Stampa, caratterizzazione e post-processing di allineatori dentali stampati con tecnologia PolyJet

The usability of the Stratasys proprietary UV-curing MED610 and MED625FLX resins for the additive manufacturing production of transparent dental aligners was investigated in this work, with the aim of purposing this process as a valid alternative to thermoforming. The specimens were printed using a Stratasys ObJet 500 printer, a printer widely used in the orthodontic field. First, the mechanical characteristics of the pure materials and their composites were evaluated, the latter created using the coating function available in the printer software. Tests show that MED610 resin is too brittle for the production of dental aligners, while MED625FLX does not have sufficient mechanical strength to be used. Unlike pure materials, the composites created by crossing the two materials with the coating function showed improved characteristics of resistance to bending, while maintaining adequate mechanical strength, a fundamental requirement for obtaining sufficient thrust on the teeth. After printing, a post-processing process through barrel finishing was carried out on the aligners, in order to achieve the requirement of complete transparency of the finished product, which is fundamental for the aesthetic purposes of the orthodontic treatment. Three different medium were used, the first was Al2O3 dry abrasive, the second was IPA, a good solvent for resins, and the last one using abrasive and solvent concurrently, showing how, although the dry process with abrasive leaves superficial residues of Al2O3 that are difficult to remove, the process presented here alone is not sufficient to achieve the necessary transparency, however improving the quality of the final product and almost completely reducing printing defects.

Il presente lavoro indaga l’utilizzabilità delle resine fotopolimerizzanti proprietarie Stratasys MED610 e MED625FLX per la produzione con tecniche di manifattura additiva di allineatori dentali trasparenti, proponendo tale processo come alternativa a quello tradizionale di termoformatura. I provini sono stati prodotti utilizzando una stampante Stratasys ObJet 500, macchinario largamente impiegato nel campo ortodontico per la produzione di stampi per la termoformatura di allineatori dentali. In primo luogo sono state valutate le caratteristiche meccaniche dei materiali puri e di loro compositi, questi ultimi creati utilizzando la funzione rivestimento disponibile nel software della stampante stessa. I test mettono in luce come la resina MED610 risulti troppo fragile per la produzione di allineatori dentali, mentre la MED625FLX non possiede sufficiente resistenza meccanica per essere utilizzata. Contrariamente ai materiali puri, i compositi creati abbinando i due materiali con la funzione di rivestimento mostrano migliorate caratteristiche di resistenza a rottura per flessione mantenendo comunque un’adeguata resistenza meccanica, requisito fondamentale per ottenere una spinta sufficiente sulla dentatura. Successivamente alla stampa, un processo di post-processing tramite barrel finishing è stato effettuato sugli allineatori, in modo da raggiungere il requisito di trasparenza del prodotto finito, fondamentale per gli scopi estetici del trattamento ortodontico. Sono state utilizzate tre diverse cariche, la prima di Al2O3 abrasivo a secco, la seconda di IPA, buon solvente per le resine, e l’ultima utilizzando abrasivo e solvente in concomitanza, mostrando come, sebbene il processo a secco con abrasivo lasci dei residui superficiali di Al2O3 difficilmente removibili, il solo processo qui presentato non sia sufficiente al raggiungimento della trasparenza necessaria, migliorando tuttavia la qualità finale del prodotto e riducendone quasi completamente i difetti superficiali di stampa.