3D-печать в стоматологии: применение AccuFab-F1

В традиционном процессе получение физического изделия может требовать нескольких последовательных ручных операций. Аддитивные технологии позволяют начать производство непосредственно с цифровой модели: объект формируется послойно по подготовленному файлу.

Но установка 3D-принтера сама по себе еще не создает цифровой рабочий процесс.

До печати лаборатории необходимо получить исходные данные, выполнить CAD-проектирование и подготовить модель. После печати — провести предусмотренную материалом постобработку. Поэтому принтер занимает только определенный участок производственной цепочки.

Именно здесь возникает главный критерий для выбора задачи: какие операции исчезают или сокращаются после перехода на 3D-печать и какие новые операции появляются вместо них.

Если новый маршрут быстрее, стабильнее или позволяет производить больше работ при той же загрузке сотрудников, перевод задачи оправдан. Если выигрыш на этапе печати компенсируется длительной ручной обработкой, одной высокой скорости принтера недостаточно.

AccuFab-F1 использует технологию DLP. В отличие от систем, где лазер последовательно проходит контур каждого объекта, при DLP изображение слоя проецируется целиком.

Для лаборатории важен практический результат этого принципа.
Если на платформе размещены несколько моделей сопоставимой высоты, увеличение их количества не обязательно приводит к пропорциональному увеличению продолжительности самой печати. Поэтому свободная площадь платформы становится производственным ресурсом.

Предположим, нужно получить 30 моделей. Если рабочая компоновка позволяет разместить 10 за цикл, потребуются три запуска. Если другой вариант размещения позволяет печатать только 6 — уже пять запусков.

Поэтому сравнивать производительность 3D-принтера только по максимальной скорости некорректно. Для зуботехнической лаборатории важнее сочетание размера партии, продолжительности цикла и времени последующей обработки.

SLA, DLP и LCD отличаются способом формирования слоя, но само название технологии не отвечает на вопрос, какой принтер производительнее именно для конкретной лаборатории. Сравнивать необходимо полный рабочий процесс и реальные типы изделий.

Чтобы понять, где лаборатория получает выигрыш, проследим путь одной работы.

Исходные цифровые данные могут быть получены после интраорального или лабораторного сканирования. Затем выполняется необходимое CAD-проектирование, и лаборатория получает цифровую модель будущего изделия.

Но готовая геометрия еще не является готовым заданием для принтера.

Перед запуском необходимо выбрать соответствующий материал, определить ориентацию объекта, создать поддержки, если они требуются, и разместить изделия на платформе.

Здесь уже формируется будущая производительность. Если модели располагаются нерационально и часть рабочей области остается свободной, лаборатории может потребоваться дополнительный цикл печати.

Поэтому подготовка — это не формальная операция перед нажатием кнопки Print, а один из этапов управления загрузкой оборудования.

После подготовки задание передается на AccuFab-F1.

При единичной работе можно смотреть на продолжительность конкретного запуска. При серийном производстве такой показатель уже малоинформативен. Лаборатории нужно знать, сколько изделий она получает за один цикл и сколько циклов потребуется для выполнения дневного объема.

Именно поэтому при выборе 3D-принтер SHINING специалисты ФОРТЕК сопоставляют параметры оборудования с реальными работами лаборатории: что планируется печатать, в каком количестве и какими партиями.

Стоматологические модели хорошо показывают преимущество партийного производства.

После получения и подготовки цифрового файла несколько моделей можно разместить в одном задании. После завершения цикла вся партия проходит предусмотренную постобработку.

Первый фактор — количество изделий в партии. Чем лучше используется рабочая область при допустимой ориентации объектов, тем меньше запусков требуется для выполнения заданного объема.

Второй — повторяемость. Цифровая модель сохраняется, поэтому при необходимости повторного изготовления лаборатория возвращается к существующему файлу, а не начинает весь процесс получения физической модели заново.

Третий — трудозатраты. После запуска принтер выполняет основной цикл без необходимости вручную формировать каждый объект.

Но при небольшой загрузке эти преимущества могут быть менее значимыми. Поэтому решение имеет смысл принимать по реальному объему: например, сколько моделей лаборатория выпускает за день или неделю и сколько партий потребуется для этого на AccuFab-F1.

В цифровом протоколе All-on-X особенно важно разделять имплантат и протетическую конструкцию.

AccuFab-F1 — фотополимерный стоматологический принтер. Речь идет не о печати самого металлического имплантата, а об изготовлении предусмотренных цифровым процессом протетических и вспомогательных изделий из соответствующих материалов.

С каппами и шинами сначала необходимо определить не оборудование, а способ изготовления.

В одном рабочем процессе принтер создает физическую модель, на которой затем формуется конечное изделие. В другом возможно прямое изготовление конечной конструкции из материала, предназначенного и валидированного для соответствующего применения.

Это принципиально разные маршруты.

Если лаборатория печатает модель, производственный цикл не заканчивается после ее постобработки: далее следует этап изготовления каппы на полученной форме.

Поэтому при расчете производительности необходимо учитывать обе операции.

При 3D-печати шин из материала, предназначенного для прямого изготовления конечного изделия, маршрут другой: CAD-проект → подготовка → печать → предусмотренная постобработка → финишная обработка.

Таким образом, вопрос «можно ли напечатать каппу или шину?» нужно сначала заменить другим: какой именно технологический маршрут используется для конкретного изделия?

Только после этого можно оценивать время и оборудование.

Наличие совместимой фотополимерной смолы еще не означает, что она подходит для любой стоматологической работы.

Для стоматологических моделей важен один набор свойств. Для хирургического шаблона или конечного изделия, которое должно использоваться в полости рта, требования другие.

Поэтому последовательность должна быть такой:

изделие → требования к нему → материал соответствующего назначения → параметры печати → постобработка.

А не наоборот: сначала выбрать доступную смолу, а затем решать, что из нее можно изготовить.

Особенно это важно для изделий, контактирующих с пациентом. Необходимо использовать материал, предназначенный производителем для соответствующего применения, и соблюдать предусмотренный им режим печати и постобработки.

Допустим, после внедрения нового оборудования сама печать стала вдвое быстрее. Получит ли лаборатория вдвое больше готовых работ?

Только если печать была главным ограничением системы.

Если техник не успевает подготавливать задания, следующая партия не попадет на принтер вовремя. Если мойка занята, напечатанные изделия будут ждать. Если камера финальной полимеризации обрабатывает партии медленнее, очередь появится уже перед ней.

Получается цепочка:

подготовка → печать → промывка → полимеризация → финишная обработка → контроль.

Пропускная способность всего производства определяется этапом с наименьшей производительностью.

Поэтому специалисты ФОРТЕК рекомендуют при организации цифрового производства считать не максимальные мм/ч, а количество полностью готовых работ за смену.

Для этого не нужен универсальный список. Нужен одинаковый способ оценки каждой работы.

Сколько моделей, шаблонов, шин или других изделий лаборатория реально выпускает за смену или неделю?

Не «мы регулярно печатаем модели», а, например, «необходимо получить 30 моделей в день».

Сколько таких изделий можно разместить на платформе AccuFab-F1 при корректной ориентации?

Если помещается 10 моделей, для 30 работ нужны три цикла. Если 6 — пять.

К продолжительности печати необходимо добавить операции, без которых работа не становится готовым изделием: подготовку, промывку, финальную полимеризацию и требуемую ручную обработку.

Если AccuFab-F1 способен выдавать новую партию быстрее, чем оборудование постобработки принимает предыдущую, дальнейшее сокращение времени печати уже не даст пропорционального роста выпуска.

AccuFab-F1 имеет смысл рассматривать не как отдельный 3D-принтер, а как одно из звеньев производственной системы.

Для лаборатории важны DLP-технология, рабочая область, поддерживаемые материалы и производительность оборудования. Но значение этих характеристик становится понятным только применительно к конкретным работам.

Если основная задача — серийная 3D-печать моделей, имеет значение количество объектов в партии. Если лаборатория планирует хирургические шаблоны — на первый план выходят материал и полный протокол его обработки. Для шин необходимо определить, используется прямая печать или промежуточная модель. Для All-on-X оценивается весь цифровой маршрут конструкции.

Поэтому ФОРТЕК при подборе оборудования исходит из четырех вопросов: что лаборатория собирается печатать, сколько изделий ей требуется, из каких материалов и за какое время необходимо получать полностью готовую работу.

Так характеристики AccuFab-F1 превращаются из набора цифр в параметры конкретного производственного процесса.