Modelli di stampa 3D: vuoto vs solido

Decisione da prendere: vuoto o solido?

La creazione di modelli per la fabbricazione allineatori trasparenti o di modelli in genere, presenta un rapido ritorno sull’investimento  per l’acquisto della stampante 3D dentale. Sebbene queste motivazioni siano state una delle forze trainanti nell’adozione della stampa 3D nelle cliniche odontoiatriche, c’è disaccordo all’interno della comunità odontoiatrica su come esattamente si dovrebbe procedere.

Per qualsiasi nuova tecnologia in uno studio dentistico l’accento dovrebbe essere posto sul miglioramento dell’efficienza rispetto ai metodi e ai flussi di lavoro precedenti.

Che i modelli siano cavi o solidi, ad esempio, influenza il quantitativo di resina da utilizzare. Risparmiare resina significa, almeno in linea di principio, risparmiare denaro.

Un modo allettante per risparmiare la resina è stampare modelli che sono stati svuotati. Se nulla di funzionale viene perso nel processo di svuotamento, allora questa intuizione può essere valida.

Se però questo crea lavoro extra e aumenta il numero di passaggi per questa procedura, allora il risparmio sui costi deve essere significativo per compensare tali svantaggi.

D’altra parte una superficie complessiva maggiore da lavare e da polimerizzare, potenziali problemi di adesione della piastra di costruzione dovuti alla superficie di contatto più piccola e una maggiore complessità del flusso di lavoro digitale sono i tre principali punti deboli associati a questo approccio.

E’ utile tuttavia conoscere il rapporto costi/benefici della stampa cava e come l’economia della stampa solida ha più senso nella maggior parte dei casi.

Panoramica della stampa cava

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Il vantaggio percepito per la stampa di modelli cavi è il risparmio sui costi.

Poiché le stampanti 3D DLP come SprintRay Pro utilizzano resina liquida, solo la quantità di resina polimerizzata viene consumata dal lavoro di stampa: tutto ciò che non viene consumato durante il lavoro di stampa rimane utilizzabile per le stampe successive. Il consumo di resina è una parte importante del costo operativo della stampa 3D e quindi ha senso adottare misure per ridurre il più possibile tale costo.

Ma è importante ricordare che stampare cavo non è sempre così facile, come non lo è sempre la procedura di svuotamento in alcuni software.

Il processo digitale di svuotamento può infatti variare notevolmente a seconda del software utilizzato. E’ quindi importante considerare questo impatto sul flusso di lavoro.

Quando i modelli vengono stampati cavi, potrebbero anche essere necessari fori di drenaggio per consentire la fuoriuscita della resina all’interno del modello. Se non vengono aggiunti fori di drenaggio, i modelli cavi possono diventare piuttosto pesanti con la resina liquida intrappolata all’interno, causando problemi di adesione che possono portare a stampe non riuscite.

Una volta appresa la metodologia per l’aggiunta di fori di drenaggio, il processo è un po’ meccanico ma, ancora una volta, richiede tempo. Inoltre, i fori di drenaggio non possono rimuovere tutta la resina dall’interno di un modello cavo, il che riduce il beneficio totale della stampa in questa configurazione.

Tutto ciò che non viene rimosso per gravità diventa essenzialmente un rifiuto di resina aggiunto quando viene lavato via con IPA.

Panoramica sulla stampa di modelli solidi

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La stampa di modelli solidi presenta il flusso di lavoro più efficiente. I modelli in genere vengono esportati da solidi software CAD, quindi la stampa di solidi consente di esportare semplicemente i modelli dalla fase di progettazione e portarli direttamente alla stampa.

Poiché il tempo è spesso essenziale quando si tratta di utilizzare e apprendere la tecnologia, questo flusso di lavoro semplice è consigliato in quanto richiede il minor numero di passaggi tra la progettazione e il prodotto finale.

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Un altro motivo per stampare in modo pieno è migliorare l’adesione alla piattaforma di stampa. È meno probabile che i modelli solidi cadano dalla piastra di costruzione e nel serbatoio resina. Il che significa che è più probabile che vengano stampati correttamente. Il costo del tempo e dei materiali di una stampa fallita è molto più alto del risparmio ottenuto con un modello svuotato di successo.

Dunque le stampe solide tendono a fornire un’esperienza migliore con una ridotta possibilità di errore e un flusso di lavoro complessivo più efficiente.

Analisi matematica

I modelli di allineatori sono da tempo oggetto di questo dibattito. Poiché una tipica produzione di allineatori può superare i 25 modelli, il potenziale di risparmio sui costi con i modelli cavi sembra significativo.

Ma come dimostrerà la matematica, il vantaggio finanziario della stampa di modelli cavi è trascurabile e l’investimento di tempo richiesto è spesso significativo.

Per testare questa ipotesi, SprintRay ha creato due modelli identici di un allineatore: uno solido, uno cavo. Si è visto che i modelli solidi richiedono 15 ml di resina SprintRay Die & Model, mentre i modelli cavi richiedono 11 ml.

L’analisi CAD ha rivelato che i modelli cavi hanno circa il 20% in più di superficie e la resina liquida non polimerizzata ha la tendenza ad aderire ai modelli: ecco perché i modelli stampati sono sempre bagnati quando sono finiti.
Che questa superficie aumentati del 20% significa che viene consumato almeno 1 ml di resina ulteriore per il modello cavo, in virtù dell’adesione della resina, portando il totale per i modelli cavi a 12 ml. E questo non è conveniente.

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L’aumento della resina non polimerizzata influisce anche sul processo di lavaggio.

Poiché all’interno del modello è attaccata della resina non polimerizzata, l’intero modello deve essere rimosso dalla piattaforma per essere pulito correttamente.

Un modello solido equivalente può invece essere lasciato sulla piattaforma durante il lavaggio, riducendo il numero di passaggi in questo flusso di lavoro.

La resina non polimerizzata aggiuntiva sul modello cavo aumenterà la frequenza con cui l’IPA deve essere sostituito.

I modelli possono anche essere stampati cavi e verticali senza fori di drenaggio, il che riduce la quantità di resina in eccesso da rimuovere/pulire dopo il processo. Tuttavia, ciò richiede l’aggiunta di un qualche tipo di supporto per avere un’adesione affidabile alla piattaforma di stampa. Il che aggiunge lavoro/tempo extra al processo di preparazione e consuma anche resina ulteriore. Poiché il tempo di stampa è una funzione dell’altezza, anche la stampa verticale rallenta il processo di stampa complessivo.

L’ultima parola: efficienza

La stampa di modelli cavi potrebbe far risparmiare una piccola quantità di resina ma il risparmio economico viene eroso dalla resina non polimerizzata che aderisce alla superficie maggiore. Inoltre questo fattore aumenta il consumo di IPA e richiede un flusso di lavoro molto più complesso rispetto alla stampa solida.
Riteniamo che l’obiettivo della stampa 3D in studio sia aumentare l’efficienza. Per la maggior parte dei medici e nella maggior parte dei casi, la stampa di modelli ripieni è la linea d’azione corretta e questo è lo standard accettato.

Il nostro intento è quello di creare la migliore esperienza di stampa 3D per i nostri clienti e la stampa solida è in genere la scelta corretta per la maggior parte dei nostri clienti. Ci sono alcuni casi, come i modelli estremamente grandi con enormi quantità di area piena, in cui la stampa di cavità ha senso e vale la complessità del flusso di lavoro aggiuntivo. Ma per la maggior parte dei modelli dentali, il lavoro aggiuntivo non ha senso.

 

Photo credits SprintRay