Digitale tanden – De mogelijkheden van additieve productie in de tandheelkundige industrie

Tanden kunnen een behoorlijk lastig onderwerp zijn. Zelfs bij goede verzorging kunnen bepaalde aandoeningen niet worden uitgesloten – en er zijn verschillende van deze aandoeningen. Bruxisme, cariës, gingivitis, pulpite, ontstekingen van de tandwortel en vele andere ziekten bestaan, waarmee mensen dagelijks te maken hebben.

Het dagelijks is hier geen overdrijving. De uitgaven van de zorgverzekeraars voor tandheelkundige behandelingen (16,7 miljard euro in 2022), ongeveer 1,3 miljoen tandimplantaten (stand 2018) en 69.075 tandoperaties (stand 2017) spreken een duidelijke taal.

Al deze cijfers stijgen voortdurend. In 2017 lagen de uitgaven voor tandheelkundige behandelingen nog op 14,1 miljard euro en het aantal tandimplantaten is de afgelopen 25 jaar met ongeveer 242 % (!) toegenomen. De redenen hiervoor zijn duidelijk – de levensverwachting stijgt en tegelijkertijd worden onze eetgewoonten steeds schadelijker voor onze tanden.

Helaas kan de additieve fabricage deze redenen niet corrigeren. Het kan tandziekten ook niet voorkomen. Maar het kan de behandelingsmethoden vereenvoudigen, verbeteren, kosteneffectiever maken en tegelijkertijd de veiligheid en het comfort van de patiënt verhogen – en dat doet het al op grote schaal.

Welk type additieve productie is geschikt voor de tandheelkundige industrie?

Voordat we ingaan op de veelzijdige mogelijkheden van 3D-printen in de tandheelkunde, moet eerst duidelijk worden welke van de vele technologieën binnen Additive Manufacturing geschikt zijn om deze mogelijkheden voor de tandheelkundige industrie te vervullen. Het antwoord op deze vraag is snel gegeven: de resin-3D-printtechnologie.

Resin-3D-printen, waarbij vloeibare biocompatibele harsen worden uitgehard met behulp van UV-licht, is door zijn immense precisie en de veelheid aan materialen die speciaal zijn ontwikkeld voor de tandheelkundige industrie, al lange tijd een garantie voor de snelle en gedetailleerde productie van verschillende indicaties en hulpmiddelen voor de tandheelkunde.

De subcategorie van de resin-3D-printer speelt hierbij in principe een ondergeschikte rol. Of het nu gaat om Stereolithografie (SLA), Digital Light Processing (DLP), Lubricant Sublayer Photo-curing (LSPc®) of PolyJet™ – al deze technologieën zijn in staat om hoogwaardige onderdelen te produceren, waarbij bepaalde details, zoals de snelheid, kunnen variëren. Voor een nauwkeuriger overzicht van de verschillende subcategorieën van resin-3D-printen raad ik de volgende inleiding tot dit onderwerp aan.

Voor maquettes en prototypes is naast resin-3D-printen ook poeder-3D-printen geschikt. Volledig functionele indicaties zijn echter met deze printtechnologie op dit moment nog niet mogelijk, waardoor resin-3D-printen, althans op dit moment, de enige mogelijkheid blijft om deze additief te vervaardigen.

Hoe zorgt additieve productie voor meer efficiëntie?

Nu weten we dus welke 3D-printtechnologie ideaal is voor de tandheelkunde – mooi en goed. Maar hoe kan additive manufacturing precies helpen om de tandheelkundige industrie productiever te maken?

Sneller, preciezer, individueler

3D-printen biedt diverse voordelen ten opzichte van klassieke subtractieve productie. Een van de grootste voordelen, vooral in de tandheelkunde, is de hoge snelheid van 3D-printers.

Veel tandziekten veroorzaken sterke pijn bij de patiënt en hoewel de wachttijd op de juiste indicatie met pijnstillers kan worden overbrugd, blijft dit een bron van ongemak voor de patiënt. Additieve productie maakt het mogelijk om sneller de verlichting te bieden waar de patiënt op hoopt, wat zijn tevredenheid en comfort verhoogt.

Wat betreft precisie hebben de additieve productiemethoden inmiddels een enorm hoog niveau bereikt. Vooral bij fijne details, die in de tandheelkunde bij veel indicaties onmisbaar zijn, kan 3D-printen de traditionele productiemethoden in de schaduw stellen.

De verhoogde ontwerpvrijheid bij additieve productie biedt nog een belangrijk voordeel – individualiteit. Geen twee tandrijen, kaakvormen of alveolaire uitsteeksels zijn hetzelfde. Daarom is het essentieel dat tandheelkundige indicaties precies aan de patiënt worden aangepast om zowel functionaliteit als veiligheid en comfort te waarborgen. Bovendien bespaart een exacte aanpassing voor het tandtechnisch laboratorium of de tandarts ook tijd, omdat er geen meerdere aanpassingen nodig zijn.

De voordelen van 3D-printen in de tandheelkunde beginnen echter niet pas bij de productie – ook het proces rondom de productie wordt vereenvoudigd en verbeterd door additieve productie.

Digitalisering van de tandheelkundige industrie

Het woord digitalisering roept in Duitsland meestal ofwel vermoeid lachen of droevige blikken op. Te traag, te ondoorzichtig en te ingewikkeld verloopt de digitalisering in veel sectoren, waardoor men de digitalisering bijna als een utopische hersenspinsel zou kunnen beschouwen.

Tot onze geluk is de tandheelkundige industrie anders en is digitalisering geen utopisch hersenspinsel. De digitalisering binnen de tandheelkunde begint niet pas binnen de productie, maar al veel eerder – namelijk bij de afdrukken.

Waar traditioneel door de beet van de patiënt op alginaat of polyether een negatieve afdruk van het mondgebied wordt gemaakt, die vervolgens met gips wordt gegoten, werkt de additieve productie uitsluitend digitaal en maakt daarom gebruik van intraoraalscanners om een afbeelding van de tanden of kaak te verkrijgen.

Dergelijke intraoraalscanners bieden meerdere voordelen. Enerzijds is de detaillering veel hoger dan bij traditionele afdrukken, anderzijds is de foutcorrectie enorm vereenvoudigd, omdat deze eenvoudig op het digitale model kan worden uitgevoerd. Tegelijkertijd kunnen de lopende kosten voor de tandartspraktijk worden geminimaliseerd, omdat er niet constant nieuw afdrukmateriaal aangeschaft hoeft te worden, en ook de verminderde ruimtebehoefte voor de praktijk mag niet onderschat worden.

Deze verminderde ruimtebehoefte wordt bereikt door de digitale opslag van het patiëntenafbeelding, die nog een groot voordeel met zich meebrengt – de volledige digitalisering van het patiëntendossier. Geen afgedrukte beelden meer in bruin-beige mappen, maar een langdurige opslag als CAD-model, waardoor ook de tijdsvergelijking van meerdere afbeeldingen sterk wordt vereenvoudigd, wat vooral bij langdurige behandelingen van groot belang kan zijn.

De additieve productie zorgt dus niet alleen voor productieverbeteringen, maar ook het gehele interne proces wordt efficiënter gemaakt. En intern is hier het juiste trefwoord, want de additieve productie maakt als extra voordeel voor tandartspraktijken een interne productie van hun indicaties mogelijk.

Vermindering van transportafstanden en wachttijden

Nog maar een paar jaar geleden was de dental 3D-printing exclusief voorbehouden aan grote tandlaboratoria. De machines waren te duur en groot, en hun bediening te complex. Met de grootschalige introductie van desktop 3D-printoplossingen werd dit oligopolie echter doorbroken, en inmiddels kunnen ook kleinere tandlaboratoria en zelfs tandartspraktijken profiteren van de voordelen van additive manufacturing.

Deze verhoogde beschikbaarheid, vooral voor tandartspraktijken, brengt zowel voor patiënten als voor tandartsen zelf enorme voordelen met zich mee. Voor de patiënten betekent het nog kortere wachttijden en daarmee, zoals eerder besproken, minder pijn, en voor tandartsen verlaagt het aanzienlijk de kosten, omdat er geen tussenpersoon meer tussen hen en hun indicaties staat.

Dit betekent echter niet dat tandlaboratoria door deze desktop-oplossingen worden ingehaald. Vooral bij complexe indicaties of grote productieseries blijven industriële dental 3D-printers noodzakelijk en ook de ervaring van de grote tandlaboratoria mag, ondanks de veelbelovendheid van de technologie, niet uit het oog worden verloren – vooral bij kostbare indicaties, waar fouten niet alleen de eer, maar ook de portemonnee raken.

Vermindering van de productiekosten

Hoe essentieel de kwaliteit van de indicaties en het welzijn van de patiënt ook zijn, uiteindelijk moeten werk en productie economisch rendabel zijn. Gelukkig kan 3D-printen ook op dit vlak aanzienlijke voordelen bieden binnen de tandheelkunde.

Tandheelkundige materialen voor 3D-printen bevinden zich qua prijs in hetzelfde segment als de traditionele materialen voor subtractieve productie. Waar de additieve productie echter de subtractieve productie overtreft, is in het gebruik van materialen – en daarmee in de kostenefficiëntie.

Bij subtractieve productie wordt materiaal verwijderd om onderdelen te maken, wat onvermijdelijk leidt tot afval. Daarentegen ontstaat bij additieve productie het onderdeel laag voor laag, waardoor er geen overmatig afval wordt geproduceerd. Alleen de dunne ondersteuningsstructuren bij de betreffende indicatie moeten worden weggegooid, wat toch een aanzienlijke vermindering van de afvalproductie betekent.

Een ander kostenpunt dat 3D-printen kan verlagen, zijn de personeelskosten. Waar bij de traditionele productie nog veel handmatig of onder toezicht moet worden gedaan, zijn 3D-printoplossingen inmiddels voorzien van hooggeautomatiseerde functies die het mogelijk maken om simpelweg op "Start" te drukken, weg te gaan en de indicatie te ontvangen.

Tot slot een eenvoudig economisch feit, dat ondanks zijn eenvoud veel belang heeft. Wie meer produceert, kan meer geld verdienen. De drastisch verhoogde productiesnelheid door 3D-printen zorgt voor meer capaciteit en daarmee meer mogelijkheden om geld te verdienen – zowel voor tandtechnische laboratoria door de doorverkoop van de indicaties, als voor tandartspraktijken door grotere patiëntcapaciteit.

Welke hulpmiddelen en indicaties kunnen additief worden vervaardigd?

Nadat de voordelen van additive manufacturing binnen de tandheelkundige industrie zijn toegelicht, is het nu uiteraard essentieel om de gereedschappen en indicaties te tonen die additief vervaardigd kunnen worden.

De klassieke toepassing van 3D-printen in de tandheelkunde zijn modellen van allerlei soorten. Of het nu simpele demonstratiemodellen zijn, modellen met stummels of modellen met kroonranden om de pasvorm te controleren. Hierbij is vooral de hoge mate van individualisatie van groot belang, aangezien hierdoor modellen kunnen worden geproduceerd die de eigenschappen van elke patiënt nauwkeurig weergeven.

Een andere gevestigde toepassing zijn individuele afdruklepels. Hoewel intraoraalscanners steeds populairder worden en veel voordelen bieden, worden klassieke afdruklepels nog steeds veelvuldig gebruikt en kunnen door middel van 3D-printen veel sneller, kostengunstiger en van hogere kwaliteit geproduceerd worden.

Individuele boorsjablonen uit de 3D-printer zijn ook zeer populair bij tandartsen, want inmiddels kunnen autoclaveerbare en biocompatibele chirurgische boorsjablonen voor het plaatsen van bijvoorbeeld implantaten ideaal additief worden geproduceerd.

De lijst van indicaties die inmiddels additief worden vervaardigd, is lang. Beugels van allerlei soorten, of het nu bruxismemallen, transfersjablonen of beetplaten zijn, tandprotheses, bruggen, kronen – de lijst kan nog een lange tijd doorgaan.

Hoewel de meeste materialen bij de eerste verspreiding van 3D-printen in de tandheelkunde niet geschikt waren voor gebruik op het menselijk lichaam, bestaan er inmiddels meerdere fabrikanten die materialen produceren en verkopen voor kortdurend contact, bijvoorbeeld van klasse IIa, of zelfs voor permanent contact met het menselijk lichaam.

Dit maakt nu de additieve productie van permanente tandprotheses mogelijk, die in de klassieke productie veel hogere kosten en wachttijden veroorzaken. Helaas is de keuze aan fabrikanten en materialen voor dergelijke permanente indicaties nog relatief klein, maar de toekomst zal vrijwel zeker verdere ontwikkeling en vooruitgang brengen.

Conclusie

Terwijl de geleidelijke digitalisering van de tandheelkundige industrie al in de jaren '70 begon met de eerste digitale scans en in de jaren '90 verder werd bevorderd met de eerste 3D-printers, waren de vooruitgangen lange tijd slechts vaag waarneembaar – vooral voor de patiënt.

Maar de afgelopen jaren is de tandheelkundige 3D-printing tot bloei gekomen. Vooral door de verspreiding van desktop 3D-printoplossingen heeft de digitale tandheelkunde bijna een renaissance doorgemaakt. Steeds meer tandartsen stappen over op de additieve productie van hun indicaties en steeds meer tandtechnische laboratoria bieden de mogelijkheid om 3D-geprinte onderdelen aan te schaffen.

Deze trend zal zich ook in de toekomst nauwelijks laten stoppen. De voordelen van additieve productie zijn te groot. Waar de wetenschap ons precies zal brengen, is echter nog onzeker. Welke nieuwe indicaties, materialen en printoplossingen eraan komen – tot nu toe een geheim.

Maar zodra deze geheimen worden onthuld, kunt u er zeker van zijn dat er al hard gewerkt wordt aan een nieuw artikel over de vooruitgangen in de tandheelkundige industrie. Dus kom regelmatig hier terug, of volg me op LinkedIn.