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コラム 2021.06.09 更新

歯科診療やラボ用の3Dプリンタはどのように選ぶべきか

歯科診療やラボ用の3Dプリンタはどのように選ぶべきか

アディティブマニュファクチャリングは、デジタル歯科における最新のワークフローであり、高品質・低コスト、および合理化されたワークフローを組み合わせて、歯科診療およびラボにとって論理的なビジネスの選択肢となっています。市場は急速に拡大しており、このテクノロジーをより多くの企業が利用しています。

こちらのコラムでは、歯科用のさまざまな3Dプリント技術と、歯科用3Dプリンタを投入する前に評価すべき点についてご説明します。

新しいデジタルデンタルガイドをチェックして、アナログワークフローとデジタルワークフローの違いについて詳しく調べ、3Dプリントをビジネスに統合するために何が必要かを学びましょう。

歯科および歯科矯正の3Dプリント技術

ステレオリソグラフィー(SLA)とデジタルライトプロセッシング(DLP)という3Dプリント技術は、歯科および歯科矯正の診療や実験室では一般的です。
ステレオリソグラフィーでは、明快でありそして非常に正確です。
液体樹脂のバットが印刷領域全体でレーザービームに選択的に露光され、特定の領域で樹脂が固化します。
FormlabsのForm3B 3Dプリンタで使用されているLowForce Stereolithography(LFS)テクノロジーは、SLA 3Dプリントの次の段階であり、パーツを層間の樹脂タンクから剥がすときにパーツに生じるひずみを減らし、比類のない表面仕上げのパーツを製造します。

デジタルライトプロセッシングは、SLAおよびLFSと同じ化学プロセスで動作しますが、レーザーではなくデジタルプロジェクターを光源として使用し樹脂を固化します。

低力ステレオリソグラフィー(LFS)
デジタルライトプロセッシング(DLP)

最も一般的な歯科矯正および歯科用3Dプリンタは、液体樹脂を光源(SLAおよびLFSレーザー、DLPプロジェクター)に選択的に露光して、プラスチックの非常に薄い固体層を形成し、それらを積み重ねて固体オブジェクトを作成します。
SLA、LFS、およびDLP 3Dプリンタの動作方法は似ています。
印刷品質やワークフロー、利用可能な材料やコスト、およびその他の要因の違いは、テクノロジーごとよりもマシンごとに大きくなります。

Formlabs Form3B歯科用3Dプリンタで作成された3Dプリントモデル上に熱成形されたクリアアライナー。

歯科用3Dプリンタの評価ポイント

正確さと精度

高品質で正確な最終部品を保証することは、歯科診療やラボにとって最重要事項です。
残念ながら、歯科または歯科矯正用に販売されているすべての3Dプリンタが、歯科矯正アプリケーションに必要な品質や精度を提供できるわけではありません。
さらに、さまざまな歯科用3Dプリンタを比較することは、技術仕様書を見るだけではできません。

一部のメーカーでは、見込み客に誤解を招く記述や技術仕様と混同させようとするケースもあります。
最も一般的には、これらの仕様が最終部品の精度に直接影響を与えない場合でも、層の高さ、レーザースポットサイズ、またはピクセルサイズを「精度」に見せかけます。
ほとんどの企業は精度のために単一の数値(つまり50ミクロンまたは75ミクロン)を参照していますが、これらは通常、マーケティングの仕掛けであり、最も一般的にはプリンタの解像度の限界を表しています。

SLA、LFS、およびDLPプロセスの基本単位は形状が異なるため、数値仕様だけで異なるマシンを比較することは困難です。

基本的に、精度は多くの異なる要因に依存します。
3Dプリンタの品質や3Dプリント技術、材料やソフトウェア設定、後処理などこれらすべてのシステムがどれだけ適切に調整されているかは最終的な歯科部品で判断されます。

Form 3B LFS3Dプリンタでダイが印刷されたフルアーチモデルの精度調査。歯科用3Dプリンタは、優れたフィット感と再現性のある結果を備えた高品質のカスタム製品と器具を製造できます。

使いやすさ

もう1つの重要なポイントは、3Dプリンタの使用がいかに簡単かということです。
Form 3Bのような最新の3Dプリンタは直感的に設計されているため、ラボなどで実際に触れることで簡単に慣れることができます。

プリンタが起動して実行された後、プリンタが必要とする日常的なやり取りとメンテナンスの種類を検討してください。
たとえば、FormlabsSLAおよびLFS3Dプリンタでの自動樹脂ディスペンスは、材料の不足を心配する必要がありません。

SLA、LFS、およびDLPテクノロジで印刷されたパーツは、印刷後に後処理が必要です。
まず、部品を溶剤で洗浄して余分な樹脂を除去する必要があり、生体適合性のある歯科用部品にも後硬化が必要です。
SLAおよびLFS3Dプリンタの場合、Formlabsはこれらの手順を自動化するソリューションを提供し、時間と労力を節約し、クリーンでメンテナンスの少ない本番環境を維持する上で大きな違いをもたらします。

フォームウォッシュとフォームキュアは後処理を自動化し、時間と労力を節約します。

最後に、設計によっては、一部の部品から支持構造を取り除く必要があります。
このステップを簡素化するために、FormlabsのForm 3Bは、仕上げの必要性とコストのかかる労力を大幅に削減する軽いタッチサポートを提供しています。

初期の3Dプリンタは、人生の半分をサービスに費やしていることで悪名高い評判があり、オンラインでも多くのプリントが失敗していました。
幸いなことに、最新世代のプリンタは大幅に改善された信頼性を提供しています。たとえば、Formlabs 3Dプリンタのユーザーは、数万台のマシンで数百万枚のプリントで95%を超える成功率を報告しました。
公開されている信頼情報を深く掘り下げ、サービスが必要な場合に対応できるように、メーカーが適切な保証とサービスを提供していることを確認することも重要なポイントです。

コストと投資収益率

新しいテクノロジーの採用を検討するとき、それはあなたのビジネスにとって意味のあるものである必要があります。
歯科用3Dプリンタのコストは初期の頃から大幅に下がっており、今日市場に出回っているシステムは多くのアプリケーションで最良のコストを提供します。

たとえば、熱成形アライナーを社内で製造するための手術ガイドや歯科用モデルを印刷する診療所やラボでは、ラボやサービスプロバイダーにアウトソーシングする場合と比較して、各部品のコストを75〜95%削減できることがよくあり、数週間で何年にもわたってその費用を何倍も節約できます。

さまざまな歯科用3Dプリントソリューションを比較するときは、次のことを忘れないでください。

  1. 機械のコストだけでなく、トレーニング、セットアップ、および場合によってはソフトウェアを含む初期費用。
  2. ランニングコスト。単位あたりの材料費で見積もるのが最適です
  3. サービスとメンテナンスのコスト。プリンタの初期費用の年間20%もの費用がかかる可能性のある強制サービス契約に注意してください。

 

材料と用途

プロフェッショナル3Dプリンタは、歯科および歯科矯正の診療所や研究室で今日見られる最も用途の広いツールの一部であり、その汎用性の鍵は専用の材料です。

材料の選択は、プリンタのモデルによって異なります。
一部の基本的な3Dプリンタは診断モデルしか作成できませんが、より高度なシステムでは、高精度のクラウンおよびブリッジモデル、サージカルガイやキャスタブル/プレス可能な修復物を製造することができます。
スプリント、リテーナー、デジタル義歯などの長期的で生体適合性のある歯科用製品、および3Dプリントモデル上で熱成形することによるクリアアライナーやハーレイリテーナーなどの歯科矯正器具もまたそうです。

歯科用3Dプリンタは、さまざまな歯科用製品の費用効果が高く、マスカスタマイゼーションされたデジタル生産を可能にします。

一部の3Dプリンタは、独自の素材でのみ機能します。つまり、オプションはプリンタメーカーの製品に限定されます。
他メーカーはオープンシステムを持っていますが、それは彼らがサードパーティメーカーによって作られた材料を使うことができることを意味します。

ただし、サードパーティの材料を使用する場合は、結果が臨床的に許容できる品質と精度を達成していることを確認することが重要です。さらに、「オープン」であると主張する検証されていない3Dプリンタで生体適合性材料を使用すると、使用要件が破られ、生体適合性のないアプライアンスが製造されます。検証されていない3Dプリンタや素材を使用することで、ビジネスがどのようなリスクを負うかをしっかり考えた上で選択してください。

Formlabs Form3B歯科用3Dプリンタで3Dプリントされた手術ガイド

メーカーは定期的に新しい素材をリリースしているので、購入したプリンタは近い将来、ますます多様な歯科用製品を作成できるようになる可能性があります。

速度とスループット

3Dプリントの速度を考えるときは、生の印刷速度だけでなく、スループットも考慮することが重要です。

SLA、LFS、およびDLP3Dプリンタの未加工のプリント速度は一般的に同等です。
プロジェクターは各レイヤー全体を一度に露光するため、DLP 3Dプリントの印刷速度は均一で、パーツの高さにのみ依存しますが、SLAおよびLFS3Dプリンタはレーザーで各パーツを引き出します。
経験則として、これによりSLAおよびLFS 3Dプリンタは、単一のパーツまたは小さいパーツを印刷する場合に同等または高速になりますが、DLP 3Dプリンタはプラットフォームの大部分を占める複数のパーツを印刷する場合に高速になります。

ただし、DLPプリンタの解像度とビルドボリュームの間にはトレードオフがあります。小型のDLP3Dプリンタは高速で印刷できる場合がありますが、ビルドプラットフォームに収まるモデルはごくわずかです。ビルドボリュームが大きい別のマシンでは、より多くのパーツを印刷できる可能性がありますが、解像度は低くなります。つまり、より高い精度が必要な修復モデルや手術ガイドを印刷するには十分な精度が得られない可能性があります。

SLAおよびLFS3Dプリンタは、これらすべてのオプションを1台のマシンで生成でき、場合に応じて解像度や速度、またはスループットを最適化するかどうかを自由に決定できるプラクティスとラボを提供しています。

たとえば、Form 3B LFS 3Dプリンタは、ドラフト樹脂を使用して約20分で単一の矯正モデルを作成でき、1回の印刷約1時間で8つのモデルを作成できます。
また、プリンタのビルドボリュームが大きいため、一晩の「ライトアウト」生産に1回。Form3BL、Formlabs 大型歯科及び歯科矯正3Dプリンタは印刷あたり52のモデルまで生成することができます。

可能な1日の総生産量= 8時間労働で可能な印刷物の数+1夜の印刷物

小さなビルドプラットフォームのDLP3Dプリンタは、一度に最大で少数のモデルをすばやく作成できます。
プリンタを準備し、ソフトウェアで印刷を設定、各印刷のパーツを後処理する必要があるため、その生産能力を十分に活用するには、パーツあたりの人件費がはるかに高くなります。

フォーム3B歯科用3Dプリンタでの3Dプリントによる歯科および歯科矯正製品のスループットとコスト


特にラボの場合、もう1つの重要なポイントは、単一のマシンで容量を満たすか、複数のユニットで容量を満たすかです。
マルチマシンプリントセルを使用した生産は、大規模なフォーマットのマシンと比較して、多くの場合初期費用を削減することができます。
最初に低コストのマシンを1台購入することで、ラボは最終的に需要に応じて生産を拡大する前に、生産方法をテストできます。これにより、急速に進化する市場に大規模な長期投資を行うのではなく、必要な場合にのみ生産費を支払う機会が得られます。複数のプリンタを備えたプリントセルを使用すると、複数の異なる表示を一度に作成し、冗長性によってリスクを軽減することもできます。1台のマシンの修理が必要な場合は、残りのプリントセル全体で生産のバランスをとることも可能です。
あるいは、Form 3BLのような大判歯科用3Dプリンタは、オペレーターの介入を最小限に抑えることで、すべての印刷ジョブのスループットを最大化し、労働力の必要性を減らすことができます。

マルチマシンプリントセルにより複数の異なるアプリケーションの3Dプリントを並行して行うことができ、生産ニーズのバランスを取り、冗長性を通じてリスクを軽減します。



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