Optimierung des FDM-3D-Drucks von Arbeitsmodellen für die Alignertechnik – Druckparameter

Einleitung: Für den 3D-Druck von Arbeitsmodellen im FDM-Verfahren ist nicht nur die Auswahl des optimalen Materials, sondern auch der Druckparameter von Interesse.
Ziel: Optimierung des Modelldrucks mittels FDM-Druckern hinsichtlich der Druckparameter zwischen mechanischer Stabilität, geringem Materialverbrauch und kurzer Druckzeit.
Methode: Für die Untersuchung wurden für den druckoptimierte stl-Dateien mit Hufeisensockel mit einem 3D-Drucker (TEVO Tornado, TEVO 3D Electronic Technology Co.,Ltd., China) sowohl in PETG (Glykol modifiziertes Polyethylenterephthalat) als auch PLA (Polylactid) gedruckt. Es wurden die Parameter Infill (0-30%), Top- und Bottom-Layer(1-4) und Anzahl der Shells (1-4) variiert. Aus den insgesamt 256 möglichen Kombinationen erfolgte die Optimierung durch schrittweise Reduktion. Die Modelle wurden mit einem digtialen Messschieber vermessen (Zahnbreiten, vordere und hintere Zahnbogenbreite), anschließend eine 0,8mm Folie (Erkodent Erich Kopp GmbH, Pfalzgrafenweiler) mit einem Scheu Biostar (Scheu-Dental GmbH, Iserlohn) tiefgezogen und nach Entfernung der Schiene das Modell erneut vermessen. Zusätzlich erfolgte zu diesen Zeitpunkten ein Scan der Modelle (S600 Arti, ZirkonZahn GmbH, Gais, It). Der Vergleich der Datensätze erfolgte mit GOM Inspect (GOM GmbH, Braunschweig).
Ergebnisse: Modelle ohne Infill (0%) sind prinzipiell druckbar, können aber aufgrund fehlender Abstützung eventuell Löcher im okklusalen Relief aufweisen. Die Bottom-Layer erwiesen sich aus Gründen der Verwindungsstabilität als unverzichtbar. Aufgrund der besseren Temperaturstabilität von PETG können diese Modelle gegenüber PLA mit reduzierter Wandstärke (Shells) und Infill gedruckt werden. Bei geringeren Schichtstärken konnte insbesondere bei PLA Formveränderungen durch das Tiefziehen beobachtet werden. Anfällig sind dafür die Bukkalflächen der Zähne. Metrische Messungen blieben trotzdem nahezu unverändert.
Schlussfolgerung: Mit geeigneten Parametern lassen sich für das Tiefziehverfahren geeignete und hinsichtlich Materialverbrauch und Druckgeschwindigkeit optimierte Modelle herstellen. Aufgrund der auftretenden Erwärmung sind Hitzestabile Filamente im Vorteil.