Applicatie Spotlight:3D-printen voor digitale tandheelkunde &Clear Aligner-productie

Digitale tandheelkunde — de introductie van digitale technologieën in de tandartspraktijk — transformeert de tandheelkundige industrie. Een van de belangrijkste technologieën die deze transformatie aandrijven, is 3D-printen.

3D-printen heeft veel toepassingen in de tandheelkundige industrie, waaronder brugmodellen, chirurgische geleiders en kunstgebitten. De productie van clear aligners is tegenwoordig echter een van de meest voorkomende toepassingen van 3D-printen in de tandheelkunde.

Volgens SmarTech Analysis zijn clear aligners "misschien wel de meest voorkomende toepassing voor 3D-printtechnologieën in de wereld van vandaag."

Maar hoe past 3D-printen in een clear aligner fabricage?

Om die vraag te beantwoorden, onderzoeken we vandaag de voordelen van 3D-printen voor clear aligners, terwijl we kijken hoe tandheelkundige professionals en laboratoria de technologie integreren in hun digitale tandheelkundige workflows.

Bekijk de andere toepassingen die in deze serie worden behandeld:

3D-printen voor warmtewisselaars

3D-printen voor lagers

3D-printen voor fietsproductie

3D-printen voor medische implantaten

3D-geprinte raketten en de toekomst van de fabricage van ruimtevaartuigen

3D-printen voor de productie van schoenen

3D-printen voor elektronische componenten

3D-printen in de spoorindustrie

3D-geprinte brillen

3D-printen voor productie van eindonderdelen

3D-printen voor beugels

3D-printen voor turbineonderdelen

Hoe 3D-printen zorgt voor beter presterende hydraulische componenten

Hoe 3D-printen innovatie in de kernenergie-industrie ondersteunt

Wat zijn duidelijke aligners?

Clear aligners zijn tandheelkundige apparaten die worden gebruikt om tanden recht te zetten en af ​​te stellen. Aligners bieden een effectief alternatief voor metalen beugels omdat aligners, in tegenstelling tot traditionele beugels, vrijwel onzichtbaar zijn en kunnen worden verwijderd wanneer gebruikers eten en hun tanden poetsen.

Het gebruik van digitale technologieën om clear aligners te vervaardigen is een perfect voorbeeld van digitale tandheelkunde in actie. Het proces begint meestal met een orthodontist die een afdruk van het gebit van een patiënt maakt met behulp van een 3D intraorale scanner.

Na het scannen van de tanden van de patiënt, worden de digitale scans gebruikt om de gewenste positie van de tanden te ontwerpen . Nadat de definitieve positie is bepaald, plant een orthodontist de incrementele fasen tussen de huidige en de gewenste tandposities.

Het verplaatsen van tanden is een complex proces waarbij verschillende aligners moeten worden gewisseld naarmate de behandeling vordert. Het aantal incrementele modellen kan variëren van 5 tot 30 (gemiddeld 6-10).

Om elke aligner te maken, moeten orthodontisten eerst mallen maken. Deze worden vervolgens gebruikt in een vormproces dat thermovormen wordt genoemd.

En dit is waar 3D-printen om de hoek komt kijken. 

Naar schatting worden de meeste clear aligners momenteel geproduceerd met behulp van 3D-geprinte mallen. De belangrijkste technologieën die dit mogelijk maken, zijn Stereolithografie (SLA) en Material Jetting, dankzij hun hoge snelheid en nauwkeurigheid. Naast deze op hars gebaseerde processen wint ook HP's op poeder gebaseerde technologie, Multi Jet Fusion, terrein.

De voordelen van 3D-printen voor doorzichtige aligners 

Patiëntspecifieke oplossingen

Clear aligners zijn inherent geïndividualiseerde producten. Een set aligners wordt op maat gemaakt om bij een patiënt te passen, waarbij elke aligner net iets anders is dan de andere.

Deze behoefte aan een hoog niveau van maatwerk vereist een zeer flexibele technologie om maatwerk mogelijk te maken.

3D-printen is de enige technologie waarmee tandheelkundige professionals doorzichtige aligners kosteneffectief kunnen aanpassen.

In tegenstelling tot het freesproces, dat in de tandartspraktijk wordt gebruikt om mallen te maken, vereist 3D-printen geen dure instellingen en gereedschappen. Dit betekent dat 3D-printen zeer complexe aligner-mallen kan produceren zonder extra kosten.

Massa-aanpassing

Traditioneel worden doorzichtige uitlijnmallen vervaardigd met behulp van een combinatie van frees- en handmatige processen zoals trimmen, wat resulteert in een tijdrovend en arbeidsintensief proces. 3D-printen versnelt het proces doordat een grote batch op maat gemaakte mallen rechtstreeks van de digitale scans van patiënten kan worden geproduceerd.

Zo beweert Stratasys dat zijn J700 Dental 3D-printer tot 400 doorzichtige aligners per dag kan produceren. HP is zelfs nog verder gegaan en stelt dat zijn nieuwe klant, SmileDirectClub, in staat zal zijn om 50.000 unieke mallen per dag te produceren met behulp van 49 HP Jet Fusion 3D-printers die 24/7 draaien. Dit is ongeveer gelijk aan 1.020 mallen per dag voor één printer alleen.

Geen enkele andere technologie zou in staat zijn om op zo'n snelle en kosteneffectieve manier zoveel aangepaste mallen te maken, behalve 3D-printen.

Doorzichtige aligners produceren op het zorgpunt

Dental 3D-printen stelt orthodontisten in staat om aligner-mallen op kantoor te produceren, wat zowel tijd als geld bespaart.

In een veelvoorkomend scenario worden intraorale scans van patiënten naar het tandtechnisch laboratorium gestuurd voor modellering en behandelingsplanning, vervolgens worden digitale bestanden met hoge resolutie naar het kantoor van de tandarts gestuurd, waar het personeel de mallen in 3D print en fabriceert de uitlijners.

Door deze benadering te volgen, kan een tandarts de behandeling binnen enkele dagen in plaats van weken beginnen.

Bovendien kunnen aligners dankzij deze digitale workflow veel sneller worden vervangen in het geval dat een patiënt ze kwijtraakt. Met een laboratorium op kantoor kan het personeel het digitale bestand van de verloren aligner gebruiken, een mal in 3D printen en vervolgens snel de nieuwe gieten - een proces dat binnen enkele uren kan worden uitgevoerd.

Voorbeelden van 3D-printen voor transparante aligners 

DynaFlex:uitbreiden naar de markt voor clear aligners met 3D-printen

DynaFlex is een productiebedrijf dat gespecialiseerd is in tandheelkundige gerelateerde markten zoals orthodontische apparaten en tandheelkundige kantooroplossingen.

Met de groeiende zakelijke mogelijkheid voor clear aligners, wilde DynaFlex uitbreiden naar die markt, maar had een technologie nodig om de groei van het bedrijf op dat gebied te ondersteunen.

3D-printen bood een ideale oplossing met een hoog niveau van productiviteit en automatisering — precies wat nodig was voor de digitale workflows van Dynaflex.

Het bedrijf gebruikte de J700 Dental 3D-printer van Stratasys, speciaal ontwikkeld voor de productie van transparante aligners. De J700 Dental 3D-printer is gebaseerd op PolyJet-technologie en spuit lagen vloeibaar fotopolymeer op een bakplaat en hardt ze uit met UV-licht. Volledig uitgeharde tandvormen kunnen direct worden gehanteerd en gebruikt zonder aanvullende nabehandeling.

Volgens DynaFlex kan de J700 Dental in drie uur ongeveer 55 mallen, genest op een bouwplaat, printen. Het bedrijf is van plan meer dan 1.000 mallen per dag te produceren en is van plan twee extra 3D-printers aan te schaffen. Met tandheelkundig 3D-printen aan boord is DynaFlex nu goed gepositioneerd om zijn clear aligner-activiteiten op te schalen.

Cranston Orthodontics:3D-printen van doorzichtige uitlijnmallen op kantoor

Het in de VS gevestigde orthodontische praktijkbureau Cranston Orthodontics heeft 3D-printen geadopteerd om in eigen huis doorzichtige aligners te produceren. Met 3D-printen kunnen de orthodontisten van Cranston Orthodontics de doorlooptijden voor clear aligners verkorten, waardoor de mallen zo snel als in één dag worden geproduceerd.

Om dit te bereiken gebruikt het bedrijf desktop 3D-printers van EnvisionTec in combinatie met een reeks materialen die speciaal zijn ontworpen voor tandheelkundig en orthodontisch gebruik.

Het proces begint met het maken van intraorale scans, die vervolgens met speciale software worden voorbereid voor productie en naar een 3D-printer worden gestuurd.

De in-office, desktop 3D-printer die wordt gebruikt door het bedrijf kan een batch van maximaal 7 tandheelkundige mallen printen met EnvisionTec's E-Model-materiaal, dat speciaal is ontwikkeld voor de productie van tandheelkundige en orthodontische modellen. Na wat schoonmaken en drogen zijn de mallen gethermovormd, met de hand afgewerkt en klaar voor gebruik.

Met zijn 3D-geprinte mallen zegt Cranston Orthodontics dat het in staat is om heldere aligners te produceren met een hoog detail en nauwkeurigheid, wat resulteert in een betere pasvorm voor patiënten en uiteindelijk een betere service.

SmileDirectClub:doorzichtige aligners betaalbaarder maken met 3D-printen

SmileDirectClub, opgericht in 2014, is een Amerikaanse startup met als doel een meer kosteneffectieve oplossing te bieden voor het opruimen van aligners. Het bedrijf koos voor 3D-printen als een betaalbare manier om op maat gemaakte onzichtbare uitlijnmallen te maken.

Het 3D-printproces begint met het maken van afdrukken van hun eigen tanden met behulp van een thuisafdrukkit of het maken van intraorale scans in een speciaal SmileShop-centrum.

Een tandarts zal vervolgens de afdrukken of scans beoordelen en een behandelplan opstellen. Eenmaal bevestigd, print het bedrijf 3D en stuurt het de klant hun set aligners.

SmileDirectClub heeft enorm veel succes gehad met deze unieke service, met meer dan 300.000 mensen die al profiteren van een meer betaalbare oplossing voor het rechtzetten van tanden.

Na dit succes is SmileDirectClub onlangs een partnerschap aangegaan met HP om het bereik van goedkope, gepersonaliseerde behandelingen voor het rechtzetten van tanden uit te breiden. Het bedrijf is van plan 49 HP Jet Fusion 3D-printsystemen te installeren om meer dan 50.000 unieke mallen per dag te produceren. Dit komt neer op naar schatting 20 miljoen mallen in de komende 12 maanden — een enorme zakelijke kans.

Door gebruik te maken van de voordelen van een behandeling voor het rechttrekken van tanden op afstand en HP's 3D-printtechnologie, wil SmileDirectClub zijn klant een kans op een rechtere glimlach tegen een prijs die tot 60% lager is dan bij traditionele onzichtbare aligners.

Rechtstreeks 3D-printen van doorzichtige aligners?

Terwijl de markt voor clear aligners blijft groeien, worden tandheelkundige bedrijven gedwongen te innoveren om concurrerend te blijven. Een manier om de kosten te verlagen en de bedrijfsvoering te verbeteren, is door de productie van aligners terug te brengen tot een proces in één stap:direct 3D-printen.

Een productieproces in één stap zou de kapitaalkosten van de fabriek verlagen met het potentieel om de doorvoer aanzienlijk te verhogen.

Align Technology, de grootste producent van doorzichtige aligners, bekend onder het merk Invisalign, zegt dat direct 3D-printen van aligners een gebied is waar ze actief aan werken en waarin ze investeren.

Volgens recent onderzoek van SmarTech naar de markt voor dentale 3D-printing, zou direct 3D-printen van doorzichtige aligners om de hoek kunnen liggen.

De bovenstaande grafiek laat zien dat de tandheelkundige markt in de komende 5 jaar een buigpunt zal bereiken voor direct 3D-geprinte aligners. Een groot deel van deze vooruitgang zal worden toegeschreven aan de ontwikkeling van de volgende generatie tandheelkundige 3D-printtechnologieën op basis van fotopolymerisatietechnieken.

Het is duidelijk dat 3D-printen de orthodontie-industrie stormenderhand verovert. De technologie biedt een kosteneffectieve en massaproductie-optie van uitlijnmallen. Bovendien heeft het de massa-aanpassing naar een niveau gebracht dat in geen enkele andere branche te zien is.

Uiteindelijk zullen de ontwikkelingen in de 3D-printtechnologie orthodontische professionals en fabrikanten van clear aligners in staat stellen om aligners rechtstreeks in 3D te printen, waardoor de kosten en doorlooptijden worden verlaagd, terwijl de kwaliteit van de tandheelkundige zorg verder wordt verbeterd.

In ons volgende artikel zullen we kijken naar 3D-printen in de medische industrie, en specifiek voor implantaten. Blijf op de hoogte!