Richiesta: Produzione additiva nella tecnologia dentale
Parte 1: stampa 3D nella sinterizzazione laser
Quello che solo fino a pochi anni fa era quasi inimmaginabile, spesso sotto il nome di Industria 4.0, oggi è diventato realtà: la produzione additiva. Non passa un giorno senza che si senta parlare di nuove stampanti ancora più economiche e nuove applicazioni interessanti: dalla produzione di giocattoli fino coperture di zucchero dalle geometrie complesse per la gastronomia.
Così i processi additivi e/o generativi nella tecnologia dentale che hanno origine dal Rapid Prototying (in italiano "prototipazione rapida") appartengono ormai al passato. Infatti il principio della stampa 3D è ormai in uso da molti anni, ad esempio sotto forma di Digital Metal Laser Sintering (DMLS) delle leghe metalliche. Oggi le applicazioni si trovano soprattutto nelle produzioni economiche di restauri in materiali quali cromo-cobalto, titanio, cera fino a leghe d'oro. Negli ultimi anni, a seguito della crescente diffusione dell'impronta digitale intraorale, si è rafforzata la produzione di modelli di lavoro odontotecnici precisi.
Fig.1: Restauri dentali su pannelli da costruzione (Fonte: EOS GmbH)
Presso INFINIDENT Solutions i campi applicativi delle tecnologie meno recenti vanno ben oltre la produzione di corone e ponti. Si eseguono anche protesi scheletrate, cavalieri, ritenzioni nonché costruzioni terziarie adesive. Completamente nuove anche le apparecchiature per l'ortodonzia e da ottobre i manufatti per impianti prodotti con processo ibrido.
Parleremo dei vantaggi e dei possibili utilizzi del Digital Metal Laser Sintering (DMLS) nelle impalcature contenenti metalli non preziosi per studi dentistici e laboratori odontotecnici insieme al sig. Thomas Hack, socio amministratore di INFINIDENT Solutions GmbH. Nei prossimi interventi vogliamo fornire maggiori dettagli sulle particolarità tecniche di questa tecnologia nonché di altri processi di produzione additivi. Rimanete sintonizzati!
Fig.2: Thomas Hack spiega i pro e i contro della produzione additiva (Fonte: INFINIDENT Solutions)
Sig. Hack, cosa dobbiamo aspettarci dalla stampa 3D dentale?
In parole semplici, la stampa 3Dè un processo di stratificazione additivo o generativo. In questo caso i dati tridimensionali di un file di costruzione (principalmente STL) vengono scomposti in una molteplicità di strati. Da questi viene poi prodotta al laser, in modo additivo e strato dopo strato, la geometria desiderata. Questa nuova tecnologia comporta importanti vantaggi.
Fig.3 : Principio di funzionamento della sinterizzazione laser (Fonte: EOS GmbH)
Quali sono questi vantaggi?
Un vantaggio importante rispetto al processo sottrattivo è la libertà geometrica durante la conversione di una costruzione CAD. Con la stampa 3D si possono riprodurre fedelmente le strutture complesse e le relative aree non fresabili. In un ponte, ad esempio, si possono riprodurre gli spazi interdentali fino al minimo dettaglio, nonostante anche le frese più piccole di una macchina CNC a 5 assi riescano "lavorare liberamente" la forma desiderata in modo limitato. Anche i design di tecnica dentale estremi in questo caso non conoscono limiti per quanto riguarda l'altezza costruttiva.
Da un altro punto di vista: la questione della perdita di materiale è spesso un fattore di costo non calcolato, oltre all'usura della macchina e dell'utensile. Un disco standard CoCr con un'altezza di 12 mm e un diametro di 985 mm corrisponde a un peso di circa 770 grammi. Di norma si riescono a fresare mediamente 30 unità NEM per disco. A seconda della situazione un'unità CoCr pesa tra 2 e 5 grammi, quindi durante il processo di sottrazione si raggiunge solamente il 10-20% dell'output effettivo. Il restante 80-90% è quindi perdita di materiale ("truciolatura"). Con questo rapporto diventa difficile parlare di una soluzione produttiva realmente efficiente.
Cosa ci si può aspettare dai materiali per i componenti odontotecnici con sinterizzazione laser?
Alla INFINIDENT fin dal 2006 lavoriamo intensamente al tema della produzione additiva dei restauri dentali. Fin da allora facciamo riferimento a impianti di EOS GmbH (Electro Optical Systems), Krailing (Germania), con i quali abbiamo sviluppato insieme il processo.
Il materiale utilizzato EOS CobaltChrome SP2 e/o EOS CobaltChrome RPD è composto da particelle di cromo-cobalto (CoCr) con una grandezza massima della grana di <55µm. La polvere di CoCr impiegata è classificata come prodotto medicale di classe IIa e ha il marchio CE. Per quanto riguarda i materiali si tratta di materiali altamente regolamentati, le cui proprietà, grazie a una distribuzione ottimizzata della grandezza della grana, garantiscono una fusione omogenea con un laser.
In generale lo sviluppo dei materiali per la produzione additiva non è affatto un plug and play, in quanto deve essere accuratamente testato e tarato sulla base di numerosi parametri per ottenere il risultato finale desiderato. Per questo lavoriamo a stretto contatto con il produttore per garantire l'evoluzione tecnologica.
La produzione additiva fa concorrenza alla fresatura con metalli non preziosi?
Assolutamente no. Tuttavia è necessario fare una distinzione. Se parliamo di produzione di impalcature di corone e ponti, la produzione additiva rappresenta un'integrazione logica e soprattutto economica del nostro servizio nel settore della fresatura simultanea a 5 assi. Se tuttavia l'odontotecnico desidera fare produrre una cosiddetta corona fusa (con modellazione anatomica) che egli ha pazientemente progettato in ogni dettaglio con il suo software CAD, il consiglio che noi diamo è sempre quello di ricorrere alla fresatura. In questo caso la produzione additiva è sfavorita rispetto alla "fresatura dal pieno" a causa del tipo di struttura.
E per i nuovi campi di applicazione?
Qui le cose sono molte diverse. Prediamo come esempio gli scheletrati. Se si considera realisticamente il tempo di lavorazione necessario, i costi per gli utensili (fresa), il materiale e i costi del personale, allora la fresatura di una protesi scheletrata costruita digitalmente appare sicuramente poco conveniente. Al contrario la produzione additiva da parte di un fornitore specializzato offre il vantaggio di potere produrre molti pezzi alla volta in un unico processo. Allo stesso tempo si deve tenere conto solo del consumo di materiale che effettivamente confluisce nella struttura e negli elementi di sostegno. Un ultimo vantaggio è ancora una volta la libertà geometrica della stampa 3D, mentre il processo sottrattivo in questo caso ha spesso molti limiti per quanto riguarda l'angolo d'incidenza.
Fig.4 : Piattaforma di costruzione con protesi dentarie modellabili (Fonte: EOS GmbH)
Quali conclusioni ne trae?
Con l'evoluzione della produzione additiva per nuovi campi d'applicazione, alla INFINIDENT garantiamo la concorrenzialità dei nostri clienti nell'odontotecnica. L'accesso a tecnologie di processo altrimenti dispendiose, in questo caso viene garantito da prezzi interessanti. In questo modo la sinterizzazione laser diventa accessibile a ogni odontotecnico e offre approcci interessanti nella lavorazione degli ordini dei clienti.
Molte grazie per questa conversazione. Ora passeremo alla parte successiva dove ci concentreremo sulle condizioni tecniche della produzione additiva!
Vai alla parte 2: Funzionamento della sinterizzazione laser
