N

O W O C Z E S N Y

T

E C H N I K

D

E N T Y S T Y C Z N Y

50

T E C H N I K A

D E N T Y S T Y C Z N A

Selektywne

topienie laserem

SŁOWA KLUCZOWE



selektywne

topienie laserem, SLM

STRESZCZENIE



W opracowaniu

pragniemy przedstawić urządzenie
RapidPro, niemieckiej firmy HintEls,
służące do wykonywania metalowych
konstrukcji koron i mostów metodą
selektywnego topienia laserem.

tech. dent. Piotr Cajdler, dr. n. med. Marcin Cajdler

M

imo wprowadzenia
do protetyki stomato-

logicznej wielu nowoczesnych
materiałów kompozytowych
i ceramicznych, w wielu

sytuacjach klinicznych stopy
metali są nadal niezastą-

pione, a ich pozycja wydaje

się być niezagrożona.

Jeszcze do niedawna jedynym sposo-
bem uzyskiwania struktur metalowych
były metody odlewnicze, których histo-
ria sięga XIX wieku. W chwili obecnej,
dzięki rozpowszechnieniu systemów
CAD/CAM, otrzymaliśmy nowe na-
rzędzia do wykonywania uzupełnień
metalowych: frezarki CNC i urządze-
nia do selektywnego topienia laserem
(SLM).

SLM (Selective Laser Melting) – se-

lektywne topienie laserem – to techno-
logia opierająca się na idei szybkiego
wykonywania prototypów (Rapid Proto-
typing), czyli wykonywania pełnowar-
tościowych prototypów na podstawie
trójwymiarowego projektu. Większość
prac, które wykonują technicy denty-
styczni, można uznać za prototypy, gdyż
podbudowy metalowe pod korony czy
mosty wykonujemy zazwyczaj tylko raz
i ich kształt jest niepowtarzalny.

Sercem RapidPro – urządzenia do se-

lektywnego topienia laserem – jest ko-
mora robocza, gdzie znajduje się pły-
ta, na której powstają produkowane
elementy, zasobnik z proszkiem CoCr,
układ ogniskujący promień lasera,
czujniki temperatury i poziomu tlenu.

Podczas pracy komora wypełniona jest
gazem szlachetnym (argonem lub azo-
tem), co eliminuje powstawanie tlen-
ków w czasie topienia drobin metalu.
Kolejnym ważnym elementem budowy
opisywanego urządzenia jest światło-
wodowy laser itrowo-erbowy o mocy
100 W. Oprócz tego urządzenie wypo-
sażone jest w moduł chłodzący, wyciąg
spalin z komory roboczej oraz dwa
komputery sterujące jego pracą.

Skanery 3D i oprogramowanie CAD

(Computer Aided Design) pozwalają
na digitalizację modelu i wirtualne
zaprojektowanie przyszłego uzupeł-
nienia. Taki właśnie trójwymiarowy
model, zapisany w pliku .stl (standard
dla otwartych systemów CAD/CAM),
przetwarzany jest na dwuwymiarowe
przekroje. Urządzenie SLM wczytuje
poszczególne przekroje i na ich podsta-
wie, warstwa po warstwie, wytwarza
przyszłe uzupełnienie. Czapeczka pod
koronę metalowo-ceramiczną składa się
z około 400 warstw o grubości 0,03 mm.
W przeciwieństwie do metod frezer-
skich, nie wycinamy elementu z blocz-
ka, tylko budujemy go przyrostowo
ze sproszkowanego metalu.

SLM powinien
szczególnie
zainteresować
techników-ceramików,
którzy

zajmują się

wyłącznie
nakładaniem
ceramiki

i nie posiadają
własnej odlewni
do metalu.

1

/ 2 0 1 1

51

T E C H N I K A

D E N T Y S T Y C Z N A

Produkowanie metalowych konstruk-

cji w technologii SLM można obrazowo
porównać do drukowania w trzech wy-
miarach. Promień lasera topi wybiór-
czo drobiny metalu, spajając je ze sobą
i z poprzednią warstwą. W ten sposób
powstaje budowany obiekt wsparty
na tzw. supportach. Zastosowanie la-
sera do topienia drobin metalu oraz to,
iż proces odbywa się w osłonie gazu
szlachetnego, powoduje, że otrzyma-
na konstrukcja posiada bardzo dobrą
strukturę mikrokrystaliczną i pozba-
wiona jest jam skurczowych, charakte-
rystycznych dla metali odlewanych.

Problemy występujące przy technice

traconego wosku, takie jak: wtrącenia
z masy ogniotrwałej, obecność tlen-
ków i innych produktów spalania czy
nieregularna struktura krystaliczna,
w przypadku SLM-u nie występują.
Dla technika-metalowca materiał ten
jest łatwiejszy w obróbce od odlewa-
nego CoCr. Poza tym czas potrzebny
do przygotowania czapeczki do napa-
lania ceramiki jest dużo krótszy niż
w klasycznych metodach, ogranicza
się do odcięcia supportów i delikat-
nego dopasowania pobrzeża. Miejsca
połączeń z supportami należy wygła-
dzić, przy czym połączenia pomiędzy
elementami podtrzymującymi a czap-
ką metalową są punktowe i nie spra-
wiają problemu przy obróbce (twar-
dość wg Vickersa 286). Otrzymane
podbudowy pod korony i mosty me-
talowo-ceramiczne, z punktu widze-
nia technika-ceramika, niczym się nie
różnią od konstrukcji ze stopu CoCr.
Współczynnik rozszerzalności cieplnej
(WAK/CTE 25-500°C) wynosi 14,1 i jest
odpowiedni dla większości nowocze-
snych ceramik dentystycznych. Metal
dobrze oksyduje i nie powoduje pę-
kania ceramiki. Metoda wytwarzania
konstrukcji metalowych metodą SLM
stawia specyficzne wymagania osobom
obsługującym programy CAD. Pliki .stl
muszą być bardzo starannie przygoto-
wane, gdyż w przeciwnym wypadku
otrzymujemy tzw. „brudny .stl” – plik
zawierający wiele błędów: nakładające
się trójkąty, odwrócone normalne czy
dziury w powłokach. Jeśli przestrzega-
my pewnych prostych zasad projekto-
wania, otrzymujemy dane wysokiej ja-

kości i w konsekwencji dobrą, szczelną
pracę.

W przypadku gdy laboratorium pro-

tetyczne zdecyduje się na wykonywa-
nie prac w technologii SLM, otrzymuje
produkt, który z jednej strony posiada
wszelkie zalety uzupełnień metalowych
(łatwość naprawy, możliwość wymiany
materiału licującego, dużą wytrzyma-
łość mechaniczną itd.), a z drugiej stro-
ny zapewnia wszelkie zalety systemów
CAD/CAM, czyli wysoką szczelność
brzeżną, pasywne dopasowanie, rów-
ną szczelinę na cement czy możliwość
zaplanowania toru wprowadzania pro-
tezy. Nie bez znaczenia jest również
fakt, że otrzymujemy produkt bardziej
biokompatybilny niż ten wytworzony
metodami klasycznymi.

Pracownie, które chciałyby wprowa-

dzić uzupełnienia CoCr wykonywane
w SLM do swojej oferty, mają możli-
wość wysyłania modeli lub gotowych
projektów (oczywiście jeśli posiadają

skaner do modeli w systemie otwartym)
do pracowni autorów tej publikacji. Nie
ukrywamy, że jesteśmy bardzo dumni
z faktu, iż pierwsze w Polsce urządzenie
pracujące w technologii SLM znajduje
się w naszym laboratorium.

Selektywne spiekanie laserem wy-

daje się być metodą, która w przyszło-
ści będzie coraz popularniejsza. SLM
powinien szczególnie zainteresować
techników-ceramików, którzy zajmują
się wyłącznie nakładaniem ceramiki
i nie posiadają własnej odlewni do me-
talu.

Coraz większa liczba systemów CAD/

CAM w dużych i średnich pracowniach,
przystępna cena pojedynczego punktu,
duża dokładność i dobra biokompaty-
bilność produktu przemawiają za wy-
korzystaniem tej metody w codziennej
pracy technika dentystycznego.



KONTAKT

www.neodent.com.pl

N

O W O C Z E S N Y

T

E C H N I K

D

E N T Y S T Y C Z N Y

52

T E C H N I K A

D E N T Y S T Y C Z N A

fot. autor

1

Urządzenie RapidPro firmy HintEls

2

Widok wnętrza komory roboczej urządzenia RapidPro: a. płyta, na której powstają elementy z CoCr, b. zasobnik z proszkiem

CoCr, c. soczewka lasera

3

Trójwymiarowy projekt uzupełnienia protetycznego. Jak widać na zdjęciu, kształt konstrukcji metalowej jest podyktowany kształtem anato-

micznym ostatecznego uzupełnienia

4

Uzupełnienie po wyjęciu z urządzenia RapidPro. Widoczne supporty łączące gotowy element z płytą urządzenia

5a

5b

5c

Fazy

obróbki konstrukcji metalowej wykonanej w SLM. Od góry: model roboczy, dopasowana struktura metalowa na modelu, struktura metalowa przygotowana do nakładania
ceramiki

6

Płyta z gotowymi uzupełnieniami po wyjęciu z urządzenia RapidPro. Dzięki uprzejmości firmy HintEls

7

Trójwymiarowa prezentacja pliku .stl

1

2

4

6

7

3

5a

5b

5c