Trong làn sóng cách mạng chẩn đoán và điều trị nha khoa kỹ thuật số, công nghệ nhựa in 3D đã trở thành quy trình cốt lõi trong chỉnh nha, cấy ghép, phục hình và các lĩnh vực khác nhờ vào độ chính xác ở cấp độ micron, khả năng tương thích sinh học và khả năng tạo mẫu nhanh. Bài viết này sẽ phân tích một cách có hệ thống các đặc điểm quy trình và xu hướng phát triển của nhựa in 3D nha khoa từ bốn khía cạnh: nguyên tắc kỹ thuật, hệ thống vật liệu, quy trình và ứng dụng trong ngành.
Đầu tiên, nguyên tắc kỹ thuật: kiểm soát chính xác quá trình đúc bằng ánh sáng
Nhựa in 3D nha khoa chủ yếu được sử dụng trong công nghệ đóng rắn bằng ánh sáng (SLA/DLP), nguyên tắc cốt lõi là chiếu xạ nhựa nhạy sáng lỏng bằng ánh sáng cực tím hoặc ánh sáng laser, kích hoạt phản ứng trùng hợp quang học để nó có thể được đóng rắn theo từng lớp.
SLA (Stereolithography): Chùm tia laser quét bề mặt của nhựa theo từng điểm, phù hợp để in các cấu trúc phức tạp có độ chính xác cao, với độ chính xác là ±0,025mm và độ dày lớp mỏng nhất là 25μm, có thể khôi phục chính xác các chi tiết của bề mặt nhai của răng.
DLP (Digital Light Processing): Đóng rắn toàn bộ lớp nhựa cùng một lúc thông qua một máy chiếu, tốc độ in nhanh hơn 3-5 lần so với SLA, phù hợp với việc sản xuất hàng loạt các mẫu nha khoa tiêu chuẩn.
Công nghệ PolyJet: kết hợp phun mực và đóng rắn bằng ánh sáng, hỗ trợ in kết hợp đa vật liệu và đồng thời có thể đạt được sự tích hợp của các cấu trúc cứng và hỗ trợ linh hoạt, nhưng với chi phí thiết bị cao hơn.
Ưu điểm chính:
Sản xuất không cần khuôn: tạo ra các vật thể rắn trực tiếp từ các mô hình kỹ thuật số, loại bỏ bước tạo khuôn thạch cao truyền thống và giảm thiểu các lỗi thủ công.
Chất lượng bề mặt: bề mặt của bộ phận được in nhẵn và không cần đánh bóng sau để đáp ứng các tiêu chuẩn sử dụng lâm sàng.
Sử dụng vật liệu: đóng rắn theo yêu cầu, tỷ lệ lãng phí vật liệu nhỏ hơn 5%, phù hợp với xu hướng sản xuất xanh.
Thứ hai, hệ thống vật liệu: khả năng tương thích sinh học và những đột phá về chức năng
Nhựa in 3D nha khoa cần đáp ứng chứng nhận tương thích sinh học ISO 10993 và đồng thời phát triển các vật liệu đặc biệt cho các nhu cầu lâm sàng khác nhau:
Nhựa mẫu tiêu chuẩn: dùng để làm mẫu chẩn đoán và mẫu răng chỉnh nha, với độ chính xác là ±0,05mm, độ cứng vừa phải (độ cứng Shore 80-90D) và bảo quản lâu dài.
Nhựa chịu nhiệt độ cao: chịu được nhiệt độ cao 120℃, thích hợp để đúc phục hình kim loại trong sản xuất khuôn nóng chảy, hệ số giãn nở nhiệt thấp, đúc độ chính xác cao.
Nhựa dẻo: mô đun đàn hồi có thể điều chỉnh (0,5-2GPa), dùng để làm các thiết bị chỉnh nha vô hình và miếng đệm hàm, với độ thoải mái khi đeo cao.
Nhựa kháng khuẩn: ion bạc hoặc nano dioxide titan được thêm vào để ức chế sự phát triển của vi khuẩn trong miệng và giảm nguy cơ sâu răng thứ phát.
Nhựa hướng dẫn trong suốt: độ truyền ánh sáng >90%, dùng cho hướng dẫn phẫu thuật cấy ghép, có thể đạt được điều hướng chính xác thông qua hình ảnh CBCT.
Ví dụ về những đổi mới vật liệu:
Dòng Kexcelled Dental: Giới thiệu nhựa ít mùi và ít tro với độ nhám bề mặt đúc Ra <0,8μm, giảm quá trình đánh bóng sau đó.
Vật liệu sinh học Graphy TC-85: phạm vi đàn hồi từ 300%-400%, tỷ lệ suy giảm lực giảm 60% so với vật liệu PETG truyền thống, thích hợp cho việc đeo các khay chỉnh răng vô hình trong thời gian dài.
C. Quy trình: Kiểm soát toàn bộ chuỗi từ dữ liệu đến thực thể
Quy trình của nhựa in 3D nha khoa bao gồm thu thập dữ liệu, thiết kế mô hình, tối ưu hóa thông số in và xử lý hậu kỳ:
Thu thập dữ liệu:
Máy quét trong miệng (ví dụ: 3Shape TRIOS, iTero) thu thập dữ liệu 3D của răng bệnh nhân với độ chính xác là ±0,02mm.
CBCT quét cấu trúc xương ổ răng để thiết kế hướng dẫn cấy ghép.
Thiết kế mô hình:
Sử dụng phần mềm CAD nha khoa (ví dụ: exocad, DentalCAD) để thiết kế hình thái phục hồi, điều chỉnh mối quan hệ khớp cắn.
Tạo tệp định dạng STL và đặt các thông số in (độ dày lớp, thời gian phơi sáng, cấu trúc hỗ trợ).
In 3D:
Đun nóng trước bồn nhựa đến 25-30°C để giảm độ nhớt và tăng tính lưu động.
Theo dõi thời gian thực mức độ đóng rắn giữa các lớp trong quá trình in để tránh biến dạng do đóng rắn chưa đủ hoặc quá mức.
Xử lý hậu kỳ:
Làm sạch bằng cồn để loại bỏ nhựa chưa đóng rắn, làm sạch bằng sóng siêu âm trong 5 phút để đảm bảo bề mặt sạch.
Hộp đóng rắn bằng tia UV đóng rắn thứ cấp (bước sóng 405nm, 10-15 phút), để tăng cường các đặc tính cơ học của vật liệu.
Loại bỏ cấu trúc hỗ trợ, cắt tỉa cạnh, độ chính xác cuối cùng cần đáp ứng phạm vi lỗi có thể chấp nhận về mặt lâm sàng (mô hình chỉnh nha ≤ 0,25mm, tấm hướng dẫn cấy ghép ≤ 0,1mm).
Thứ tư, ứng dụng trong ngành: từ công cụ hỗ trợ đến sản xuất tiêu chuẩn
Nhựa in 3D nha khoa đã thâm nhập
