创新的核心:3D打印在牙科技术中的成功应用

Image showing a silicone gingiva mask – 3D printed with ACEO®’s drop-on-demand technology

 

采用ACEO“按需喷墨”技术3D打印的有机硅人工牙龈。(本文所有图片都由慕尼黑大学附属口腔修复综合医院牙科实验室负责人Josef Schweiger提供)

近期,慕尼黑口腔修复综合医院的牙科实验室在一个项目中选用了ACEO——WACKER公司研发的有机硅3D打印技术,来进一步推动增材制造的人工牙龈的应用。Josef Schweiger(医学硕士)是牙科实验室的负责人。他向我们介绍了这个早在上世纪80年代就开始使用3D打印技术的行业。

 

ACEOSchweiger先生,感谢您抽空接受我们的访问。您这个牙科实验室隶属于全球闻名的慕尼黑大学(LMU)。能否介绍一下您的专业背景?

Schweiger:我是一名有资质的专业牙科技师。1988年学徒毕业(实习结束)后,我就开始在这家牙科实验室工作。通过多年的工作,我对这家诊所越来越熟悉。1999年恰好有个牙科实验室主任的空缺,我马上申请了。20年后的今天,我依然热爱我的工作。慕尼黑大学一直以来都是创新领域的先行者之一——我想没有别的地方比这里更能满足我对新技术的好奇和追求了。

 

您是如何看待3D打印技术的?

Schweiger:3D打印技术在牙科学领域已经存在了很长一段时间。20年前,我们开始了牙科技术的数字化。

当时,制作牙冠的标准工作流程是先做一个牙印,然后把它送到实验室,并在那里用石膏浇铸而成。

牙科技术人员会对石膏印的正片进行3D扫描,帮助他们创建CAD结构。一旦创建完成,数据就会被传送到CNC铣床或金属3D打印机上,在那里进行牙冠的定制生产。

在上世纪时,牙医很少使用口腔内3D扫描仪。随着科技不断进步,这种工具越来越普及,牙印和石膏的时代已成为历史。

 

什么时候第一次使用3D打印机的?

Schweiger:1999年,我在慕尼黑发现了一家与当地一家汽车制造商合作的3D打印公司。我和他们进行过多种合作,不得不承认之前我完全低估了这项技术。它真的非常简单——你只需要从x/y/z坐标来进行这个过程就可以了。如今,他们已跻身全球市场领导者之列。

 

自从3D打印技术诞生以来,发生了什么变化?

Schweiger:由于拥有大量专利,某些具有竞争力的技术不可能进入市场。我想这从一开始就阻碍了该技术发展的速度。最后一项专利大约在10年前到期。这是其他许多3D企业来说无疑是利好的。总而言之,我想说的是,在过去的15年里,除了材料,没有什么真正的改变。

 

您为选择了ACEO

Schweiger:2018年的一个星期天上午,我在一篇文章中看到了ACEO。我了解到WACKER是这个技术的开发者,这引起了我的兴趣:WACKER在有机硅领域拥有丰富的经验和杰出的市场领导地位。我们使用WACKER的有机硅材料,对其质量深信不疑。ACEO在使用相同技术和材料的同时,还融入了一项创新技术。

要知道有机硅的触觉和机械性能对我们的工作至关重要。ACEO使用高质量的材料,用紫外线固化,最终实现的相同的机械性能。配方中没有添加任何会影响触觉和机械性能的增塑剂。

所以我想到了一个测试产品的方法,第二天我就和WACKER团队取得了联系。几周后,我在位于Burghausen的ACEO开放打印实验室进行了第一次打印测试。

 

您对第一次测试有什么特别的想法吗?

Schweiger:虽然ACEO的有机硅已经通过了医学分类IIa测试,这意味着它们可以安全用于皮肤,但我想从一些主要可在牙科实验室使用的东西开始。对我来说,完美的测试似乎是人工牙龈。

 

什么是人工牙龈?它们有什么用途?

Schweiger:人工牙龈是牙冠生产过程中的植入物。患者口腔的数字印记和物理印记都可获得,但真实牙龈的柔软和敏感是无法进行数字化计算的。

这些数据可以告诉我们植入物有多深,牙龈从哪里开始到哪里结束。因此,打造完美的牙冠需要一种更真实的牙龈模型,其材料应比石膏更柔软并且可以改变形状。这些人工牙龈被放置在石膏印上,为牙科技术人员制作牙冠提供了现实的条件。这样就避免了压力点,修正的次数也降到最低。

 

使用ACEO来制造人工牙龈有什么好处?

Schweiger:在这个问题上,ACEO无疑有好几个独特的卖点(USP)。

其一是完美的材料:有机硅的特性与牙龈相似。它们不可渗透并且通过了医学分类IIa测试,它们具有不同的硬度和颜色,因此3D打印部件的外形和触感都很逼真。

其二是他们的技术:目前尚未开发出适用于有机硅加工的减材制造技术,通过3D口腔扫描仪获取数据时,创建实体模型的唯一方法是进行铣削或打印。ACEO为制造人工牙龈提供了完美的解决方案,没有其他更好的选择了。

 

您是否打算与ACEO合作另一个项目?

Schweiger:我们还与慕尼黑工业大学密切合作,特别是在医学技术和工程方面。我们与ACEO就联合项目进行了一些讨论,但要具体化现在还为时过早。

这么说吧,通过了医学分类IIa测试,ACEO的潜力是巨大的。我认为在不久的将来,牙科技术可以从中受益良多。

 

Image showing a CAD construction of dental implants

牙科植入物的CAD结构。(本文所有图片都由慕尼黑大学附属口腔修复综合医院牙科实验室负责人Josef Schweiger提供)

Image showing segmented teeth and gingiva

通过使用建模软件,可以分离牙齿和牙龈。(本文所有图片都由慕尼黑大学附属口腔修复综合医院牙科实验室负责人Josef Schweiger提供)

 

Image showing a gingiva mask on top of a 3D-printed tooth-model

根据3D口腔扫描仪的数据,在3D打印牙齿模型上的人工牙龈 (本文所有图片都由慕尼黑大学附属口腔修复综合医院牙科实验室负责人Josef Schweiger提供)

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