В этой статье я хочу рассказать об различных аспектах фотополимерной 3D печати.

Фотополимерная печать применяется, как правило, для печати высокодетализированных моделей, с которыми FDM печать не справляется. Она активно применяется в ювелирном деле, в стоматологии, печати прототипов, требующих высокой точности, а также для создания мастер-моделей для литья. Это самые широко распространенные способы применения, но, конечно же, никто не запрещает использовать фотополимерную печать для любых других сфер применения.

Для того чтобы использовать все преимущества данной технологии, следует помнить о некоторых ее особенностях и разновидностях. Далее я буду говорить преимущественно о технологиях и материалах, которые применяются именно в нашей компании.

---

Выбор материала

Несмотря на то, что основа у практически всех фотополимерных смол одинаковая, они модифицируются производителями для тех или иных нужд. В настоящий момент существуют следующие виды смол:

• стандартные

наиболее бюджетный сегмент, не имеют ярко выраженной направленности применения;

• модельные

как правило имеют повышенные прочностные характеристики, а также низкую усадку;

часто применяются для создания мастер-моделей, а также для печати челюстей для последующей формовки элайнеров;

также, благодаря низкой усадке, могут применяться для прототипирования;

• стоматологические

это целое семейство фотополимеров, которых объединяет одно свойство – биосовместимость;

изделия из такого типа фотополимеров применяются для печати хирургических шаблонов, временных коронок, элайнеров;

• выжигаемые

семейство фотополимеров, которые можно выжечь с низкой зольностью для последующего литья металлов.

---

Выбор технологии

Существуют несколько технологий получения объектов путем фотоотверждения жидкого материала с общим названием стереолитография (SLA – Stereolithography). Мы используем 2 технологии:

• лазерная стереолитография (наиболее точный вариант);
• УФ отверждение с помощью LCD маски (бюджетный вариант).

Наше оборудование для лазерной стереолитографии использует технологию развертки лазерного луча с точкой 40 мкм (0.04 мм) в линию. Преимущество данной технологии в том, что можно получить очень точные и резкие распечатки с номинальным разрешением по XY – 0.04 мм. Я называю разрешение номинальным, потому что существует множество факторов, которые могут немного ухудшить этот параметр, например, особенности фотополимера, состояние антиадгезионного слоя ванны, а также состояние зеркала. В любом случае, это будет наиболее точный способ построения моделей. Недостаток данного метода в скорости печати (ввиду того что, слои засвечиваются прохождением линии лазера с отрисовкой всего слоя), а также в стоимости непосредственно оборудования, что делает этот метод достаточно дорогим. Размер поля для печати – 150x150x120 мм.

Технология LCD masking подразумевает засветку слоев фотополимера с помощью УФ светодиодов через экран LCD, который показывает на экране слои. Черная область не пропускает свет, белая наоборот. Номинальное разрешение по XY – 0.047, это размер пикселя LCD матрицы, установленной в принтере. К сожалению, в данном случае номинальное разрешение очень далеко от реального, причиной этому является паразитная засветка по XY из-за неравномерного угла падения света. Таким образом резкость моделей получается значительно меньшей по оси XY. Выражается это в легком заплывании отверстий и непрорисовке (или же в чрезмерной прорисовке) тонких элементов. Фактические размеры могут отличаться от заданных в 3D модели. В то же время этот способ позволяет печатать весь слой одновременно, что сильно ускоряет скорость печати, а это в свою очередь делает печать гораздо более бюджетной. Область печати такого принтера – 120x68x210.

---

Толщина слоя при печати.

Аналогично технологии FDM в фотополимерной печати также используются слои разной толщины, но значения у них несколько отличаются. Наиболее популярные значения – 0.02-0.1 мм (это грубый слой для фотополимерной печати), оптимальные размеры – 0.03-0.05 мм. Использование более тонких слоев позволяет получить гораздо более гладкие поверхности.

---

Ориентация модели и поддерживающие структуры.

Важно учитывать то, как модель будет ориентирована в пространстве. По умолчанию модель ориентируется так, чтобы уменьшить площадь поперечного сечения и нависающих поверхностей, что в свою очередь сократит необходимое количество поддержек. В связи с этим лучше всего изначально обозначить наиболее важные поверхности для того, чтобы избежать установки поддержек на них.

Если у Вас остались вопросы по фотополимерной печати, Вы всегда можете обратиться к нам напрямую и уточнить интересующие нюансы.

Стоматология – одна из множества сфер жизнедеятельности человека, на которую значительным образом повлияла 3D печать. Мы немного расскажем Вам, как печать в стоматологии революционным образом изменила целую отрасль.

Начнем с того, что зубоврачебные 3D принтеры должны быть очень точными, поэтому большинство используемых для печати технологий – это стереолитография (SLA) и цифровая обработка светом (DLP). В зависимости от сферы применения (об этом немного позже) используется как биосовместимые материалы, так и обычный фотополимер.

Пару слов следует сказать и о методах сканирования полости рта пациента. В этих целях  используются:

• рентгеновские томографы;
• зубные интероральные 3D сканеры (самый известный, пожалуй, фирмы iTero)

Ниже описаны наиболее часто встречающиеся сферы применения 3D технологий в стоматологии и ортодонтии в частности.

1. Элайнеры (ортодонтические каппы)

Самое частое применение 3D печати в стоматологии – это печать элайнеров. Эти альтернативы брекетам стали особенно популярными из-за того, что они прозрачные и, соответственно, не особо заметны во рту и практически не доставляют никакого неудобства при ношении (немаловажно и то, что элайнеры не мешают комфортному уходу за зубами, поскольку их можно снять в любой момент). Они представляют собой своеобразные пластиковые чехлы, которые надеваются сверху на каждый зуб.

Процесс производства начинается со сканирования зубов пациента стоматологом или ортодонтом, который потом использует специализированное программное обеспечение для создания 3D модели полости рта клиента. При производстве элайнеров, модель зубов и челюсти корректируется с учетом того, как зубы должны будут выглядеть в будущем (то есть готовые элайнеры – это серия чехлов для зубов; чехлы немного давят на зубы, заставляя их сдвигаться; каждая серия отличается друг от друга маленькими шажками в сторону желаемого местонахождения зубов; серии сменяют друг друга, пока позиция зубов не будет идеальной; как правило для лечения необходимо порядка 5-10 комплектов элайнеров).

Преимущество в использовании 3D технологий для печати элайнеров заключается в скорости, также очень важно и то, что есть возможность создать точный и индивидуальный (с учетом особенностей прикуса) продукт, поскольку всё делается, опираясь именно на отсканированную полость рта пациента.

Основной производитель таких элайнеров – компания «Invisalign», если же мы говорим про самостоятельную печать в стоматологическом кабинете, то в этом случае, как правило, используется биосовместимый фотополимер EnvisionTec’s E-Guard и специализированный высокоточный принтер.

2. Коронки

Если у Вас ломается зуб, то стоматолог делает коронку, чтобы заменить поломанную часть или зуб целиком. До внедрения 3D печатных технологий этот процесс занимал много времени, сейчас же всё происходит намного быстрее и проще: доктор сканирует поломанный зуб и с помощью программного обеспечения делает 3D модель коронки. Непосредственный процесс производства коронки занимает менее 30 минут: коронку или печатают из биосовместимого полимера на 3D принтере, или вырезают из керамики на станке с ЧПУ.

Однако, ввиду того, что нагрузка на зубы большая, пока в основном из фотополимера делаются только временные коронки, постоянные всё же предпочитают выпиливать из высокопрочного материала (но и эта проблема не стоит на месте и в скором времени будет целиком компетенцией 3D печати, поскольку появились принтеры, печатающие из металлического порошка).

3. Хирургические шаблоны

Проводимые операции по челюстно-лицевой хирургии должны быть очень точными, поэтому распечатанные на 3D принтере хирургические шаблоны, которые идеально соответствуют челюсти рта пациента, — это незаменимый ресурс для стоматологов. Достаточно просто отсканировать рот пациента и смоделировать схожую с элайнером модель, отличную лишь тем, что в ней будут иметься отверстия, где и будут проводиться хирургические манипуляции.

Проще говоря, хирургические шаблоны представляют собой накладки с направляющими для точного позиционирования имплантатов в полости рта.

Печатаются такие шаблоны тем же фотополимером, что и элайнеры, на любом стоматологическом принтере.

Если интересно, то на этом сайте можно найти подробную информацию о поэтапном создании шаблонов.

4. Макеты

В стоматологии важно сделать всё правильно с первого раза, поэтому одним из вариантов использования 3D печати является предоперационное планирование. Доктор может распечатать макет полости рта пациента, и удостовериться в том, что будущие имплантат, коронка или элайнер идеально подойдут.

Такие макеты очень просто делать: они требуют только быстрого трёхмерного сканирования рта пациента. Однако, не стоит недооценивать их помощь: они позволяют доктору проверить эффективность и качество работы до хирургического вмешательства.

Ввиду того, что макеты не подлежат последующей вставке в полость рта, они не требуют никаких особых материалов, вполне подойдет обычный, не обязательно биосовместимый фотополимер.

Современные лидеры в индустрии

На сегодняшний день в отрасли уже довольно много больших компаний, которые внесли свой вклад в развитие стоматологической печати.

Как уже говорилось, производством элайнеров занимается компания «Invisalign», также в этой сфере преуспела компания «Clear Caps».

Другие компании, например, «EnvisionTec», «NextDent» заняли на рынке более широкую позицию: они делают 3D принтеры, фотополимеры, проводят исследования, помогают врачам применять 3D технологии в их рабочем процессе.

В дополнение к компаниям, специализирующимся только в стоматологической сфере, данной отраслью также заинтересовалось и множество компаний, производящих 3D принтеры. Например, «Formlabs» делает качественные SLA принтеры, пригодные для высокоточной печати, и биосовместимые фотополимеры, а компания «Stratasys» производит промышленные стоматологические принтеры.