TCTAsia2019焦點:數(shù)字化牙科蔚然成風
責任編輯:傳說的落葉 時間:2019-02-21 08:42
[導讀]義牙3D打印結合非常到位,真正實現(xiàn)個性化、批量化智造。
去年舉行的增材制造用戶端會議上,執(zhí)業(yè)于弗吉尼亞州的牙科醫(yī)生Perry E. Jones提出可利用3D技術取代牙科“粘膏”。這種“粘膏”是一種應用廣泛的傳統(tǒng)牙印模制作工藝,而且還將繼續(xù)在世界各地牙科診所和牙科配制所中廣泛使用。然而,此項工藝正逐漸被桌面生產(chǎn)系統(tǒng)所取代,3D掃描儀和材料日益先進,更重要的是,將變得更加方便。
2017年度沃勒斯報告顯示,醫(yī)療和牙科領域目前支撐起了增材制造行業(yè)的11%。由此看來,這個領域無疑已經(jīng)是一個不可小覷的市場,但從更長遠的角度來看,口腔器械市場2015年估值是63.423億美元,最新發(fā)布的報告是其市場價值會在2024年預計會超過100億美元,所以3D打印在口腔的應用僅僅是冰山一角,遠未達到普遍的程度。為了開發(fā)這個極具潛力的市場,設備制造商紛紛推出更具成本效益的解決方案和材料,使3D技術成為面向中小型企業(yè)極具吸引力的賣點。本文提供了行業(yè)最新進展以及與已經(jīng)作出轉(zhuǎn)變的日常牙科專業(yè)人員的交流內(nèi)容。
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Formlabs最近推出了一款名為Dental LT Clear的牙科輔助材料,用于打印夾板和固位器。這是Formlabs第一款用于在臺式設備上生產(chǎn)矯正器材的長期生物相容性樹脂,也是公司迄今為止加工速度最快的一種材料,不到兩小時便可制作最多由七塊夾板組成的完整建造平臺。這家總部位于波士頓的公司還對去年發(fā)布的Dental SG樹脂進行了改進,用Form 2打印機與最新版PreForm軟件配合,最多可將手術導板打印速度提高50%。
Formlabs首席產(chǎn)品官Dávid Lakatos說,“其公司將憑借全球最大的牙科3D打印機用戶群,在牙科市場計劃每年增長超過600%。Formlabs 還估計其所生產(chǎn)的一款設備上打印的手術導板已用于“50000多”次手術。
在硬件方面,意大利3D打印機制造商Sharebot在2017年TCT展上推出一款名為Sharebot 3Delux的新型牙科專用設備,適合打印各種經(jīng)認證的生物相容性LuxaPrint打印材料。類似于Formlabs技術,此款基于數(shù)字光處理(DLP)的系統(tǒng)采用Sharebot專有WARP系統(tǒng)將單層光固化時間縮短至百分之幾秒,打印速度每小時提高100mm左右。
3Delux是Sharebot與其經(jīng)銷商DMG合作推出的第一款牙科專用設備,后者是一家擁有50多年從事牙科專業(yè)的公司。DMG還為3Delux相容性材料提供支持,其第一款“增材數(shù)字假體”涵蓋模型用樹脂、功能性托盤用樹脂、鑄模用樹脂、鉆孔模板樹脂和夾板樹脂。
迪拜牙科應用
總部設在迪拜的Sinterex公司專業(yè)從事定制3D打印產(chǎn)品生產(chǎn),自今年2月開始營業(yè)后便一直專注于牙科領域。Sinterex位于杰貝阿里的工廠安裝了一套EOS的金屬系統(tǒng)和3D Systems多噴嘴打印機,目前可為客戶提供金屬3D打印牙冠、牙橋、可摘局部義齒、手術導板和樹脂牙科模型。
常務董事Julian Callanan透露:“我們的客戶群迅速擴大,并且更值得關注的是,一旦用了我們公司數(shù)字化3D打印工藝之后,企業(yè)便不會再去使用手工生產(chǎn)技術。
目前公司主要服務阿聯(lián)酋市場,但也有產(chǎn)品出口至巴林、巴基斯坦、約旦和其他周邊市場。但Julian認為,區(qū)域優(yōu)勢對公司的成功起到了至關重要的作用,因為迪拜自去年公布3D打印戰(zhàn)略后宣布將把迪拜打造成3D打印中心?;谝幌盗辛钊擞∠笊羁痰呐e措(例如3D打印“未來辦公室”和迪拜水電局與通用公司關于增材制造的合作諒解備忘錄),隨著迪拜衛(wèi)生局牙科服務部計劃的實施,技術應用得以快速展開,牙科應用將備受關注。
位于迪拜的EOS金屬增材制造中心
談及Sinterex和迪拜3D打印的未來,Callanan指出:“我們對數(shù)字化牙科和醫(yī)療領域的最新進展倍感欣喜。我們希望擴展公司產(chǎn)品線,并利用迪拜的戰(zhàn)略和物流優(yōu)勢蛻變?yōu)橐患业貐^(qū)性企業(yè)。”
基于應用的方法
總部位于新加坡的Structo公司于2014年首次以牙科3D打印解決方案提供商身份亮相。公司已向市場推出兩款設備,包括OrthoForm和最近推出的DentaForm;兩款設備均采用公司專有的掩膜光固化(MSLA)技術,運行速度均高于其他立體光固化成型打印機。該工藝由大量單個光源組成,它們位于Structo“數(shù)字掩模”下方,用于控制任意給定時間照亮的建造平臺區(qū)域。光線照到樹脂上時,單次曝光可形成完整的一層。
DentaForm硬件采用“基于應用的方法”,專門用于牙科修復,打印精度50微米,建造體積高達(200 × 150 × 100)mm,可實現(xiàn)較高的假體(牙冠和牙橋)制作速度和批量成型。OrthoForm可為透明矯正器等矯正應用提供100微米的準確度。此項技術專注于打印速度的改進;據(jù)Structo報告,其可在92分鐘內(nèi)最多打印30個正畸模型。
“OrthoForm完全是為新加坡當?shù)匾患铱蛻粼O計”,Structo營銷經(jīng)理Jonathan Lim透露說,“自那之后,我們的一家早期客戶Glidewell Dental購買了幾套設備,并使其在生產(chǎn)線上夜以繼日(7天/24小時)地運行。我們與Glidewell保持著良好的合作關系。他們的工程團隊在過去幾年間提供了大量反饋意見,促使我們第二款打印機DentaForm在設計階段能獲得長足改進。可以說,Glidewell在DentaForm推向大規(guī)模市場之前一直扮演著啟始客戶與測試用戶的角色。”
作為全球規(guī)模最大的牙科技工所,Glidewell迄今為止共購置了五臺Structo設備,甚至選擇替換其加州新港灘工廠的其他現(xiàn)有3D打印硬件設備。Glidewell工程總監(jiān)David Leeson將該技術描述為“完美滿足行業(yè)需求的創(chuàng)新形式”,這主要得益于其批量成型和相對較低的前期成本。
“牙科數(shù)字化代表著行業(yè)內(nèi)的一項巨大變革”,Jonathan指出,“相對于傳統(tǒng)工藝,它不僅幫助牙科專業(yè)人員節(jié)省了寶貴的時間,使節(jié)省出來的時間能夠用于更多臨床情形或與患者交流,而且還可實現(xiàn)更好的患者預后。”
Structo將自身定位于3D打印硬件設備的中間層次:速度高于其他桌面打印機,但價格卻低于尺寸較大的工業(yè)設備。公司認為成本和“認知”學習曲線是阻礙牙科數(shù)字化廣泛應用的兩大主要因素。為解決其中一項關鍵問題,公司最近與Materialise合作開發(fā)Strict PrintWorks Pro軟件,旨在簡化文件準備流程,減少數(shù)據(jù)準備工作量,降低建造失敗率,提高切割速度和準確度。
關于Structo為降低門檻(特別是剛開始使用數(shù)字工藝的牙科技工所和牙科診所)而采取的各項措施,Jonathan補充道:“借助掩膜光固化(MSLA)技術,我們嘗試通過以下方法解決這一問題,即:設計高產(chǎn)量的打印機,大大縮短牙科專業(yè)人員獲得投資回報的周期,從而推動牙科數(shù)字化的廣泛應用,最終令更多人受益于牙科用具。”
銑削技術將生產(chǎn)效率提高一半
總部位于愛荷華州錫達拉皮茲的Studio 32 Dental Laboratory強勢開拓全氧化鋯材料市場,利用牙科銑削設備全面實現(xiàn)修復體內(nèi)部制作。公司老板之一兼CAD/CAM 專家Shane Williams領導著配制所內(nèi)一個由20多人組成的團隊,由于氧化鋯市場需求爆發(fā),技工所將展開第二次擴張,屆時將形成一家較大型企業(yè)。
“我們在全氧化鋯市場占據(jù)著強勢地位。這是我們能夠保持人員編制水平并尋求業(yè)務增長的原因之一”,Williams說道,“我們之前曾將氧化鋯業(yè)務外包,但后來的數(shù)據(jù)表明,我們自己購入設備進行生產(chǎn)的性價比遠遠高于外包。”
Roland DG_銑削
配制所于2011年購入第一套羅蘭銑削系統(tǒng),它們一直運行至今,使團隊能夠自由選擇他們喜好的銑削工具和材料。鑒于產(chǎn)量的猛增,配制所現(xiàn)在共有四臺羅蘭DWX-50五軸牙科銑削設備、一臺3 Shape D700牙科掃描儀以及其他磨削技術設備。
“第一臺DWX投入使用后,我們的產(chǎn)量從每月20套飆升至300-400套,而后再上升至750套,而且這還僅僅是氧化鋯業(yè)務”,Williams說道,
除氧化鋯業(yè)務之外,Studio 32還獨立加工其用于黃金、EMAX和烤瓷熔附金屬或PFM以及鑄件及沖壓件用蠟,Shane認為這有助于提升配制所的控制能力和配合度。所有四臺DWX銑削設備均由一臺計算機控制,從清晨開始便投入運行,直至完成最后一項任務,有時甚至還要通宵運行以滿足需求。添置DWX銑削設備之后,Studio 32的生產(chǎn)周期從兩周縮短到一周,需要時只需一天便可完成緊急任務。
從事上蠟師工作八年的Shane說,“我一直從事上蠟工作。而現(xiàn)在,我只需要一臺計算機和羅蘭銑削設備就能完成上蠟。同樣的過程,不同的工具。”
通過對當?shù)匮揽漆t(yī)生作業(yè)狀態(tài)的詳細了解,配制所發(fā)現(xiàn)只有少數(shù)牙科醫(yī)生在操作中使用了口內(nèi)掃描系統(tǒng)。為鼓勵他們積極使用,Studio 32向當?shù)匮揽圃\所提供掃描儀,以便牙科醫(yī)生采用此項技術,從而增加Studio 32的修復體業(yè)務量。
放眼未來,技工所正在研究是否有可能接受數(shù)字文件、打印模型以及制作可摘全口義齒。Shane指出,在上馬這項新技術之前,必須保證有一定的預期訂單量,從而確保投資得到合理回報,不過他堅定地認為這是大勢所趨。
時間問題
在技工所里銑削設備和3D打印通常是焦不離孟,孟不離焦。西班牙Cambicon牙科事務所近15年來一直引進最新牙科技術,用于生產(chǎn)定制功能性牙科假體。引進銑削系統(tǒng)之后,公司又在配制所內(nèi)安裝了一臺3D打印機。
Cambicon產(chǎn)品經(jīng)理Kevin Reger指出,“3D打印改變了我們的工作方式,幾年前開始引入銑削設備,對數(shù)字制作所產(chǎn)生了深遠的影響。當今的牙科技師需要掌握計算機基本操作技能,以便利用計算機制作模型取代手工制作。與此同時,我們可以利用新材料和更好的技術改善最終結果,從而為患者提供更優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品。”
此項技術在Cambicon最常見的應用包括牙科模型和夾板,用于取代以往采用手工制作的產(chǎn)品,利用口內(nèi)掃描和銑削改善品質(zhì)。公司大約三年前開始嘗試使用3D打印技術,目前采用Way2Production SolFlex Plus 3D打印機生產(chǎn)夾板,效率和性價比都得到極大提升。
W2P_3D打印模型
“設計和打印完成的夾板可不斷復制”,Kevin繼續(xù)說道,“這意味著丟失或損壞的夾板可反復打印,能有效減少牙科醫(yī)生、技師和患者耗費的時間和精力。”
這家總部設在奧地利的公司所開發(fā)的桌面光固化系統(tǒng)配備了用于監(jiān)測和控制分離過程的專利型桶偏轉(zhuǎn)反饋系統(tǒng)(VDFS),制造量最多可減少40%。按照Kevin的說法,“時間是一項重要要素”,對于希望為患者提供高品質(zhì)定制產(chǎn)品的獨立企業(yè)而言,縮短作業(yè)時間具有決定性作用。SolFlex采用開放性設計,方便用戶使用自己偏好的材料(包括透明、生物相容和填料樹脂)生產(chǎn)夜間用牙罩、鉆孔模板和根據(jù)患者具體情況制作的模型。
Kevin指出,在數(shù)字技術開始滲透牙科領域的同時,初始投資、運維、材料費用、學習時間、都無法阻止一些牙科技工所和牙科診所積極引入新技術。這表明數(shù)字化工作流程的改善和耗材成本的降低最終會使數(shù)字化技術成為“唯一正確的決定”。對于中小型企業(yè)而言,這種“可及性”最終會幫助它們保持競爭力并獲取利潤。類似于銑削設備的應用,Kevin認為3D打印機必將成為繼宮縮的“常規(guī)必需”工具。
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