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[GUIDA ALLA STAMPA 3D IN ODONTOIATRIA] Come orientarsi nella scelta della stampante 3D. Prima Parte


Con questo articolo intendo dare origine ad una serie di articoli guida mirati ad analizzare le tecnologie 3D per il settore dentale. Si tratta di una serie di articoli pubblicati settimanalmente che hanno l'obiettivo di fare chiarezza sulla scelta degli strumenti 3D necessari al passaggio al digitale per uno studio odontoiatrico o per un laboratorio odontotecnico. Gli articoli saranno basati prevalentemente sui dati della letteratura scientifica pubblicata sul tema.

IL PASSAGGIO DAL WORKFLOW TRADIZIONALE AL DIGITALE


Il passaggio dell'odontoiatria da un processo di lavoro tradizionale al processo di lavoro digitale ha creato molti problemi agli operatori del settore. Alcuni di questi problemi sono derivati dal fatto che figure come l'odontoiatra e l'odontotecnico non sono adeguatamente formate per una conoscenza approfondita delle tecnologie 3D che, invece, rappresentano gli strumenti più utilizzati nell'odontoiatria digitale.

Normalmente tengo molti corsi per dentisti finalizzati all'apprendimento di software per la chirurgia guidata e noto una evidente confusione e incertezza riguardo la scelta degli strumenti più adatti per fare il fatidico passaggio al digitale. Parliamo di scanner 3D, di stampanti 3D, strumenti che mettono in difficoltà coloro che devono operare una scelta prima dell'acquisto.

Le domande più frequenti che mi vengono poste sono:

  • Perchè esistono stampanti da 3000€ e quelle da 80.000€? Quali sono le differenze?

  • La stampante che ho scelto sarà adeguata a stampare tutto ciò che serve al mio lavoro?

  • Mi devo fidare di quello che mi dice il rivenditore riguardo le caratteristiche della stampante che sto scegliendo?

Queste, e molte altre domande, sono all'ordine del giorno tra dentisti e odontotecnici. Ma non solo: ormai tutto il settore della medicina inizia a fare uso di queste tecnologie e questi interrogativi riguardano anche altri ambiti medicali quali l'ortopedia, la chirurgia, la cardiochirurgia. La differenza con l'odontoiatria è che negli altri settori normalmente non sono richieste i livelli di precisione e dettaglio indispensabili invece nel settore dentale.

La transizione dal workflow tradizionale al workflow digitale in odontoiatria prevede 3 fasi:

1. Scansione

2. Design

3. Stampa 3D

1. Scansione

La scansione può avvenire tramite l'utilizzo di uno scanner intraorale che garantisce ottimi risultati e un processo di lavoro più fluido oppure tramite scanner desk normalmente da parte dell'odontotecnico. Nel primo caso l'odontotecnico riceverà telematicamente dal medico un file digitale (file .stl), nel secondo caso il medico dovrà spedire fisicamente l'impronta del paziente che dovrà poi essere digitalizzata dall'odontotecnico. Notare come la digitalizzazione che origina dalla nascita del processo (cioè nello studio del dentista) tende ad accorciare tempi, costi ed errori.

2. Design Il modello scansionato viene importati in software dedicati che consentono di muoversi su vari fronti tra cui i più importanti sono quelli relativi alla pianificazione chirurgica 3D e quelli relativi ai trattamenti ortodontici. I software di trattamento dei dati 3D in odontoiatria sono tutti molto simili in quanto a procedure. Cambiano però sul lato dell'acquisto: esistono software a pagamento, che richiedono una fee annuale di aggiornamento e una fee di esportazione dei modelli 3D realizzati. Esistono però anche software completamente gratuiti (e certificati) come BluSkyPlan che prevedono un utilizzo a "consumo", si pagano cioè solo i file effettivamente esportati dal software (circa 15€ a file 3D esportato).

3. Stampa 3D

I modelli virtuali progettati con software appropriati vengono caricati all'interno di stampanti 3D che possono essere utilizzate nel laboratorio odontotecnico oppure, direttamente, nello studio odontoiatrico dal medico. Queste macchine consentono di realizzare fisicamente un gran numero di manufatti quali modelli dentali, guide chirurgiche, splints, wax-up, modelli sterolitografici e altro.

UN'INFOGRAFICA PER SPIEGARE LA DIGITALIZZAZIONE DEI PROCESSI IN ODONTOIATRIA


(Immagine dal sito: https://formlabs.com/blog/moving-from-analog-to-digital-workflows-in-dentistry/)

STAMPANTE 3D PER ODONTOTECNICI E PER DENTISTI: QUALI VANTAGGI?


Sia i laboratori odontotecnici che gli studi dentistici possono avere molti benefici dall'utilizzo di una stampante 3D "in-house".

Laboratori Odontotecnici: una stampante 3D in un laboratorio odontotecnico dà la possibilità di produrre un elevato numero di prodotti dentali con un elevata precisione, marcata riduzione degli errori umani e una più fluida gestione dei processi. Tra i prodotti che un laboratorio odontotecnico può ottenere con una stampante 3D ci sono le protesi calcinabili, guide chirurgiche, splint, modelli per allineatori dentali, allineatori dentali. La stampa 3D può essere complementare alle normali frese da laboratorio che consentono di lavorare materiali ormai consolidati per la produzione di corone, ponti, denti provvisori o permanenti.

Studi Odontoiatrici: le principali applicazioni che la stampante 3D può svolgere in uno studio odontoiatrico sono sicuramente la produzione di guide chirurgiche paziente-specifiche a disposizione del medico con costi e tempi molto limitati. In questo caso il medico può davvero realizzare in casa un processo completo di chirurgia guidata che parte dalla scansione, passa per la pianificazione software 3D dell'impianto e termina con la stampa, in house, della guida chirurgica da usare direttamente sul paziente.

LA STAMPANTE DA ACQUISTARE: COME SCEGLIERLA?


La scelta della stampante 3D da acquistare per il proprio studio o per il proprio laboratorio non è certamente facile ne immediata. Il medico o il tecnico possono ritrovarsi ad avere a che fare con dati, parametri e metri di valutazione e di giudizio che non conoscono adeguatamente bene. Cerchiamo quindi di fare chiarezza.

In questo primo capitolo di questa serie di articoli "guida" dedicati all'introduzione delle tecnologie 3D in ambito dentale spiegherò:

  • La differenza tra: stampanti SLA, DLP e Polyjet

  • La differenza tra i termini: - Accuratezza - Risoluzione - Precisione

La differenza tra stampanti SLA, DLP e PolyJet


SLA (Stereolitografia)

La stereolitografia è una tecnologia di stampa basata su una sorgente luminosa laser che colpisce una vaschetta contenente della resina fotosensibile polimerizzandola. E' una delle tecnologie più accurate e con un'altissimo dettaglio di superficie. Consente di ottenere dei volumi di stampa abbastanza elevati e di disporre di una buona quantità di materiali. I prezzi non troppo alti, l'area di stampa adeguata alle produzioni odontoiatriche, l'ingombro contenuto della macchina la rendono una delle stampanti 3D più utilizzate nel settore dentale. Lato negativo: sicuramente il tempo di stampa più lungo rispetto alle stampanti DLP.

DLP (Digital Light Processing) Si tratta di stampanti che hanno più o meno le stesse caratteristiche delle stampanti SLA ma, al posto della sorgente laser, utilizzano un proiettore che proietta la geometria da realizzare su uno strato di resina fotosensibile indurendola e creando, così, il modello voluto. A differenza delle SLA le stampanti DLP hanno generalmente un'area di stampa più piccola e sono caratterizzate da un minor dettaglio superficiale degli oggetti stampati che sono caratterizzati anche da una sorta di "scalettatura" superficiale dovuta alle linee causate dai voxel sui layer di stampa. Il prezzo di queste stampanti è generalmente più alto rispetto alle SLA ma i tempi di stampa sono generalmente di molto inferiori.

POLYJET

La tecnologia polyjet si basa sullo stesso principio con sui lavorano le normali stampanti cartacee. Si tratta infatti di stampanti che dispongono di una serie di ugelli dai quali esce materiale di stampa (resine fotosensibili) i quali vengono deposti sul piatto di stampa sottoforme di "gocce" e poi polimerizzati dal passaggio di una sorgente luminosa ad una determinata lunghezza d'onda. Si tratta della tecnologia di stampa che, ad oggi, consente un risultato decisamente professionale e assolutamente affidabile (raramente una stampa con questa tecnologia fallisce durante il processo). La finitura superficiale tuttavia può essere qualitativamente inferiore alle SLA ma la gamma di materiali a disposizione può essere superiore. L'area di stampa è di gran lunga più grande delle SLA o delle DLP ma i costi di queste macchine (dai € 25.000 in su) ne rendono difficile l'utilizzo "in-house".

La differenza tra i termini: risoluzione, precisione e accuratezza

Attenzione a questi tre termini: sono quelli che mettono in crisi la scelta di una stampante 3D e la consultazione delle schede tecniche fornite dai rivenditori. Partiamo dal presupposto che le schede tecniche spesso non sono chiare e, per questo, vanno lette con uno spirito "critico" senza dare per scontato che quello che c'è scritto corrisponda alla realtà dei fatti ma soprattutto cercando di capire se quello che c'è scritto (qualora confermato) risponde alle proprie esigenze.

Imparare il significato preciso di questi termini vi potrebbe togliere un bel po di grattacapi in fase di scelta.

Risoluzione

Nella nostra vita quotidiana tutti noi abbiamo avuto a che fare con il concetto di "risoluzione". Pensiamo alla risoluzione della fotocamera del telefonino, oppure a quella del televisore. Nel caso della stampa 3D questo concetto è un po più complesso da valutare.

< La risoluzione di una stampante 3D è la misura minima che la stampante riesce a stampare su un particolare piano dello spazio. >

Innanzitutto diciamo subito che la stampante 3D lavora con due risoluzioni diverse: una che interessa l'asse z (cioè lo spessore del layer di stampa) e l'altra che interessa il piano xy. Mentre la risoluzione dell'asse z è generalmente determinata e riportata sulle schede tecniche delle varie stampanti quella relativa al piano xy non è quasi mai riportata anche se, di fatto, è la più importante. Perchè non è quasi mai riportata? Perchè è difficile da determinare in quanto dipende da vari fattori quali: la composizione della resina che si sta usando, il tempo di esposizione del laser sulla resina, la viscosità della resina, la temperatura alla quale si sta stampando ecc...

Ogni stampante 3D SLA ha un laser che colpisce la superficie della resina indurendola sul piano xy. Questo laser ha uno "spot beam", ossia un diametro definito. Prendiamo ad esempio il caso della stampante Form2 di FormLabs. Questa stampante ha un laser il cui diametro è di 140micron. Questo potrebbe far pensare che la misura più piccola stampabile sul piano xy è proprio 140micron. In realtà non è così. La misura minima stampabile infatti è influenzata dai fattori che abbiamo esposto poco sopra. Questo vuol dire che sicuramente la risoluzione della stampante Form2 sul piano xy non può essere inferiore a 140micron ma che invece può essere sicuramente superiore a questo valore. In linea di massima, studi effettuati su questa stampante, hanno dimostrato che la stampante ha una risoluzione xy pari a 150micron, appena 10micron superiore al diametro del laser. Ciò vuol dire che questa stampante su questo piano (xy) può stampare oggetti piccoli al massimo 0,15mm (non di meno).

Precisione Il concetto di precisione non ha niente a che vedere con la risoluzione. Per precisione si intende la "ripetibilità" di stampa che una stampante 3D garantisce. Ossia: la capacità che quella stampante ha di produrre una serie di oggetti di dimensioni il più possibile identiche fra di loro. Non è un dato numerico definito sulla scheda tecnica e quindi non entra in gioco direttamente quando si valuta l'acquisto di una stampante 3D.

Tuttavia sarebbe una buona norma quello di fare dei test di stampa di almeno 4 o 5 modelli identici con una stampante e condurre su questi modelli delle misurazioni per verificarne la corrispondenza in termini di misure.

Accuratezza

< L'accuratezza è la capacità di una stampante di produrre oggetti quanto più possibile identici al file 3D che li ha originati >

Anche in questo caso il parametro non è quantificabile con un valore oggettivo e non può essere riportato in una scheda tecnica. Tuttavia, prima di acquistare una stampante, si potrebbe fare un test di accuratezza stampando un oggetto noto da file 3D. Successivamente si potrebbe effettuare la scansione 3D del modello stampato e confrontarlo con il file originale. Ci sono alcuni software specifici che consentono di fare questi confronti molto utili in fase di scelta accurata di una stampante 3D. Uno di questi software è Gom Inspect Software, un software gratuito che sovrappone due file 3D indicandone il livello di identità geometrica.

Per concludere questa prima parte della serie di articoli "guida" dedicati alla scelta di una stampante 3D per l'Odontoiatria voglio darti 3 consigli utili da valutare prima dell'acquisto.

3 consigli per valutare la stampante 3D da acquistare:

  1. Non fidarsi ciecamente delle schede tecniche delle stampanti ne delle informazioni che si ricevono dai rivenditori;

  2. Non considerare le stampanti da poche centinaia di euro con le promesse, da parte di chi li vende, di stampe miracolose;

  3. Cercare di capire le differenze tra termini quali <risoluzione>, <precisione> e <accuratezza>.

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