亚洲3D打印、增材制造展览会

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数字化牙科蔚然成风

去年举行的增材制造用户端会议上,执业于弗吉尼亚州的牙科医生Perry E. Jones提出可利用3D技术取代牙科“粘膏”。这种“粘膏”是一种应用广泛的传统牙印模制作工艺,而且还将继续在世界各地牙科诊所和牙科配制所中广泛使用。然而,此项工艺正逐渐被桌面生产系统所取代,3D扫描仪和材料日益先进,更重要的是,将变得更加方便。


2017年度沃勒斯报告显示,医疗和牙科领域目前支撑起了增材制造行业的11%。由此看来,这个领域无疑已经是一个不可小觑的市场,但从更长远的角度来看,口腔器械市场2015年估值是63.423亿美元,最新发布的报告是其市场价值会在2024年预计会超过100亿美元,所以3D打印在口腔的应用仅仅是冰山一角,远未达到普遍的程度。为了开发这个极具潜力的市场,设备制造商纷纷推出更具成本效益的解决方案和材料,使3D技术成为面向中小型企业极具吸引力的卖点。本文提供了行业最新进展以及与已经作出转变的日常牙科专业人员的交流内容。


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Formlabs最近推出了一款名为Dental LT Clear的牙科辅助材料,用于打印夹板和固位器。这是Formlabs第一款用于在台式设备上生产矫正器材的长期生物相容性树脂,也是公司迄今为止加工速度最快的一种材料,不到两小时便可制作最多由七块夹板组成的完整建造平台。这家总部位于波士顿的公司还对去年发布的Dental SG树脂进行了改进,用Form 2打印机与最新版PreForm软件配合,最多可将手术导板打印速度提高50%。

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Formlabs首席产品官Dávid Lakatos说,“其公司将凭借全球最大的牙科3D打印机用户群,在牙科市场计划每年增长超过600%。Formlabs 还估计其所生产的一款设备上打印的手术导板已用于“50000多”次手术。

在硬件方面,意大利3D打印机制造商Sharebot在2017年TCT展上推出一款名为Sharebot 3Delux的新型牙科专用设备,适合打印各种经认证的生物相容性LuxaPrint打印材料。类似于Formlabs技术,此款基于数字光处理(DLP)的系统采用Sharebot专有WARP系统将单层光固化时间缩短至百分之几秒,打印速度每小时提高100mm左右。

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3Delux是Sharebot与其经销商DMG合作推出的第一款牙科专用设备,后者是一家拥有50多年从事牙科专业的公司。DMG还为3Delux相容性材料提供支持,其第一款“增材数字假体”涵盖模型用树脂、功能性托盘用树脂、铸模用树脂、钻孔模板树脂和夹板树脂。

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迪拜牙科应用

总部设在迪拜的Sinterex公司专业从事定制3D打印产品生产,自今年2月开始营业后便一直专注于牙科领域。Sinterex位于杰贝阿里的工厂安装了一套EOS的金属系统和3D Systems多喷嘴打印机,目前可为客户提供金属3D打印牙冠、牙桥、可摘局部义齿、手术导板和树脂牙科模型。


常务董事Julian Callanan透露:“我们的客户群迅速扩大,并且更值得关注的是,一旦用了我们公司数字化3D打印工艺之后,企业便不会再去使用手工生产技术。


目前公司主要服务阿联酋市场,但也有产品出口至巴林、巴基斯坦、约旦和其他周边市场。但Julian认为,区域优势对公司的成功起到了至关重要的作用,因为迪拜自去年公布3D打印战略后宣布将把迪拜打造成3D打印中心。基于一系列令人印象深刻的举措(例如3D打印“未来办公室”和迪拜水电局与通用公司关于增材制造的合作谅解备忘录),随着迪拜卫生局牙科服务部计划的实施,技术应用得以快速展开,牙科应用将备受关注。

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位于迪拜的EOS金属增材制造中心


谈及Sinterex和迪拜3D打印的未来,Callanan指出:“我们对数字化牙科和医疗领域的最新进展倍感欣喜。我们希望扩展公司产品线,并利用迪拜的战略和物流优势蜕变为一家地区性企业。”


基于应用的方法

总部位于新加坡的Structo公司于2014年首次以牙科3D打印解决方案提供商身份亮相。公司已向市场推出两款设备,包括OrthoForm和最近推出的DentaForm;两款设备均采用公司专有的掩膜光固化(MSLA)技术,运行速度均高于其他立体光固化成型打印机。该工艺由大量单个光源组成,它们位于Structo“数字掩模”下方,用于控制任意给定时间照亮的建造平台区域。光线照到树脂上时,单次曝光可形成完整的一层。


DentaForm硬件采用“基于应用的方法”,专门用于牙科修复,打印精度50微米,建造体积高达(200 × 150 × 100)mm,可实现较高的假体(牙冠和牙桥)制作速度和批量成型。OrthoForm可为透明矫正器等矫正应用提供100微米的准确度。此项技术专注于打印速度的改进;据Structo报告,其可在92分钟内最多打印30个正畸模型。


 “OrthoForm完全是为新加坡当地一家客户设计”,Structo营销经理Jonathan Lim透露说,“自那之后,我们的一家早期客户Glidewell Dental购买了几套设备,并使其在生产线上夜以继日(7天/24小时)地运行。我们与Glidewell保持着良好的合作关系。他们的工程团队在过去几年间提供了大量反馈意见,促使我们第二款打印机DentaForm在设计阶段能获得长足改进。可以说,Glidewell在DentaForm推向大规模市场之前一直扮演着启始客户与测试用户的角色。”


作为全球规模最大的牙科技工所,Glidewell迄今为止共购置了五台Structo设备,甚至选择替换其加州新港滩工厂的其他现有3D打印硬件设备。Glidewell工程总监David Leeson将该技术描述为“完美满足行业需求的创新形式”,这主要得益于其批量成型和相对较低的前期成本。


“牙科数字化代表着行业内的一项巨大变革”,Jonathan指出,“相对于传统工艺,它不仅帮助牙科专业人员节省了宝贵的时间,使节省出来的时间能够用于更多临床情形或与患者交流,而且还可实现更好的患者预后。”

Structo将自身定位于3D打印硬件设备的中间层次:速度高于其他桌面打印机,但价格却低于尺寸较大的工业设备。公司认为成本和“认知”学习曲线是阻碍牙科数字化广泛应用的两大主要因素。为解决其中一项关键问题,公司最近与Materialise合作开发Strict PrintWorks Pro软件,旨在简化文件准备流程,减少数据准备工作量,降低建造失败率,提高切割速度和准确度。


关于Structo为降低门槛(特别是刚开始使用数字工艺的牙科技工所和牙科诊所)而采取的各项措施,Jonathan补充道:“借助掩膜光固化(MSLA)技术,我们尝试通过以下方法解决这一问题,即:设计高产量的打印机,大大缩短牙科专业人员获得投资回报的周期,从而推动牙科数字化的广泛应用,最终令更多人受益于牙科用具。”


铣削技术将生产效率提高一半

总部位于爱荷华州锡达拉皮兹的Studio 32 Dental Laboratory强势开拓全氧化锆材料市场,利用牙科铣削设备全面实现修复体内部制作。公司老板之一兼CAD/CAM 专家Shane Williams领导着配制所内一个由20多人组成的团队,由于氧化锆市场需求爆发,技工所将展开第二次扩张,届时将形成一家较大型企业。


“我们在全氧化锆市场占据着强势地位。这是我们能够保持人员编制水平并寻求业务增长的原因之一”,Williams说道,“我们之前曾将氧化锆业务外包,但后来的数据表明,我们自己购入设备进行生产的性价比远远高于外包。”

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Roland DG_铣削

配制所于2011年购入第一套罗兰铣削系统,它们一直运行至今,使团队能够自由选择他们喜好的铣削工具和材料。鉴于产量的猛增,配制所现在共有四台罗兰DWX-50五轴牙科铣削设备、一台3 Shape D700牙科扫描仪以及其他磨削技术设备。

 “第一台DWX投入使用后,我们的产量从每月20套飙升至300-400套,而后再上升至750套,而且这还仅仅是氧化锆业务”,Williams说道,

除氧化锆业务之外,Studio 32还独立加工其用于黄金、EMAX和烤瓷熔附金属或PFM以及铸件及冲压件用蜡,Shane认为这有助于提升配制所的控制能力和配合度。所有四台DWX铣削设备均由一台计算机控制,从清晨开始便投入运行,直至完成最后一项任务,有时甚至还要通宵运行以满足需求。添置DWX铣削设备之后,Studio 32的生产周期从两周缩短到一周,需要时只需一天便可完成紧急任务。 


从事上蜡师工作八年的Shane说,“我一直从事上蜡工作。而现在,我只需要一台计算机和罗兰铣削设备就能完成上蜡。同样的过程,不同的工具。”


通过对当地牙科医生作业状态的详细了解,配制所发现只有少数牙科医生在操作中使用了口内扫描系统。为鼓励他们积极使用,Studio 32向当地牙科诊所提供扫描仪,以便牙科医生采用此项技术,从而增加Studio 32的修复体业务量。


放眼未来,技工所正在研究是否有可能接受数字文件、打印模型以及制作可摘全口义齿。Shane指出,在上马这项新技术之前,必须保证有一定的预期订单量,从而确保投资得到合理回报,不过他坚定地认为这是大势所趋。


时间问题

在技工所里铣削设备和3D打印通常是焦不离孟,孟不离焦。西班牙Cambicon牙科事务所近15年来一直引进最新牙科技术,用于生产定制功能性牙科假体。引进铣削系统之后,公司又在配制所内安装了一台3D打印机。


Cambicon产品经理Kevin Reger指出,“3D打印改变了我们的工作方式,几年前开始引入铣削设备,对数字制作所产生了深远的影响。当今的牙科技师需要掌握计算机基本操作技能,以便利用计算机制作模型取代手工制作。与此同时,我们可以利用新材料和更好的技术改善最终结果,从而为患者提供更优质的产品。”


此项技术在Cambicon最常见的应用包括牙科模型和夹板,用于取代以往采用手工制作的产品,利用口内扫描和铣削改善品质。公司大约三年前开始尝试使用3D打印技术,目前采用Way2Production SolFlex Plus 3D打印机生产夹板,效率和性价比都得到极大提升。

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W2P_3D打印模型

“设计和打印完成的夹板可不断复制”,Kevin继续说道,“这意味着丢失或损坏的夹板可反复打印,能有效减少牙科医生、技师和患者耗费的时间和精力。”


这家总部设在奥地利的公司所开发的桌面光固化系统配备了用于监测和控制分离过程的专利型桶偏转反馈系统(VDFS),制造量最多可减少40%。按照Kevin的说法,“时间是一项重要要素”,对于希望为患者提供高品质定制产品的独立企业而言,缩短作业时间具有决定性作用。SolFlex采用开放性设计,方便用户使用自己偏好的材料(包括透明、生物相容和填料树脂)生产夜间用牙罩、钻孔模板和根据患者具体情况制作的模型。


Kevin指出,在数字技术开始渗透牙科领域的同时,初始投资、运维、材料费用、学习时间、都无法阻止一些牙科技工所和牙科诊所积极引入新技术。这表明数字化工作流程的改善和耗材成本的降低最终会使数字化技术成为“唯一正确的决定”。对于中小型企业而言,这种“可及性”最终会帮助它们保持竞争力并获取利润。类似于铣削设备的应用,Kevin认为3D打印机必将成为继宫缩的“常规必需”工具。


重要引文:

 “3D打印改变了我们的工作方式”- Cambicon

 “以我司数字化3D打印工艺替代手工生产技术的公司再也不会考虑后者”- Sinterex


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