La Odontología no es ajena a la evolución de los procedimientos industriales de manufactura de componentes. Estamos viviendo una revolución en el sector dental con la entrada de nuevas tecnologías e, incluso, de la irrupción de la inteligencia artificial en nuestro trabajo diario.
Sin llevarnos a error, cabe decir que la impresión 3D no se asemeja, de momento, a los procesos de impresión a los que estamos acostumbrados en ofimática, donde con un simple botón elegimos, en un desplegable, la calidad, tipo de papel y resolución de lo que vamos a imprimir. A nivel dental, se requiere de pasos previos, intermedios y finales cruciales para la consecución de productos fiables y de alta calidad, y será necesario analizar para qué queremos incluir esta tecnología antes de adquirir nuestra unidad de impresión 3D.
No es nuestra intención desanimar a nadie, sino tratar de arrojar un poco de luz en este tan apasionante mundo de la impresión 3D que, además de novedoso, permite un sinfín de posibilidades, muchas de ellas aún por describir y protocolizar.
La impresión 3D, también conocida como fabricación aditiva, tiene sus raíces en la década de 1980, aunque ha evolucionado significativamente desde entonces. Se desarrolló principalmente como un medio de prototipado rápido en la industria de diseño. Chuck Hull, un ingeniero estadounidense, inventó la estereolitografía (SLA) en 1984, una de las primeras tecnologías de impresión 3D. Esta tecnología utilizaba luz láser para solidificar capas de resina líquida, permitiendo la creación de objetos tridimensionales de manera gradual. Posteriormente, se desarrollaron otras tecnologías, como la sinterización selectiva con láser (SLS) y la deposición de material fundido (FDM).
«La tecnología de impresión 3D se ha convertido en una herramienta imprescindible para la fabricación de dispositivos y productos dentales»
Las impresoras 3D se hicieron más asequibles y accesibles, la tecnología se popularizó aún más, y se comenzó a utilizar para la producción de piezas finales, como componentes de aeronaves y dispositivos médicos personalizados y, posteriormente, en la fabricación de alimentos, moda y elementos para la arquitectura. Además, se produjo un auge en la impresión 3D de escritorio, con la aparición de infinidad de impresoras para uso doméstico de tamaños y características muy variadas.
La impresión 3D sigue evolucionando y expandiéndose en diversas aplicaciones. Se espera que la tecnología continúe desempeñando un papel importante en la fabricación, la atención médica y dental, la industria aeroespacial, la construcción y otras áreas. Las investigaciones y desarrollos en nuevos materiales y tecnologías de impresión 3D siguen avanzando a una velocidad vertiginosa.
La tecnología de impresión 3D ha tenido un gran impacto en la industria dental en los últimos años y ha llegado a convertirse en una herramienta imprescindible para la fabricación de una variedad de dispositivos y productos dentales, desde prótesis y alineadores hasta modelos de trabajo y guías quirúrgicas.
Cuando hablamos de impresión 3D, los odontólogos pensamos en la impresión de modelos, férulas y guías, pero la industria dental lleva empleando la impresión 3D a nivel de confección de prótesis fijas y removible con los procesos de sinterización de cromo cobalto y posteriormente de Ti desde mucho antes de lo que imaginamos. Entre las aplicaciones más comunes del sector dental encontramos la confección de modelos, prótesis, alineadores, guías quirúrgicas, férulas de descarga, blanqueamiento y protectores bucales.
Está surgiendo también una corriente de manejo de los procesos de impresión 3D para la formación y educación de los estudiantes y para presentar a los pacientes los planes de tratamiento mediante modelos impresos que simulan su posible plan de tratamiento e, incluso, el resultado final, aunque aquí está tomando mayor auge la realidad mixta debido a la amplitud de opciones que ofrece.
Existen varios tipos de impresoras 3D, cada una con sus propias características y tecnologías específicas, siendo éstas las más comunes en el sector dental:
- Fused Deposition Modeling (FDM). Este tipo de impresora extruye filamentos de plástico fundido (como PLA o ABS) a través de una boquilla caliente para crear capas de objetos 3D. Su calidad y precisión es bastante inferior a la de resinas líquidas, por lo que apenas tiene aplicaciones en el sector dental. Son más bien domésticas.
- Estereolitografia (SLA). Se utiliza un láser ultravioleta para endurecer una resina líquida fotosensible, capa por capa, en un tanque de resina, siendo ideal para producir objetos de alta precisión y superficies suaves, comúnmente utilizado en Odontología, joyería y diseño de productos.
- Digital Light Processing (DLP). Es similar al SLA, ya que utiliza una fuente de luz digital (generalmente un proyector) para polimerizar resina líquida en capas sucesivas. Se utiliza en aplicaciones similares al SLA, como joyería, prototipado y Odontología.
- Selective Laser Sintering (SLS). Utiliza un láser para fusionar polvo de diferentes materiales (como nailon, metal o cerámica), capa por capa, para crear objetos 3D, siendo más comúnmente empleados en procesos de laboratorio.
Materiales utilizados en la impresión 3D
Cada tipo de impresora 3D tiene sus ventajas y desventajas, dependiendo de la elección de la aplicación específica, el presupuesto y los requisitos de precisión y materiales a utilizar.
La impresión 3D ha encontrado muchas aplicaciones en Odontología, utilizándose materiales muy específicos y variados. Entre los más comúnmente utilizados disponemos de:
- Resinas fotopolimerizables. Estas resinas se solidifican cuando se exponen a la luz ultravioleta o láser. Son ampliamente utilizadas para la impresión de modelos dentales y, dentro de este grupo, tenemos las resinas biocompatibles, diseñadas específicamente para aplicaciones dentales y que cumplen con los estándares de seguridad biológica requeridos para dispositivos médicos.
Son ideales para la impresión de prótesis y dispositivos que estarán en contacto con tejidos orales como guías quirúrgicas, férulas de descarga o cornas provisionales, entre otros.
Algunas de estas resinas permiten su esterilización mediante procesos químicos aldehídos o esterilización en autoclave, sin sufrir deformaciones en su morfología.
«La impresión 3D no se asemeja, de momento, a los procesos de impresión a los que estamos acostumbrados en ofimática»
- Resinas flexibles. Empleadas para la fabricación de protectores bucales y guías mockup, entre otras aplicaciones. Son flexibles y transparentes, aunque también se han incorporado las de color rosa para confección de máscaras gingivales, de manera muy eficaz y realista.
- Polvo de metal. Suspensión de partículas de metales, como el cobalto-cromo (Co-Cr) o el titanio (Ti), para la impresión de estructuras de prótesis dentales, como puentes y coronas mediante técnicas aditivas de sinterización mediante láser o SLS.
- Resinas de color. Para imprimir modelos dentales que requieren una representación precisa de los diferentes elementos del sistema estomatognático, dientes y maxilares, entre otros.
Es importante tener en cuenta que la elección del material dental para la impresión 3D dependerá de la aplicación específica y las necesidades del paciente, siendo esencial cumplir con las regulaciones y estándares de seguridad para dispositivos médicos y odontológicos.
La tecnología y los materiales utilizados están en constante evolución, por lo que es importante mantenerse actualizado, ya que la industria no deja de sorprendernos con nuevos materiales con incorporación de fibras, cerámicas y otros elementos para la confección no solo de tratamientos dentales transitorios, sino también definitivos.
Proceso de impresión 3D
Debemos conocer el proceso de impresión 3D, así como los pasos previos a seguir para obtener resultados óptimos y predecibles que redunden en beneficio de nuestros pacientes.
1. Diseño 3D. El proceso comienza con la creación de un modelo 3D digital del objeto que se desea imprimir. Este modelo se crea utilizando un software de diseño asistido por ordenador (CAD) o mediante técnicas de escaneado 3D en el caso de modelos de estudio, exportación de un fichero de un software específico de diseño de guías quirúrgicas, férulas u otros.
2. Preparación del archivo. Una vez que se dispone del modelo 3D en el software de diseño, se deberá preparar el archivo para el proceso de impresión final. Esto implica la conversión del modelo virtual de nuestro ordenador a uno en un formato de archivo específico (como STL) segmentado en capas virtuales necesarias para los procesos de impresión actuales.
3. Selección de material. Se elige el material de impresión adecuado para el proyecto dependiendo del tipo de impresora 3D que se utilice y de las propiedades requeridas para el objeto final. Los materiales comunes incluyen plásticos, resinas, metales, cerámicas y materiales compuestos.
4. Configuración de la impresora. Se prepara la impresora 3D, seleccionando la configuración adecuada para el material y las especificaciones del modelo. Esto incluye la calibración de la plataforma de construcción, la temperatura de la resina, la velocidad de impresión, resolución y otros parámetros.
5. Impresión 3D. La impresora comienza a crear el objeto capa por capa. Utiliza el material seleccionado y sigue las instrucciones del archivo digital para depositar, polimerizar o fundir el material de acuerdo con el diseño. Cada capa se adhiere a la anterior para formar gradualmente el objeto completo.
6. Posprocesado. Una vez que se completa la impresión, es posible que sea necesario realizar ciertos pasos, dependiendo del material y el objeto en cuestión. Esto puede incluir la eliminación de soportes, lijado, pulido, ensamblaje de partes y otros acabados para mejorar la apariencia y funcionalidad. Todos los pasos tienen su importancia, pero quizás este sea crucial en el resultado final, ya que implica el modo en el que trabajamos con la estructura impresa y que dará lugar al trabajo definitivo o a los modelos sobre los que realizaremos la prótesis definitiva, los alineadores, o la guía para colocar los implantes, entre otros.
Las resinas basadas en filamentos no necesitan más posprocesado que un simple pulido y ajuste, pero como indicamos, este tipo de materiales son de escasa utilidad en Odontología; no así las resinas líquidas fotopolimerizables o los materiales para sinterización.
El proceso de posprocesado incluye, a su vez:
- Limpieza. El proceso de lavado varía de unos materiales a otros y permite la remoción de la resina no polimerizada en la fase de impresión. Básicamente, se dispone de dos opciones de lavado: con agua o con alcohol isopropílico, dependiendo de las especificaciones del fabricante. Para llevar a cabo este proceso necesitaremos una cuba especial que produce cavitación a una frecuencia y tiempo determinados, variando según material y fabricante, siendo muy importante seguir todos los pasos indicados sin saltarse ninguno, pues afectarán de forma importante al resultado final; en ocasiones, algunos materiales incluso requieren de doble lavado. Es muy importante tener en cuenta que el alcohol isopropílico es muy volátil y altamente inflamable, por lo que se requerirá de un área muy ventilada para su utilización.
- Eliminación de soportes. A nivel clínico, una vez se realiza el diseño 3D, un soft ware nos permite simular una base de impresión (específica para cada impresora) en la que posicionaremos virtualmente el elemento a imprimir.
Los elementos 3D se imprimen sobre diferentes tipos de plataformas según sea metal o resina. En los procesos de sinterización de laboratorio, el material se «suelda» partícula a partícula sobre una plataforma metálica con un patrón muy concreto y definido en el software de procesado. Para poder ser impreso tridimensionalmente en el «aire» necesita disponer de una serie de soportes que lo unen a la base o placa de la impresora. Dichos soportes deben ser eliminados una vez finalizada la impresión y, posteriormente, la placa por un lado y, el trabajo impreso por otro, necesitarán ser procesados de manera independiente. La placa transportadora de las estructuras sinterizadas deberá ser repasada, pulida y alisada para dejarla lista para una nueva impresión lo que hace que, poco a poco, se vayan deteriorando y necesiten ser reemplazadas.
Estos soportes pueden ser creados de manera automática por el software, pero su emplazamiento debe ser siempre comprobado para evitar que afecten a zonas nobles en las que necesitamos una precisión absoluta; por lo que recomendamos dedicarle tiempo para que el resultado sea óptimo.
Si se utilizaron soportes de impresión, estos deben ser cuidadosamente retirados para evitar dañar la pieza impresa. Esto se puede hacer con herramientas como pinzas, alicates o cuchillas, teniendo cuidado de no dañar la estructura principal, así como las bases o plataformas de impresión, sobre todo las de resina, ya que esto afectará a futuras impresiones que podrán no quedar bien adheridas a la base y caerse de la misma durante el proceso de impresión.
- Secado. Después de la limpieza, debemos asegurarnos de que la pieza impresa esté completamente seca antes de continuar. Será necesario proceder a un cuidadoso secado sin apretar sobre el material que se acaba de imprimir, puesto que, al no haberse polimerizado todavía, es fácil deformarlo o dejar las huellas de nuestros dedos.
- Polimerización. Este es otro proceso clave que influye en el resultado final de nuestro trabajo. Es un procedimiento que varía según la resina utilizada, siendo necesario, en líneas generales, la utilización de dispositivos de polimerizado específicos que proporcionan luz ultravioleta constante a una determinada longitud de onda que varía entre 365-385 y 405 nm (específico para cada resina), así como a una temperatura y tiempo controlados, influyendo directamente en el grado de endurecimiento y contracción final con todo lo que esto conlleva.
- Acondicionamiento de la superficie. Si es necesario, se podrá llevar a cabo un proceso de acondicionamiento y maquillaje de la superficie para mejorar la estética y la comodidad del dispositivo final. Esto puede incluir: lijado, pulido y abrillantado de las superficies para eliminar imperfecciones o bordes afilados, así como procedimientos de tinción para obtener un resultado óptimo final.
7. Ensamblaje. Si el dispositivo dental consta de varias partes o componentes, deberemos asegurarnos de que encajan correctamente de acuerdo con las especificaciones clínicas. Sirva de ejemplo el caso de modelos troquelados o guías quirúrgicas apilables.
8. Control de calidad. Siempre se debe verificar la calidad del objeto impreso para asegurarse de que cumple con las especificaciones y requisitos, pudiendo implicar mediciones, pruebas de resistencia, inspección visual y otros métodos de control.
9. Esterilización. Para determinados dispositivos dentales que estén en contacto con la cavidad oral, es esencial garantizar que puedan ser esterilizados adecuadamente. Esto se puede lograr mediante autoclave u otros métodos recomendados por cada fabricante, dependiendo del tipo de resina elegida.
Una vez explicados todos estos conceptos, podemos entender perfectamente que no son procesos sencillos; requieren conocer todas las características de cada producto, hacer pruebas siempre que sea posible, hasta ser capaces de conocer los protocolos que mejor se adaptan a nuestras necesidades, pero que, si se aplican correctamente, ofrecen resultados muy predecibles, altísima calidad y muy precisos.
«Debemos conocer el proceso de impresión 3D, así como los pasos previos a seguir para obtener resultados óptimos y predecibles en nuestros pacientes»
La impresión 3D ha estado desempeñando un papel cada vez más importante en la Odontología, y su futuro es prometedor. Aquí hay algunas tendencias y áreas clave que se pueden esperar en el futuro de la impresión 3D en patología dental, tales como provisionales de larga duración, materiales con núcleos cerámicos, materiales biocompatibles de sustitución para defectos óseos y gingivales, implantes dentales personalizados y quién sabe si dientes biocompatibles. La industria avanza a velocidad de vértigo; no dejan de salir materiales nuevos, biocompatibles, más sencillos de procesar; pero, al mismo tiempo, deben evolucionar las máquinas, las impresoras, ganar en velocidad, calidad, precisión.
Como dijo Peter Drucker: «La mejor manera de predecir el futuro es creándolo». Hasta la próxima edición de «El rincón digital».
