牙科巨头Straumann 将推动陶瓷3D打印技术在生产中的应用

著名牙科企业 Straumann 集团是陶瓷增材制造技术的早期采用者,也是Xjet 公司陶瓷纳米射流3D打印技术(NanoParticle Jetting)的早期用户之一。

Straumann 已通过该技术进行新产品迭代与概念验证。日前,双方宣布将合作推广陶瓷纳米射流3D打印技术在牙科最终产品生产中的应用。

block 牙科巨头对3D打印的信心

根据Straumann,他们正在对与Xjet 陶瓷纳米射流3D打印技术相关的第一个产品开发项目打分,并推动该技术在此类牙科产品中的应用进入到最终生产阶段。

Straumann 在许多牙科产品中都有使用陶瓷材料,当了解到陶瓷纳米射流3D打印技术之后,就对其展开了应用研究。Straumann应用的3D打印设备为Carmel 1400 AM 系统。

Straumann 表示对这种陶瓷3D打印技术所打印的零件质量、精美细节和准确性有信心,并相信这项技术可以有效地扩大生产规模。该技术打印的陶瓷零件材料密度非常高,接近100%。对于3D打印零件所需要的支撑结构,Xjet 采用的是水溶性支撑材料,这使得打印后去除支撑后处理变得简单。

5G_Xjet_Video Cover水溶性支撑、收缩率小、致密度高是陶瓷纳米射流3D打印技术的主要优势。来源:3D科学谷

Straumann 表示,已非常了解增材制造的优势,因此能够看到3D打印技术所提供的设计自由和复杂几何形状将能够为其新产品拓展所带来的可能性。

block 3D科学谷Review

Straumann 集团致力于开发、制造和供应牙科植入物、仪器、生物材料、CAD/CAM修复体、数字设备、软件和隐形矫正器,应用领域包括修复、正畸和预防性牙科。

Dental_StraumannStraumann SNOW 陶瓷种植系统。来源:Straumann

根据3D科学谷的市场观察,在陶瓷牙科产品领域,Straumann非常重要的产品是其陶瓷种植系统,其中一款新型陶瓷植入系统为Straumann SNOW。以下是Straumann的牙科用户对于这款陶瓷种植系统的优势、设计与加工挑战等方面的分享。这些应用体验对理解未来陶瓷3D打印技术在陶瓷种植系统加工中所能发挥的空间有一定参考意义。

牙科陶瓷植入物的应用不仅与美学有关。牙科植入物最初是固定的锚,放置在适当位置以适应牙冠或多单元结构,但长期的植入成功取决于牢固的骨整合和在软组织中的稳定整合。陶瓷植入物在软组织骨整合中具有明显优势。其上皮袖口比钛植入物更稳定,并且斑块形成明显减少,这两点都是长期稳定的积极因素。

Straumann SNOW是第一个在骨水平上可逆螺钉固定的全陶瓷种植体系统,包括陶瓷种植体,陶瓷基台和陶瓷连接螺钉。其特色是在种植体基台的重要过渡区域具有平台开关和出色的粘膜适应性的真正骨水平设计。得益于骨水平的设计,这种植入物适用于所有骨骼质量的植入术中的所有外科手术应用,包括在拔除后即刻种植,同时进行内部或外部鼻窦提升术或广泛的伴随扩大术。

与其他陶瓷植入物相比,SNOW在修复领域具有一些独特优势。SNOW陶瓷种植系统可提供大量标准基台进行修复,能够为几乎所有情况提供简单的解决方案。印模既适用间接方式,也适用口腔扫描的直接方式,SNOW基台针对口腔内扫描进行了优化,允许在基台水平直接扫描。

市场上所有陶瓷植入系统均是基于氧化锆(ZrO2)材料。但是这些系统在宏观设计、安全骨整合和长期稳定性方面存在很大差异。许多陶瓷植入系统都是一体式设计,并且大多是组织水平(Tissue Level)的概念。然而只有一个真正的骨水平植入系统可以提供这种设计的所有优点,比如说即使在骨骼质量较差的情况下,也可以同时进行增强或鼻窦提升手术,从而确保无负荷愈合。

在市场上出售的两件式陶瓷植入系统中,基台与植入物之间的连接也存在严重差异。研究表明,圆锥形连接非常稳定,大大降低了六角连接已知的桥基松动或泵吸效应的风险,这一设计促进了假体的长期成功和牙龈骨的保存。但是,以陶瓷制成锥形连接需要极高的制造精度。这是为什么大多数陶瓷植入物品牌目前不提供这种类型的两件式连接的原因。在临床应用中,选择经典的一体式设计还是SNOW这类设计的陶瓷植入系统,取决于患者的骨骼质量。

在材料方面,从原始氧化锆粉末形式到完成的植入物这一制造过程中也存在巨大差异,这对植入物的机械稳定性和耐老化性具有重大影响。但是,无论是注射成型、由烧结材料铣削而成,还是由烧结并另外压缩的材料铣削而成的制造工艺,都意味着强度值存在很大差异。

whitepaper_dental_cover5来源:《3D打印与牙科行业白皮书3.0

实现复杂设计、赋能高附加值创造是3D打印技术在最终产品生产中得到应用的突出优势。就牙科领域而言,牙科种植系统属于高附加值的产品,牙科植入系统中的个性化基台、复杂表面结构的种植体、牙冠均为3D打印技术提供了应用空间。陶瓷纳米射流3D打印技术将在Straumann 陶瓷产品中发挥怎样的作用,3D科学谷将保持观察。

更多有关牙科3D打印应用和陶瓷3D打印技术的发展,请前往《3D打印与牙科行业白皮书3.0》与《3D打印与陶瓷白皮书》,或在前往延伸阅读中的3D科学谷白皮书专辑中查看。

参考资料:

Straumann.‘Straumann® SNOW Ceramic Implant System-An Interview with Ralf Lüttmann’

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