risiedeva nel fatto che erano necessarie diverse ore per produrre un unico restauro.

Grazie al Dr. Kodama, è la stereolitografia a mostrare il percorso evolutivo di maggiore durata. Questa tecnologia è stata oggetto di continui sviluppi in diverse varianti, come la stereolitografia laser (SLA) o la tecnologia di proiezione digitale (DLP). Oggi, almeno per i polimeri, è il processo più all’avanguardia tra tutti i processi avanzati per prodotti di alta precisione.

Ivoclar Vivadent ha presentato all’IDS 2019 anche una stampante 3D che sarà disponibile nel prossimo futuro. Quale tecnologia utilizza?

Jörg Ebert: La PrograPrint PR5 è una stampante stereolitografica basata sulla tecnologia DLP. DLP è l’acronimo di “digital light processing” e offre vantaggi decisivi rispetto alla stereolitografia laser, come ad es. l’aumento della velocità grazie all’esposizione superficiale. Abbiamo compiuto un ulteriore passo avanti nello sviluppo e abbiamo combinato in modo ottimale le informazioni digitali alle condizioni fisiche dell’hardware e alle proprietà chimiche del materiale.

Può spiegare meglio questo concetto?

Jörg Ebert: Di sicuro avrà già notato che, in una torcia elettrica, ruotando la parte superiore della lampada la luminosità può essere elevata al centro e diminuire nell’area del bordo, oppure può risultare all’incirca la stessa ovunque, ma meno intensa. Dovevamo anche concentrare la nostra attenzione: per ottenere una polimerizzazione rapida e precisa, occorre rispettare i requisiti di uguale luminosità e di massima luminosità - oltre a un’immagine nitidissima. L’esperienza pratica ha dimostrato che nella maggior parte dei casi non è necessario disporre di questa quantità massima di luce nell’intero campo di esposizione durante il processo di costruzione. Ne abbiamo ricavato una nuova strategia: si esegue il calcolo della potenza luminosa uguale e massima in modo specifico alla slice. In questo modo viene garantito che ogni strato di stampa sia stampato nella migliore qualità possibile. Allo stesso tempo è possibile garantire una precisione costante, indipendentemente dal fatto che gli oggetti siano posizionati al centro o ai bordi della piattaforma. Abbinando i nostri materiali alla risoluzione dell’area di costruzione di soli 49 µm nel piano, i fattori di messa in scala per la compensazione del ritiro e altri fattori, si ottiene una deviazione media < 20 µm e una deviazione standard < 50 µm.

Un’ulteriore chiave di questo successo risiede nel sistema globale, poiché anche la pulizia e il post-curing influiscono sulla precisione. Ad esempio, un processing successivo non coordinato può avere effetti negativi sulla precisione dimensionale e sull’accuratezza degli oggetti stampati.

Quali sono i vantaggi e i punti di forza di questa tecnologia rispetto ad altre tecnologie?

Jörg Ebert: Dopo un’approfondita analisi, la decisione è stata chiaramente presa a favore della stereolitografia, in quanto offre enormi vantaggi in termini di precisione e velocità rispetto ad altre tecnologie.

Perseguendo l’obiettivo di sviluppare un intero sistema, abbiamo individuato un ulteriore vantaggio nella possibilità di fondare il nostro sviluppo interno su una base tecnologica all’avanguardia.

Infine, ma non meno importante, l’approccio sistematico ha certamente creato un valore aggiunto, fornendo al cliente un modernissimo dispositivo di post-curing a LED, perfettamente coordinato non soltanto con i materiali ProArt Print, ma anche con i compositi Ivoclar Vivadent. Anche il solido know-how nel settore dei materiali fotopolimerizzabili è stato, naturalmente, un grande vantaggio per lo sviluppo del prodotto.