3D-printen revolutioneert transparante aligners in de digitale tandheelkunde

Digtale tandheelkunde – de integratie van digitale technologieën in de dagelijkse tandartspraktijk – vormt de industrie opnieuw. Onder de meest invloedrijke innovaties is 3D-printen.

Van brugmodellen en chirurgische gidsen tot gebitsprothesen, 3D-printen is al cruciaal. De meest pervasieve toepassing vandaag is echter de productie van transparante aligners.

Volgens SmarTech Analysis vertegenwoordigen transparante aligners “misschien wel de single highest-volume toepassing voor 3D-printtechnologieën in de wereld vandaag.”

Hoe integreert 3D-printen precies in de productie van transparante aligners?

In dit artikel verkennen we de voordelen van 3D-printen voor transparante aligners en onderzoeken hoe klinici en laboratoria de technologie in hun digitale workflows verankeren.

Overige toepassingen in deze serie:

• 3D-printen voor warmtewisselaars
• 3D-printen voor lagers
• 3D-printen voor fietsproductie
• 3D-printen voor medische implanten
• 3D-geprinte raketten en de toekomst van ruimtevaartproductie
• 3D-printen voor schoeiselproductie
• 3D-printen voor elektronische componenten
• 3D-printen in de spoorbranche
• 3D-geprinte bril
• 3D-printen voor eindonderdeelproductie
• 3D-printen voor beugels
• 3D-printen voor turbinonderdelen
• Hoe 3D-printen betere hydraulische componenten mogelijk maakt
• Hoe 3D-printen innovatie in de kernenergie-industrie ondersteunt

Wat zijn transparante aligners?

Transparante aligners zijn uitneembare, transparante schalen die geleidelijk tanden in een gewenste positie verplaatsen. In tegenstelling tot traditionele metalen beugels, zijn ze vrijwel onzichtbaar en kunnen ze voor eten en poetsen worden uitgehaald.

Om elke aligner te fabriceren, maken orthodontisten eerst gietvormen – meestal via thermoformatie. 3D-printen is nu de preferente methode om deze gietvormen te produceren, dankzij zijn snelheid, precisie en flexibiliteit.

Kerntechnologieën zijn Stereolithografie (SLA) en Material Jetting, beide harsgebaseerd en in staat hoog nauwkeurige, full-color modellen te produceren. HP’s Multi-Jet Fusion (MJF) wint ook aan tractie omwille van zijn snelle bouwtijden en robuuste materiaaleigenschappen.

De voordelen van 3D-printen voor transparante aligners

Patiëntspecifieke oplossingen

Transparante aligners zijn inherent gecustomiseerd; elke schaal is iets anders om tanden langs een precieze traject te leiden. Dit niveau van personalisatie eist een technologie die complexe, unieke ontwerpen kan leveren zonder onbetaalbare kosten.

3D-printen is de enige techniek die de ingewikkelde gietvormen die voor elke patiënt vereist zijn, economisch kan produceren, in tegenstelling tot conventioneel frezen, dat dure tooling en setup kosten met zich meebrengt.

Met 3D-printen kunnen laboratoria complexe, patiëntspecifieke gietvormen direct van digitale scans fabriceren, met lage productiekosten en hoge getrouwheid.

Massacustomisatie

Historisch betrof het maken van transparante aligner gietvormen frezen gevolgd handmatig afsnijden – een tijdrovend, arbeidsintensief proces. 3D-printen omzeilt deze stappen, zodat een volledige batch gecustomiseerde gietvormen rechtstreeks van de digitale bestanden van de patiënt geproduceerd kan worden.

Bijvoorbeeld, Stratasys rapporteert dat de J700 Dental 3D-printer tot 400 transparante aligners per dag kan genereren. HP gaat nog verder: SmileDirectClub’s 49 HP Jet Fusion 3D-printers die 24/7 draaien, kunnen 50.000 unieke gietvormen per dag produceren – ruwweg 1.020 gietvormen per printer.

Geen andere technologie komt die doorvoersnelheid en kostenefficiëntie gelijk, wat onderstreept waarom 3D-printen de markt domineert.

Transparante aligners produceren op het zorgpunt

Door gietvormen direct in de praktijk te printen, besparen orthodontisten zowel tijd als geld. In een typische workflow worden intra-orale scans naar een lab gestuurd voor modellering, waarna de hoog-resolutie digitale bestanden terug naar de praktijk worden gestuurd voor on-site printen en thermoformatie.

Met deze aanpak kan behandeling binnen dagen in plaats van weken beginnen. Bovendien, als een aligner verloren gaat, kan het digitale bestand gebruikt worden om een vervangingsgietvorm binnen uren te printen, wat minimale storing van het schema van de patiënt garandeert.

Voorbeelden van 3D-printen voor transparante aligners

Hieronder volgen case studies die illustreren hoe bedrijven 3D-printen benutten om de productie van transparante aligners te schalen en te stroomlijnen.

DynaFlex: Uitbreiden naar de transparante aligner markt met 3D-printen

DynaFlex, een fabrikant van orthodontische apparaten en tandartspraktijkoplossingen, herkende de groeiende vraag naar transparante aligners en adopteerde 3D-printen ter ondersteuning van die expansie.

Met behulp van Stratasys’ J700 Dental 3D-printer – specifiek ontworpen voor aligner gietvormen – kan DynaFlex vloeibare fotopolymer laag voor laag straalen, gehard met UV-licht. De resulterende gietvormen zijn volledig uitgehard en direct klaar voor gebruik, wat post-curing stappen elimineert.

Volgens DynaFlex kan een enkele J700 build ruwweg 55 gietvormen in drie uur produceren. Met plannen om twee extra printers te verwerven, streeft het bedrijf naar meer dan 1.000 gietvormen per dag.

Cranston Orthodontics: 3D-printen van transparante aligner gietvormen in-house

De Amerikaanse praktijk Cranston Orthodontics heeft in-house 3D-printen geadopteerd om transparante aligners te produceren, wat de doorlooptijd terugbrengt tot één dag.

Het bureau gebruikt desktop EnvisionTec 3D-printers met tandheelkundige materialen. Na intra-orale scans voorbereid te zijn met speciale software, produceert de printer een batch van maximaal zeven gietvormen met EnvisionTec’s E-Model hars.

Na een korte reinigings- en droogcyclus worden de gietvormen getermoformat, handmatig afgewerkt, en klaar voor patiëntgebruik, wat een perfecte pasvorm en superieure service levert.

SmileDirectClub: Transparante aligners betaalbaarder maken met 3D-printen

Opgericht in 2014, was SmileDirectClub pionier in een kosteneffectief model door patiënten thuisafdrukken te laten indienen of een SmileShop te bezoeken voor intra-orale scans. Tandheelkundige professionals maken dan een behandelplan voordat het bedrijf de aligners 3D-print en verstuurt.

Meer dan 300.000 mensen hebben al gebaat bij deze remote, betaalbare oplossing. In partnerschap met HP schaalt SmileDirectClub de productie op naar 50.000 unieke gietvormen per dag over 49 HP Jet Fusion 3D-printers, wat neerkomt op ruwweg 20 miljoen gietvormen in het komende jaar.

Met deze schaal kan SmileDirectClub aligners aanbieden tot 60% lager in kosten dan traditionele onzichtbare beugels, wat orthodontische zorg democratiseert.

Transparante aligners direct 3D-printen?

Naarmate de transparante aligner markt versnelt, zoeken fabrikanten de operaties te stroomlijnen door van een twee-staps gietproces naar een een-staps direct-print benadering te gaan.

Een direct-print workflow zou kapitaaluitgaven verminderen en de doorvoersnelheid dramatisch verhogen.

Align Technology, de moeder van Invisalign, investeert zwaar in dit gebied en onderzoekt actief direct-print oplossingen.

Recente SmarTech-onderzoeken suggereren dat de markt een kantelpunt voor direct 3D-geprinte aligners kan bereiken binnen de komende vijf jaar, gedreven voornamelijk door vooruitgang in fotopolymerisatie-gebaseerde printers.

3D-printen vormt al de orthodontie, door een kosteneffectief, hoog-volume productiemodel en ongekende niveaus van massacustomisatie te bieden. Voortgaande vooruitgang beloft direct-printen van aligners, wat kosten verder verlaagt, doorlooptijden verkort, en de kwaliteit van patiëntenzorg verhoogt.

In ons volgende artikel onderzoeken we 3D-printen in de medische industrie, met focus op implanten. Blijf op de hoogte!