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Dental Tech - Zirconia stampata in 3D: la rivoluzione è adesso!

23 Agosto 2021

Dental Tech - Zirconia stampata in 3D: la rivoluzione è adesso!

Dr. Daniel Bomze*

*Daniel Bomze è specializzato nella chimica dei polimeri e ha conseguito un dottorato di ricerca presso l’Università TU di Vienna. Nella sua tesi di dottorato, che è stata condotta presso l'Istituto di chimica sintetica applicata, il dott. Bomze ha sviluppato metodi di polimerizzazione alternativi basati sull'irradiazione delle resine epossidiche. Ha iniziato la sua carriera professionale come ingegnere di applicazioni web freelance e assistente di progetto presso l’Università TU di Vienna. Il Dr. Bomze ha acquisito una vasta esperienza nella ricerca sui materiali in diverse aree ed è autore di numerose pubblicazioni e brevetti. A partire da novembre 2016 è stato impiegato come business developer nella sezione medica presso Lithoz. Dal 2019 è a capo della business unit medical, che comprende anche le applicazioni odontoiatriche. Lithoz è un’Azienda specializzata nello sviluppo di materiali e stampanti 3D per la produzione di parti altamente complesse in ceramiche ad alte prestazioni e bioriassorbibili.

 

Intervistiamo il Dr. Daniel Bomze, uno dei massimi esperti mondiali nella stampa 3D della zirconia.

 

Dottor Bomze, è un grande piacere intervistarla. Il mondo della stampa 3D è incredibilmente affascinante e giorno dopo giorno sempre più dentisti ne sono interessati. Ora, diversi dentisti italiani stanno acquistando stampanti 3D desktop per la stampa di modelli dentali, guide chirurgiche, bites ecc. ma quella che Lithoz sta presentando oggi è una vera rivoluzione: la possibilità di stampare la zirconia ed il disilicato di litio in 3D. Questa opportunità è letteralmente un sogno per i dentisti digitali di tutto il mondo: potremo stampare corone e ponti monolitici in zirconia, nonché impianti dentali! Come ci siete arrivati? Quanto tempo ci è voluto, in termini di ricerca e impegno, per riuscire a raggiungere questi straordinari risultati?

Lo sviluppo della tecnologia che stiamo utilizzando oggi è iniziato nel 2006 presso la Vienna University of Technology (TU Wien, Vienna, Austria) come progetto di dottorato del Dr. Johannes Benedikt e del Dr. Johannes Homa, rispettivamente CTO e CEO di Lithoz. Dopo quattro anni di intensa ricerca e sviluppo, è stato possibile sviluppare un prototipo di macchina e materiali ceramici stampabili ad alte prestazioni. I risultati sono stati così promettenti che Lithoz è stata fondata come spin-off di TU Wien. La tecnologia Lithoz denominata Lithography-based Ceramic Manufacturing (LCM) è nata e il suo successo nel settore ha motivato Lithoz a sviluppare ulteriormente la tecnologia fino al livello attuale. A partire dal 2016, la nostra tecnologia LCM è stata inizialmente utilizzata per applicazioni mediche. Oggi Lithoz ha installato macchine per la produzione e lo sviluppo di dispositivi medici in Cina, Australia, USA, Brasile, Svizzera, Germania, Lituania, Repubblica Ceca e ovviamente Austria. Ancora nel 2019, abbiamo deciso di espanderci anche nel campo dentale (Fig. 1) e sviluppare materiali in zirconia che soddisfano gli elevati standard richiesti dai professionisti del settore, in termini di resistenza e precisione geometrica. A distanza di due anni, possiamo presentare i nostri primi componenti in vetroceramica (disilicato di litio) che possiedono una precisione straordinaria, un'estetica superba e una resistenza impeccabile.

 

Quali sono, ad oggi, le applicazioni della stampa 3Ddella zirconia in odontoiatria? Quali sono i vostri obiettivi futuri?

La stampa 3D di zirconia o in generale di ceramiche ad alte prestazioni viene utilizzata per numerose applicazioni in odontoiatria. Ad esempio, restauri dentali, faccette, corone e ponti possono essere prodotti in diversi gradi di zirconia (HT vs LT) e persino in vetroceramica (disilicato di litio) (Fig. 2). Inoltre, l'implantologia dentale svolge un ruolo importante e anche i più severi requisiti di precisione e resistenza per impianti dentali e abutment vengono soddisfatti utilizzando la tecnologia LCM. Se la situazione dell'osso nel sito implantare è insufficiente, può essere necessario un aumento osseo. Qui, la tecnologia LCM si dimostra in grado di produrre materiali sostitutivi ossei specifici per il paziente, sintetici, che sono osteoconduttivi e bioriassorbibili pur essendo sicuri e disponibili in quantità illimitate (a differenza, ad esempio, degli innesti ossei autologhi). Il fosfato tricalcico (TCP) e l’idrossiapatite (HA) si sono dimostrati materiali sicuri e affidabili per la sostituzione chirurgica dell'osso in chirurgia orale. Abbiamo intenzione di rafforzare e ampliare ulteriormente il portafoglio di prodotti di Lithoz in termini di disponibilità di materiali ceramici per applicazioni dentali, oltre a offrire la nostra stampante 3D CeraFab Multi 2M30 multimateriale per applicazioni mediche e dentali. Questo rappresenterà un ulteriore balzo in avanti, verso dispositivi medici perfettamente personalizzati realizzati con diversi tipi di ceramica, consentendo gradienti di colore e traslucenza, nonché la combinazione di ceramiche ad alte prestazioni e bioriassorbibili in un unico componente. Attualmente, Lithoz si sta espandendo con un secondo sito di produzione a Vienna per soddisfare le esigenze del mercato. Questo darà ai nostri clienti la certezza di poter sempre contare sulla perfetta qualità e disponibilità di attrezzature di produzione, materiali di consumo e ceramici di prima qualità di Lithoz.

 

Può descriverci, in modo semplice, come funziona la vostra fantastica stampante?

Le stampanti Lithoz CeraFab utilizzano i dati CAD nei formati di file STL (standard tessellation language) per generare le informazioni geometriche all'interno della macchina. La tecnologia LCM, utilizzata dalle stampanti CeraFab, si basa sul meccanismo della fotopolimerizzazione. Utilizzando la luce visibile, una formulazione liquida si trasforma in un corpo solido. La maggior parte dei dentisti e dei professionisti del settore riconoscerà questo processo, comune anche alle otturazioni in composito dentale, anch'esse polimerizzate con luce blu. Nel caso delle stampanti CeraFab, la sospensione ceramica liquida viene dosata utilizzando un sistema a cartuccia nella macchina, per costruire ciascuno degli strati dai quali l’oggetto è composto. Mentre le parti vengono generate strato per strato, la macchina utilizza solo la quantità di materiale necessaria per completare la fase corrente, il che rende l'intero processo molto efficiente in termini di utilizzo del materiale. Una volta completata la stampa, le parti devono essere pulite con aria compressa, mentre il legante residuo nei componenti viene rimosso riscaldando le parti in un forno. Il legante viene bruciato e le parti a quel punto sono costituite esclusivamente da ceramica, che sarà ulteriormente consolidata nelle densità finali tramite sinterizzazione. I restauri possono essere successivamente colorati e glasati se lo si desidera, mentre gli impianti dentali possono essere sterilizzati prima di essere considerati finalmente un prodotto finito. Il processo produttivo di un restauro dentale è riassunto nella Fig. 3.

La vostra stampante è già disponibile in Italia, nel caso in cui dentisti italiani o aziende italiane del dentale volessero acquistarla?

I sistemi Lithoz CeraFab sono disponibili nella maggior parte dei paesi del mondo, inclusa l'Italia. Poiché la nostra tecnologia LCM è così nuova, è importante per Lithoz supportare personalmente ogni cliente durante il suo avvio alla tecnologia. Per fare ciò, abbiamo gruppi di esperti a disposizione dei nostri clienti, desiderosi di aiutare. Per garantire che nessuna barriera linguistica ostacoli il successo dei nostri clienti, siamo lieti di fornire supporto anche in italiano.

Fig 1. CeraFab System S65 Medical®: stampante 3D per la produzione di componenti dentali in zirconia, vetroceramica e altre ceramiche ad alte prestazioni.

Fig. 2. Restauri dentali in disilicato di litio realizzati con sistema CeraFab S65 Medical®, utilizzando la tecnologia LCM di Lithoz.

Pubblicato su Infodent Agosto-Settembre 2021 - Rubrica Dental Tech