چاپ سه بعدی یک روش بسیار سریع در دندانپزشکی دیجیتال است که به دلیل قابلیت اطمینان و کیفیت بالای آن شناخته شدهاست. تغییرات زیادی از زمانِ کشف اولین چاپگرهای سهبعدی رومیزی در صنعت دندانپزشکی صورت گرفتهاست. طی سالِیان گذشته، چاپگرهای سهبعدی فقط برای بزرگترین آزمایشگاههای دندانپزشکی مقرون به صرفه بودند؛ اما اکنون آنها جزئی رایج و معمول در انواع آزمایشگاهها هستند. چاپگرهای سهبعدی دندانپزشکی دارای یک نور یا لیزر هستند که با دقت بالا به یک رزین پلیمری تابیده میشود و قسمتهایی از آن را منجمد کرده و یک قطعه با دقت ابعادی بسیار بالا را تولید میکنند.
برتری چاپ سهبعدی نسبت به سایر روشها
چاپگر سهبعدی دندانپزشکی در چاپ انواع مختلفی از تجهیزات کاربردی دندانپزشکی استفاده میشود؛ به عنوان مثال، چاپ سهبعدی پروتزهای یکپارچه، ابزارهای جراحی یا ضربهگیرهای دندان، با توجه به اینکه این قطعات تقریبا برای هر شخص منحصربهفرد هستند، میتواند تمایز چشمگیری با قطعات تولید شده به شکل انبوه و با روشهای دیگر داشته باشد؛ انواع مختلف چاپگرهای سهبعدی رومیزی در بازار موجود است که میتوانند قطعاتی با طراحی زیبا را تولید کنند.
مراحل چاپ دندان:
- 1. اسکن: با استفاده از یک اسکنر داخل دهانی، اطلاعات دیجیتالی برداشت میشود. اسکنها به آزمایشگاه یا ایستگاه طراحی ارسال میشوند.
- 2. طراحی: اسکن دیجیتال به نرمافزار طراحی (CAD[1]) منتقل و طراحی انجام میشود.
- 3. چاپ: پس از اتمام طراحی، فایل به نرمافزار آمادهسازی چاپ منتقل میشود تا فرآیند چاپ انجام گیرد.
- 4. آمادهسازی: قطعات چاپ شده شسته میشوند؛ خشک میشوند و تحت مراقبت قرار میگیرند.
کاربردهای چاپ سهبعدی در دندانپزشکی
از چاپ سهبعدی برای تولید محصولات دندانپزشکی و کمک به روشهای مختلف دندانپزشکی استفاده میشود. در اینجا چند نمونه آوردهشدهاست:
ایمپلنتهای ترمیمی دندانی
تاجها و دندانهای جایگزین که به عنوان “پروتزهای دیجیتال” نیز شناخته میشوند، با چاپ سهبعدی بهطور دقیق تولید میشوند؛ با تولید پروتز درخواستی، بیماران مجبور نیستند برای مدت طولانی منتظر ایمپلنتهای ترمیمی بمانند؛ آنها همچنین محصول با کیفیتتری در اختیار خواهند داشت.
روکشها و ضربهگیرهای دندانی
تولید روکشها و ضربهگیرها به روش چاپ سه بعدی، مراحل حرارتدهی و اصلاح را ندارد و کار و زمان لازم برای تولید یک محصول سفارشی را کاهش میدهد.
ابزارهای کمک جراحی
ابزارهای کمک جراحی ، مانند دندان، مخاط و استخوان، در سریعترین زمان و با دقت بالا از طریق چاپ سهبعدی ساخته میشوند و بدین طریق هزینه مواد به حداقل میرسد.
فناوری های چاپ سه بعدی در دندانپزشکی
- 1. استریولیتوگرافی (SLA[1])
استریولیتوگرافی از یک صفحه ساخت داخل رزین در یک مخزن نیمه‌شفاف، که با رزین فوتوپلیمر مایع پر شده است استفاده میکند. هنگامی که صفحه ساخت غوطهور است، یک لیزر تک نقطهای در درون دستگاه، سطح مقطع (لایه) یک طرح را از طریق قسمت پایین مخزن که ماده را محکم و جامد میکند، ترسیم میکند. بعد از اینکه لایه توسط لیزر ترسیم و تثبیت شد، سکو بالا برده میشود و اجازه میدهد که لایه جدید رزین در زیر قطعه جریان یابد. این فرآیند لایه به لایه تکرار میشود تا قطعه جامد مورد نظر به طور کامل ساخته شود. در مرحله‌ی بعد معمولاً قطعات توسط نور فرابنفش (UV) پخت میشوند تا خواص مکانیکی آنها بهبود یابد. شکل(1) شماتیک فرایند SL را نشان میدهد. استریولیتوگرافی بسیار دقیق است و از بین سه فناوری ذکر شده، بهترین عملکرد را دارد. چاپگرهای SLA، طیف گستردهای از مواد را برای کاربردهای مختلف دربرمیگیرند. تعویض مواد به آسانیِ تعویض مخزن رزین و کارتریج است. ترکیبی از فضای کم، گردش کار ساده و قیمت پایین باعث میشود چاپگرهای SLA رومیزی، هم برای آزمایشگاههای دندانپزشکی و هم برای کاربردهای پزشکی مناسب باشند.
- پردازش نور دیجیتال (DLP[2])
پردازش نور دیجیتال با همان فرآیند شیمیایی SLA عمل میکند اما به جای لیزر، از پروژکتور دیجیتال به عنوان منبع نور برای جامد کردن رزین استفاده میکند. چاپگرهای DLP، گردش کاری ساده دارند و طیف گستردهای از مواد را شامل میشوند؛ اما هزینه آنها به مراتب بیشتر از چاپگرهای SLA رومیزی است. قطعات DLP همچنین تمایل دارند خطوط voxel (لایههایی که به دلیل صفحه دیجیتالی، توسط آجرهای مستطیل شکل کوچک ایجاد شدهاند) را نشان دهند و به طور کلی کیفیت سطح بالایی دارند.
پاشش مواد (Material Jetting)
پرتوهای سهبعدی (MultiJet و PolyJet) مانند چاپ جوهرافشان کار میکنند ، اما بهجای پرتاب قطرههای جوهر روی کاغذ، لایههای رزین مایع را روی یک سینی پرتاب میکنند و با استفاده از نور بلافاصله آنها را جامد میکنند؛ پاشش ماده یک فوتوپلیمر از صدها نازل ریز در یک سر چاپگر، یک قطعه را به صورت لایه به لایه ایجاد میکند. این کار به چاپگرهای MJ اجازه میدهد تا بهجای این که نقطه به نقطه عمل نشاندن را انجام دهد، ماده ساختنی را به روش خطی و سریع اعمال کند. همچنان که قطرات بر روی زیرلایه نشانده میشوند، پخته شده و با استفاده از نور UV منجمد میشوند. فرآیندهای پاشش ماده به تکیهگاه‌گذاری نیاز دارند؛ این فرآیند معمولا در حین ساخت انجام میشود و با استفاده از یک ماده‌ی حل شونده و به صورت پیوسته چاپ میشود تا بتوان آن را در حین فرایند بعدی به راحتی جدا کرد. طبیعت فرآیند پاشش ماده، اجازه چاپ چند ماده همزمان را میدهد. این توانایی معمولا برای چاپ تکیهگاهها از مواد حل شونده در حین ساخت استفاده میشود. پاشش ماده برای نمونههای واقعی ایدهآل است، زیرا که جزییات دقیق، دقت بالا و سطح نهایی یکدستی را تامین میکند چندین سالِ پیش در صنایع دندانپزشکی، پرتاب مواد رایجترین فناوری بود؛ اما به دلیل هزینه بالای آنها و اندازه بزرگ ماشینآلات، این روش محدود شد. این روش به بررسی گسترده نیاز دارد و سطح قطعات تولید شده با این فناوری به طور کلی از SLA یا DLP پایینتر است. سیستمهای پرتاب مواد از توان بالایی برخوردار هستند؛ اما به دلیل گران بودن مواد اولیه و دستگاه، میتوانند فقط برای طیف محدودی از کاربردها مورد استفاده قرار گیرند. مهمترین چالشهای فناوریهای پاشش ماده، هزینه بالا و خواص مکانیکی شکننده فوتوپلیمرهای فعال شده با UV است.
دندانپزشکان چگونه از چاپگرهای سهبعدی استفاده میکنند؟
متخصصان ارتودنسی، جراحان دهان و دندانپزشکان از چاپ سهبعدی در مراقبت از بیمار، تحقیق و آزمایش استفاده میکنند. با استفاده از چاپگر سهبعدی میتوان نمونههای دقیقی از قسمتهای مختلف بدن انسان را تولید کرد؛ از جمله دندانها و فک. وقتی اسکن های دقیقی از دندان و دهان داشتهباشیم، لوازم اصلاح و کاشت دندان میتوانند برای عملکرد و ظاهری مناسبتر، بهتر طراحی شوند.
از طرف دیگر مواد مورد استفاده برای ایجاد اشیای چاپشده سهبعدی نیز به سرعت در حال پیشرفت و افزایش هستند. درحال حاضر بیشتر اشیا با استفاده از پلاستیک چاپ می شوند؛ درحالیکه میتوان مواد ترکیبی مختلفی را پیدا کرد. از چاپ سهبعدی معمولاً در تولید و کاشت تاج دندان استفاده میشود. این فرآیند محصول نهایی را به گونهای تولید میکند که از دندانهای طبیعی قابل تشخیص نیست.
ایمپلنت دندان
تولیدکنندگان از فناوری چاپ سهبعدی برای ساخت ایمپلنتهای دندان جدیدی، با سطح متخلخل و یا سخت استفاده کردهاند؛ چاپ سه بعدی به عنوان روشی برای تولید دستهای از ایمپلنتهای دندانی پیچیده، قابلیت تولید هندسههای پیچیدهای را به ما میدهد که تنها با تراشیدن ساخته نمیشوند؛ هرچند تراشیدن ممکن است برای اصلاح ساختار چاپشده استفاده گردد.
مدلهای دندان برای دندانپزشکی ترمیمی[1]
روند استفاده از اسکنرهای داخل دهان به این صورت است که دندانپزشکها، برای ساختن مدل فیزیکی از فکی که اسکن شده است، به چاپ سهبعدی نیاز دارند.
با اینکه امروزه الزامی به چاپ مدل اصلی نیست، اما چاپ مدل اصلی میتواند برای جنبههای متعارف ساخت یک ترمیمکننده، مانند اضافهکردن روکش استفاده گردد؛
اطلاعات مدل بیمار ممکن است بهصورت دیجیتالی بایگانی شده باشند و فقط در صورت لزوم و جهت کاهش نیازهای ذخیرهسازی چاپ شوند.
آینده چاپ سهبعدی در خدمات دندانپزشکی
چاپ سهبعدی که سه دهه از عرضهی آن میگذرد، درحال متحول ساختن دندانپزشکی است. انتظار میرود که بازار محصولات چاپ سهبعدی در حوزه دندانِپزشکی تا اواخر سال 2025 به 930 میلیون دلار برسد.
تولید محصولات چاپ سهبعدی، زمانبر و گرانقیمت است؛ اما برای آمادهسازی و تحویل محصولاتی مانند نگهدارندهها و محافظها، زمان صرف شده توسط چاپگر سهبعدی بسیار کمتر از روشهای ساخت سنتی است. فناوری چاپ سهبعدی، درآینده فرایندهای تولید را بهبود خواهد بخشید و گستره وسیعتری از مواد را دربرخواهدگرفت تا خدمات قابل ارائه خود را گسترش دهد.
چاپ سهبعدی، توانایی تولید محصولات چندگانه را تنها با استفاده از یک دستگاه دارد. همچنین میتواند محصولاتی با کمترین زمان پرداختکاری بعد از تولید نهایی تولید کند که منجر به افزایش انعطاف و کارآمدی آنها میشود. چاپ سهبعدی درآینده فرایند غالب تولید محصولات دندانپزشکی خواهدبود.
[1] Dental models for restorative dentistry
[1] Stereolithography
[2] Digital Light Processing
[1] computer-aided design
[1] computer-aided design
