CAD/CAM-технологии в стоматологии

Характеристика стоматологических CAD/CAM-систем

Стоматологические CAD/CAM системы изготавливают детали всегда только в единственном экземпляре. Компьютерное проектирование элементов зубного протеза связано с индивидуальной формой протезного ложа, форма которого отцифровывается и передается в ЭВМ с высокой скоростью и точностью.

Методы изготовления зубных протезов с помощью компьютера:

• метод вычитания — из всего блока материала удаляется все лишнее (фрезерование);
• метод добавления — объект выстраивается послойно (быстрое прототипирование).

Большая часть CAD/CAM-систем основана на автоматизированном изготовлении каркасов зубных протезов методом фрезерования с последующим ручным нанесением облицовочного материала.

Преимущества фрезеровальных CAD/CAM-систем: высокая точность (краевое прилегание составляет до 20-30 мкм), значительная производительность, возможность использования недоступных традиционным технологиям материалов, компактность оборудования. При внутриротовом сканировании фрезерование используют для изготовления моделей челюстей и зубных рядов, хирургических направляющих шаблонов для имплантации.

Классификация CAD/CAM-технологий в стоматологии

Все CAD/CAM-системы делятся на два вида:

• закрытые системы — включают оборудование, которое может работать только с определенными расходными материалами (блоками или дисками из диоксида циркония и др.), изготовленными, как правило, одной компанией;
• открытые системы — предоставляют возможность выбора CAD/CAM-материала из всего имеющегося спектра.

Оператор самостоятельно выбирает фрезеровальный аппарат, сканер для оцифровки оттиска или оставшейся части зуба. Полученные с помощью интраоральной сканирующей камеры снимки одной открытой CAD/CAM-системы могут использоваться для моделирования в программном обеспечении другой открытой системы, а фрезероваться на станке третьей открытой системы.

Классификация CAD/CAM-технологий:

• врачебные — включают сканирующую внутриротовую камеру, фрезеровочный аппарат небольшой производительности;
• лабораторные — изготавливают бескаркасные и каркасные зубные протезы, несъемные и съемные ортопедические конструкции, вспомогательные элементы (хирургические шаблоны, полимерные модели и др.).

В состав лабораторной CAD/CAM-системы входят компьютер с программным зуботехническим обеспечением, лабораторный сканер, способный оцифровать весь оттиск или гипсовую модель, фрезеровочный станок, высокотемпературную печь для синтеризации каркасов и низкотемпературную для обжига керамической облицовки, цельнокерамических обжигаемых реставраций. В процессе планирования зубного протезирования, ортопедического лечения каждый вид CAD/CAM-системы выполняет строго определенные функции. Основной целью цифровой технологии является восстановление в течение одного посещения стоматолога утраченных тканей зуба высокоэстетичными и высокоточными клиническими реставрациями, изготовление конструкций для защиты отпрепарированных зубов под сложные ортопедические лабораторные конструкции.

Использование фрезерования в CAD/CAM-системах

Основной характеристикой для станков, применяемых в САМ-фрезеровании, является количество степеней свободы при обработке детали. Чем больше степеней свободы, тем более сложную деталь можно изготовить. В стоматологии используются 3, 4, 5 осевые станки. Точность фрезерования тем больше, чем меньше шаг смещения. Современные станки обеспечивают шаг смещения до 0,5 мкм.

Для эффективного и точного фрезерования большую роль играют следующие характеристики:

• характер удержания заготовки;
• шаг смещения заготовки и фрезы;
• количество заготовок, которое можно обработать в автоматическом режиме.

Заготовка для фрезерования удерживается разными способами. Как правило стоматологические заготовки имеют достаточно большие размеры, поэтому одностороннее удержание обуславливает большую величину возможной погрешности фрезерования детали на стороне, наиболее удаленной от точки фиксации в держателе. Значительно уменьшить величину погрешности позволяет фиксация заготовки по всему периметру. Фреза двигается по замкнутой кривой, что сокращает время фрезерования и повышает его точность.

Для увеличения производительности некоторые станки оборудованы под возможность обработки сразу двух заготовок. В крупных промышленных станках (мини-заводы), предусмотрена автоматическая замена инструментов и обрабатываемых заготовок. В стратегии фрезерования должны быть согласованы: направление движения и скорость вращения фрезы, толщина и тип материала. Специальная программа рассчитывает режимы работы (траекторию, частоту вращения фрезы, скорость движения, диаметр). Хрупкие материалы необходимо обрабатывать на высокой скорости вращения, пластичные и вязкие на низкой.

Шпиндель, удерживающий фрезу, при своем вращении может совершать высокочастотные вертикальные осцилляции, что уменьшает давление на заготовку и позволяет изготовить тонкостенные детали. Высокочастотные осцилляции оптимизируют обрабатываемую поверхность, уменьшают вероятность появления микротрещин в материале, помогают увеличить срок службы фрезы.

При фрезеровании выделяют зону грубой и тонкой обработки. При грубой обработке берут фрезу большего диаметра и задают шаг движения фрезы. Для тонкой обработки выбирают наиболее тонкую фрезу, минимальный шаг движения. Это позволяет сократить общее время фрезерования и обеспечить высокую точность изготовления изделия.

При сканировании и дальнейшей обработке плотность точек измерения на различных участках объекта должна отличаться. Это увеличивает скорость работы компьютера, оптимизирует его ресурсы.

При изготовлении зубного протеза необходимо соблюдать совместимость используемого материала и типа фреза. Для пластмассы используют карбидную фрезу со специальным рисунком, препятствующем налипанию на фрезу пластика, для металла берется карбидная фреза, для циркона – алмазная фреза, а для воска – алюминиевая. Все правила и требования должны учитываться в программном обеспечении, управляющем фрезеровальным станком.