Dentale

Un sorriso migliore con la stampa 3D

Non sarà più necessario essere costretti per svariati anni consecutivi con apparecchi dentali per ottenere un sorriso più dritto: le persone in tutto il mondo potranno correggere l’allineamento dei denti utilizzando allineatori trasparenti personalizzati, che non solo sono molto meno visibili, ma possono essere rimossi senza intervento professionale. La crescente adozione di allineatori trasparenti – secondo quanto riferito il mercato valeva oltre 2 miliardi di dollari nel 2019 – è dovuta in gran parte alla stampa 3D, una tecnologia che ha consentito ai laboratori ortodontici e alle aziende specializzate di ottenere la personalizzazione su larga scala.

Allineatori trasparenti per denti, l’inizio

Sebbene i sistemi di allineatori non metallici per denti siano stati utilizzati in una certa misura dagli anni ’40, la tecnologia degli allineatori trasparenti guidati digitalmente, come la riconosciamo oggi, è stata introdotta e resa popolare da due studenti della Stanford University. Alla fine degli anni ’90, questi studenti hanno inventato il sistema Invisalign, la prima soluzione del suo genere a fare affidamento su una singola impressione per creare una serie di allineatori modellati digitalmente.

Align Technology, la società dietro Invisalign, è stata per anni l’operatore dominante nel mercato degli allineatori trasparenti. Questa dinamica è stata sostenuta dai numerosi brevetti statunitensi e internazionali dell’azienda, che hanno impedito ai concorrenti di ottenere una posizione significativa nel sottosegmento dell’odontoiatria digitale. Quando questi brevetti hanno iniziato a scadere, tuttavia, nuovi attori hanno fatto irruzione sul mercato con chiare soluzioni di allineatori che in alcuni casi erano più convenienti ed efficienti. Ciò, parallelamente, ha scatenato la partecipazione di molte aziende di stampa 3D nella produzione di allineatori trasparenti, spesso su scala di massa.

Allineatore trasparente e stampo realizzati con la stampante 3D Stratasys J700

Come funzionano effettivamente gli allineatori trasparenti?

Oggi, le persone in tutto il mondo utilizzano soluzioni di allineatori trasparenti per la correzione ortodontica estetica. Ma prima di immergerci in quali aziende di stampa 3D stanno giocando un ruolo chiave nella produzione di detti dispositivi ortodontici, vogliamo prima illustrare come funzionano effettivamente gli allineatori.

In breve, gli allineatori sono usati come alternativa agli apparecchi ortodontici convenzionali – va notato che in molti casi non sono un sostituto adatto – e sono costituiti da gusci di plastica trasparente che si adattano ai denti del paziente e li spostano in modo incrementale fino al raggiungimento del posizionamento desiderato. A differenza delle parentesi graffe, gli allineatori possono essere rimossi da chi li indossa, facilitando le attività quotidiane come mangiare e le pratiche di igiene dentale.

Gli allineatori trasparenti sono personalizzati per il paziente e sono progettati per essere indossati per un massimo di due settimane (in modo variabile) prima che un nuovo allineatore leggermente modificato lo sostituisca. In genere, i pazienti avranno la bocca acquisita digitalmente tramite uno scanner intraorale o una scansione di un’impronta fisica. Questi dati di scansione vengono quindi utilizzati per generare un modello 3D dei denti del paziente, che viene utilizzato come base per la pianificazione dell’allineamento. Viene quindi prodotta una serie di allineatori (utilizzando varie tecnologie, come vedremo), ognuno con una forma leggermente diversa per modificare gradualmente la posizione dei denti.

Archi stampati in 3D per allineatori invisibili presso Cranston Orthodontics, utilizzando la tecnologia EnvisonTEC

Quando indossati, gli allineatori trasparenti esercitano una leggera pressione sui denti che devono essere raddrizzati, il che innesca una risposta dall’osso mascellare per spostare l’alveolo del dente. Il processo di allineamento è progettato per essere confortevole per chi lo indossa ed è quindi incrementale, spostando molto gradualmente i denti in bocca. Se i pazienti si conformano a indossare i loro allineatori trasparenti per la maggior parte della giornata (circa 22 ore al giorno), i risultati della correzione del sorriso possono essere visibili entro un anno nella maggior parte dei casi.

Personalizzazione di massa con la stampa 3D

Finora, non abbiamo davvero affrontato il modo in cui la stampa 3D possa giocare un ruolo nella produzione di allineatori trasparenti, ma ciò non significa che non sia fondamentale. Oggi, la maggior parte, se non tutte, le aziende di allineatori trasparenti utilizzano la stampa 3D nella produzione di prodotti dentali specifici per il paziente. È stato un fattore chiave per la personalizzazione su scala di massa.

È interessante notare che non esiste un processo di stampa 3D dominante per la produzione di allineatori trasparenti, ma il flusso di lavoro complessivo è simile. Cioè, se una azienda di allineatori sta sfruttando le tecnologie Stratasys PolyJet, HP Multi Jet Fusion, DLP o SLA, tante altre utilizzano la stampa 3D per produrre un modello dei denti del paziente, piuttosto che il prodotto finale stesso. Nella maggior parte dei casi, il modello ortodontico stampato in 3D subisce la termoformatura, un processo in cui un foglio di plastica trasparente viene riscaldato fino al punto di essere flessibile e viene formato sullo stampo per creare un prodotto finale.

La struttura di SmileDirectClub dispone di diverse stampanti 3D HP MJF

La stampa 3D è attualmente l’unico processo di produzione sul mercato praticabile per la personalizzazione di massa degli allineatori ortodontici: altri processi di produzione più tradizionali sarebbero troppo costosi. Inoltre, la stampa 3D ha consentito la produzione di più stampi per allineatori contemporaneamente.

Protagonisti chiave nella stampa 3D degli allineatori ortodontici

In questo segmento, inizieremo esaminando prima uno dei pionieri degli allineatori trasparenti prodotti digitalmente: Align Technology, la società dietro Invisalign. La tecnologia scelta dall’azienda nella produzione dei suoi prodotti per raddrizzare i denti è la stereolitografia di 3D Systems . Le aziende sono state partner sin dall’inizio, sfruttando la stampa 3D di 3D Systems per produrre stampi personalizzati per allineatori per oltre 5,8 milioni di pazienti. Alla fine del 2018, Align Technology gestiva un flusso di lavoro di produzione end-to-end in grado di produrre oltre 320.000 allineatori personalizzati al giorno.

Un altro attore chiave nel mercato degli allineatori trasparenti è SmileDirectClub, società con sede negli Stati Uniti fondata nel 2014. L’azienda è leader nel settore degli allineatori trasparenti a domicilio diretto dai medici, il che significa che i clienti possono avere una sessione di imaging 3D in uno dei i numerosi SmileShop dell’azienda oppure possono utilizzare un kit a domicilio per creare impronte intraorali. SmileDirectClub produce milioni di allineatori personalizzati per i suoi clienti in tutto il mondo e sfrutta la stampa 3D Multi Jet Fusion di HP per raggiungere queste velocità. A partire dall’anno scorso, la società di teledentistry utilizzava 49 sistemi MJF per produrre oltre 50.000 stampi per bocca unici al giorno, fino a 12 milioni all’anno. In particolare, SmileDirectClub è il più grande produttore di parti stampate in 3D MJF negli Stati Uniti. Le aziende stanno anche stabilendo un programma di riciclaggio che trasforma il materiale 3D inutilizzato e gli stampi a bocca in plastica lavorata in pellet per lo stampaggio a iniezione.

Stampi per allineatori stampati in 3D da Formlabs

La tecnologia di stampa 3D PolyJet di Stratasys viene utilizzata da più di un fornitore di allineatori ortodontici, tra cui ClearCorrect LLC e DynaFlex di proprietà di Straumann. Il primo ha utilizzato la stampante 3D Objet Eden500V di Stratasys sin dal 2015 per produrre il 100% dei suoi modelli di allineatori personalizzati. DynaFlex, da parte sua, è uno specialista in ortodonzia con sede nel Missouri che negli ultimi anni ha cercato di aumentare la sua produzione di allineatori trasparenti. Oggi, l’azienda gestisce un centro di stampa 3D dotato di diverse stampanti 3D dentali J700, che le consentono di scalare la produzione dei modelli e realizzare la produzione su richiesta. La soluzione J700 di Stratasys è impiegata anche dalla Ortoplus con sede a Malaga per la produzione di allineatori trasparenti “pronti all’uso”.

Dall’altra parte del mondo, in Cina, la tecnologia Hanyang produce allineatori ortodontici personalizzati utilizzando la stampa 3D DLP EnvisionTEC. Anche altri studi odontoiatrici e ortodontici, tra cui Cranston Orthodontics, utilizzano la tecnologia di EnvisionTEC per produrre internamente allineatori trasparenti. Altre aziende come Prodways e Formlabs hanno introdotto sul mercato soluzioni di allineatori ortodontici che possono essere implementate da laboratori odontotecnici e ortodontici in tutto il mondo.

La soluzione di Prodways è stata lanciata nel 2019 e offre un processo modulare e altamente automatizzato per la produzione di allineatori dentali. Cioè, per aumentare la produttività per il mercato degli allineatori dentali, Prodways ha combinato le sue stampanti 3D MOVINGLight ProMaker serie L con la robotica e le tecnologie di automazione. Inoltre, l’azienda ha collaborato con un fornitore di software per il flusso di lavoro degli allineatori per integrare la soluzione. Il sistema modulare di Prodways si rivolge all’intera catena di produzione, dalla progettazione, alla stampa 3D, alla termoformatura, all’imballaggio. Secondo l’azienda, la sua soluzione di produzione automatizzata può produrre oltre 2.000 allineatori trasparenti al giorno. La soluzione di odontoiatria digitale di Formlabs è progettata per essere adottata da laboratori odontotecnici e ortodontici e si basa sulla sua stampante 3D Form 3B.

Il futuro dei denti è diretto?

Sebbene la produzione diretta di allineatori trasparenti tramite stampa 3D non sia attualmente disponibile, è in fase di esplorazione per il futuro. Ad esempio, Align Technology vede un enorme potenziale nella produzione diretta di allineatori stampati in 3D e sta investendo nel loro sviluppo. EnvisionTEC, da parte sua, che ha portato sul mercato molti sistemi e materiali di stampa 3D dentale, ha effettivamente svelato un materiale per la stampa 3D diretta di allineatori di ritenzione, E-Ortholign, nel 2018 (all’epoca stava procedendo attraverso processi di approvazione normativa).

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Andrea Gambini

Mi piace leggere e scrivere da sempre. Ho iniziato a lavorare in redazione come giornalista sportivo nel 2008, poi la passione per il giornalismo e per il mondo della comunicazione in generale, mi ha permesso di ampliare notevolmente i miei interessi, arrivando negli anni a collaborare con le più svariate testate giornalistiche online. Mi sono poi avvicinato alla stampa 3D, colpito dalle grandissime potenzialità di questa nuova tecnologia, che giorno dopo giorno mi hanno spinto a informarmi sempre più su quella che considero una vera rivoluzione che si farà presto sentire in tantissimi campi della nostra vita quotidiana.

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