Todas y cada una de las funciones realizadas por un sistema CAD/CAM deben estar

Transcripción

1 1. CAD/CAM El término CAD significa diseño asistido por ordenador (Computer-Aided Design) y CAM significa fabricación asistida por ordenador (Computer-Aided Manufacturing) Asimismo, CAD ofrece la posibilidad de construir los trabajos vitualmente en pantalla y el CAM calcula de manera automática los datos de fresado o de sinterizado para la indicación en cuestión (1). Todas y cada una de las funciones realizadas por un sistema CAD/CAM deben estar plasmadas en tres elementos básicos que pongan en relación cada una de las mismas: - La conversión analógico-numérica de la imagen. - El diseño asistido por ordenador con modelizaciones lineales y superficiales. - La fabricación por control numérico. CAD CAM ESCANEADO SOFTWARE DE DISEÑO ARCHIVO.STL SOFTWARE DE FABRICACIÓN MÁQUINA DE FABRICACIÓN El término CAD/CAM, aplicado al mundo odontológico, constituye una tecnología que nos permite realizar una restauración dental mediante el apoyo informático de diseño y un sistema de mecanizado o fresado automatizado que trabaja a sus órdenes. El CAD/CAM es el futuro ya presente de las prótesis dentales. Las técnicas CAD/CAM se introdujeron en Odontología en 1971, siendo al principio más experimentales y teóricas que clínicas, y siempre enfocadas al ámbito de la prótesis fija. En 1979, Heitlinger y Rodder, y luego Mörmann y Brandestini, en 1980, empezaron a trabajar en este campo y durante esta década aparecieron diferentes sistemas como los de Duret, el sistema Minnesota y el sistema Cerec. El primer prototipo se presentó en la conferencia Entretiens de Garancière, en Francia, en 1983; François Duret, en cooperación con la empresa Hensonn International, 1

2 desarrolló un sistema a partir del cual realizó una demostración fabricando una corona posterior para su mujer, el 30 de noviembre de 1985 (2,3). A finales de los 80, Mörmann y Brandestini desarrollaron en Suiza el sistema Cerec, comercializado por Siemens (actualmente Sirona), que supuso la primera fabricación de (2, 4, 5). una restauración cerámica, sin necesidad de laboratorio dental En 1993 surge en Suecia de la mano de la casa Nobel Biocare, el sistema Procera, hoy por hoy, el ejemplo por antonomasia de los métodos indirectos de confección de restauraciones. Inicialmente, el sistema Procera se empleó para fabricar coronas y prótesis parciales fijas, combinando una subestructura interna de titanio fresado (Procera AllTitan) recubierta por una cerámica de bajo punto de fusión para utilizarla como prótesis fija. Posteriormente y de mano de Matts Anderson y Odén, el sistema experimentó una modificación a fin de poder obtener una cofia de alúmina de gran pureza y densamente sinterizada con una porcelana de revestimiento compatible para elaborar restauraciones totalmente cerámicas, desarrollando lo que llamaron el sistema Procera AllCeram. El buen comportamiento de este tipo de sistemas y la introducción en el ámbito dental de nuevos materiales desarrollados específicamente para los mismos, han motivado que la tecnología de restauraciones computarizadas haya evolucionado rapidísimamente durante los últimos 15 años, existiendo más de 50 sistemas CAD/CAM diferentes que han ido apareciendo en el mercado; muchos de estos sistemas han sido superados por otros nuevos y han desaparecido, mientras que otros han evolucionado al ritmo de los adelantos tecnológicos permaneciendo en el mercado en la actualidad y estando sometidos a un proceso continuo de nuevas mejoras. Las posibilidades del CAD/CAM son múltiples y fruto de una larga evolución que todavía no ha tocado techo; una muestra de este hecho es la nueva incorporación al mercado del sistema Lava C.O.S. (Chairside Oral Scanner, 3M ESPE) que abre nuevos horizontes en el ámbito dental gracias a la posibilidad de realizar impresiones digitales intrabucales, de arcadas completas evitando las molestias y los costes que suponen el material de impresión (alginatos, siliconas, poliéteres), cubetas, mensajería y esterilización entre otros, eliminando a su vez la necesidad de confección o vaciado de modelos. Con dicha impresión digital (escáner de luz), por lo tanto, prescindimos del modelo físico y la tradicional impresión dental, mejorando la calidad, la eficacia, el confort y la comunicación con el paciente. El modelo maestro se obtiene mediante estereolitografía, pudiéndose así elegir el tipo de manufacturación de la prótesis, optando por técnicas de colado o fresado mediante CAD/CAM. La precisión de esta tecnología parece rondar las 15µm de ajuste marginal. Sin embargo tendremos que esperar más tiempo, para que el sistema evolucione y sea implantado en el mercado Europeo (2). 2

3 1.1. Preparación de dientes pilares El desarrollo de coronas o puentes en CAD/CAM no implica una nueva manera de tallar los dientes. Las reglas comunes de la preparación de los dientes pilares se aplican igualmente para este tipo de rehabilitación, aunque vale la pena seguir algunas recomendaciones que nos facilitan el diseño y posterior adaptación de la corona al diente pilar. 3

4 1.2. Impresiones Se prefieren arcadas completas a parciales. Es importante manejarlas correctamente para asegurar unos modelos precisos y detallados. Una buena impresión es el comienzo para obtener unos resultados óptimos en nuestro trabajo (1, 6) Vaciado y preparación de los modelos Los modelos deben vaciarse correctamente con el fin de no perder ningún detalle de los márgenes. Un correcto vaciado deberá cumplir tres requisitos (1) : 1. No presentar burbujas, sobre todo a lo largo de las líneas de acabado de los dientes preparados. 2. No presentar distorsión en ninguna de sus partes. 3. Márgenes bien definidos. En la preparación del modelo podemos seguir las siguientes recomendaciones (6) : a) Utilizar pines independientes por cada diente pilar para poder retirar y volver a ensamblar dichos dientes, o cubetas desarrolladas que permiten la creación de modelos desmontables inteligentes. b) Usar yeso piedra normal o, si se prefiere, un yeso optométrico tipo CAD. c) Recortar adecuadamente el modelo vaciado y seguetear siguiendo la forma habitual Escaneado 3D Hoy en día sabemos que en la práctica es preferible tener modelos de trabajo que escanear directamente sobre boca, porque son reproducibles, se pueden corregir defectos, realizar modificaciones que luego se pueden aplicar en la boca (retallado) y siempre están disponibles para volver a echarles un vistazo. Por otro lado, los escáneres intraorales son caros, antihigiénicos (pues no se pueden esterilizar), etc. Así que, en resumen un escáner 3D realiza múltiples fotos desde diferentes ángulos, luego por software realiza un matching o encuentro entre las fotos para crear un modelo virtual sobre el que trabajaremos. La precisión es extraordinaria, pero es importante resaltar que lo que no se ve tampoco se apreciará en el escaneado; de ahí la importancia de los modelos desmontables, pues permiten sustraer temporalmente partes del modelo para facilitar el acceso del escáner. 4

5 Los escáneres 3D pueden ser: a) Según el archivo que producen: - Cerrados (no recomendables): Te obligan a desarrollar tus proyectos con un software específico, no eres libre de elegir y has de terminar siempre con este sistema cerrado, ejemplo 3Shape, InEos de CEREC) - Abiertos (Recomendables): pues producen los archivos en formato estándar STL, y pueden ensamblarse con cualquier sistema abierto, a corto plazo salen más baratos y sus proyectos pueden diseñarse y fresarse con cualquier fresadora STL. STL (STEREOLITOGRAPHY) es un formato estándar de desarrollo CAD, muy extendido y común, soportado por la mayoría de los softwares de desarrollo CAD del mercado. b) En cuanto a si la ubicación (movimiento) del modelo ante la cámara del escáner (o sensor) se realiza manualmente o mediante el mouse del ordenador, los escáneres pueden ser: manuales (cámara de captación intraoral de CEREC), semiautomáticos y automáticos. La fuente de los datos puede ser: el muñón en boca, el muñón en el modelo, el encerado de la estructura protésica y el modelo completo de la boca del paciente. Cada sistema de digitalización utiliza una fuente determinada. La digitalización puede ser: o En clínica mediante una cámara intraoral. o En laboratorio, mediante escáneres que digitalizan los modelos de yeso obtenidos a partir de impresiones de manera convencional: escáner 3D táctil (tipo CMM) por contacto directo o escáner 3D óptico (láser y de luz estructurada) (7) El escaneado es un proceso rápido, sencillo, y seguro que arroja un modelo digitalizado en 3D. Sobre este modelo digital crearemos nuestra estructura virtual en el proceso de desarrollo CAD (Computer-Aided Design). Lo ideal es que este archivo digitalizado sea con extensión.stl pues te da la libertad de poder editarlo en múltiples software de diseño (2). Los sistemas CAD/CAM ofrecen múltiples ventajas en lo que respecta a su aplicación dental. Según Mehl y colaboradores, éstos sistemas permiten elaborar restauraciones dentales con materiales de primera calidad y alta tecnología mediante el empleo de materiales homogéneos, que no son alterados durante la preparación; el proceso automatizado supone un ahorro de tiempo, lo cual, en algunas técnicas, puede evitar tener que preparar provisionales, y acortar o reducir a una sola el número de visitas; también puede suponer un ahorro de costes, así como permite técnicas mínimamente invasivas, pudiendo, en algunos casos, evitar la toma de impresiones (2). 5

6 1.5. El diseño CAD (Computer-Aided Design) Sobre el modelo escaneado vamos a desarrollar nuestras restauraciones, es decir necesitamos un software capaz de permitir el diseño de lo que pensamos y deseamos para luego convertirlo en mallas 3D. Hacer una corona reducida, de contorno completo, puente, etc. sólo lleva un par de minutos, y cuando hemos terminado tenemos un archivo STL listo para ser importado por cualquier CAM (Computer-Aided Manufacturing) de cualquier máquina CNC (de control numérico) para su mecanizado. Esta gran ventaja de tener este archivo STL no se limita a poder ser fresado por cualquier CNC, sino que puede ser editado con cualquier otro programa de diseño CAD y realizar modificaciones. Si necesita repetir este trabajo bastará con importarlo nuevamente a su CAM y fresarlo para tenerlo rápidamente, si lo que necesita es realizar un trabajo nuevo, ya tiene las imágenes escaneadas de dicho paciente. Otros sistemas cerrados no permiten esta laxitud. Una vez tenemos el diseño realizado, valoramos las distintas posibilidades de confección de la pieza. CAM Fresado Sinterizado 3D printer El proceso de mecanizado se combina con la electroerosión para el modelado interno de la cofia, cuando el material empleado es titanio. Además de cerámica y titanio, estos sistemas pueden mecanizar otros materiales como el composite, resinas acrílicas y aleaciones metálicas como el cromo-cobalto. Un modo diferente y exclusivo es el empleado por el sistema Wol-Ceram, basado en la electroforesis (6). 6

7 2. MATERIALES En este aparatado resaltaremos los materiales, no sólo metálicos que se emplean en las técnicas de sinterizado y de fresado, para así obtener una visión completa de la situación actual, y valorar las diferentes posibilidades tanto a nivel de materiales como de maquinaria Aleaciones Una aleación es una mezcla de dos o más metales o más metales o de un metal y ciertos no metales. En odontología las aleaciones para restauraciones protésicas se han incrementado enormemente en los últimos veinticinco años. Propiedades deseables de las aleaciones El odontólogo y el personal de laboratorio dental deben conocer las propiedades físicas y químicas de las diferentes aleaciones que se utilizan. Las aleaciones se usan en los laboratorios dentales para producir: Incrustaciones. Restauraciones parciales coladas de recubrimiento cuspídeo. Coronas. Prótesis parcial removible. Prótesis de metal-cerámica. Prótesis adheridas con resinas. Elementos de retención intrarradiculares o pernos. Para dichos usos requerimos que estas aleaciones tengan determinadas propiedades, estas son: Biocompatibilidad. Tamaño adecuado del grano. Propiedades de adhesión a la porcelana. Fáciles de soldar y pulir. Baja contracción al solidificarse. Mínima reactividad con el material del molde. Buena resistencia al desgaste. Resistencia al estiramiento y a la fuerza. 7

8 Resistencia a las manchas y a la corrosión (desgaste total o parcial que disuelve o ablanda cualquier sustancia por reacción química o electroquímica con el medio ambiente). Color. Expansión térmica, controlada. El factor más importante en la determinación de la seguridad biológica de una aleación es la corrosión. La corrosión es una propiedad que tiene consecuencias sobre otras propiedades de la aleación, tales como la estética, la resistencia y la biocompatibilidad. Parece que la toxicidad sistémica, local y la carcinogenicidad de una aleación resultan de elementos liberados de la aleación en la boca durante la corrosión. El cepillado dental de las aleaciones puede aumentar su citotoxicidad in vitro, pero el incremento depende más del tipo de aleación y las condiciones del cepillado (8) Aleaciones de cromo-cobalto. Estas aleaciones son biocompatibles, no tienen níquel (Ni) y no son alergénicas, tóxicas ni carcinogenética. Se componen básicamente de cobalto, entre un 35 y 65%; y cromo, en proporciones que oscilan entre un 20 y un 35%. El módulo de elasticidad, el límite elástico y la resistencia a la ruptura del cobalto-cromo son los más elevados de todas las aleaciones utilizadas en odontología. Su gran límite elástico permite prácticamente evitar toda deformación plástica de las estructuras de prótesis. Su alto módulo de elasticidad, cuyo valor duplica al del oro, hace posible conseguir la misma rigidez que con este metal, pero a espesores mucho más finos, permitiendo un menor volumen de las prótesis (7) Aleaciones de titanio. Suelen ser aleaciones de titanio-zirconio. Las aleaciones de metales preciosos no resultan beneficiosas debido a su alto coste y a la atrición del material (9) Titanio. Es usado en gran variedad de campos debido a sus excelentes propiedades físicas. El titanio llena todos los requerimientos de un material dental y puede ser usado en la fabricación de coronas, prótesis parciales fijas y prótesis parciales removibles. Desafortunadamente, el titanio no puede ser revestido con porcelana feldespática convencional por muchas razones. La manipulación de la infraestructura, es complicada. A temperaturas por encima de 800ºC, que es la requerida para la fusión de la porcelana convencional, el titanio se oxida rápidamente, produciendo una capa muy delgada de óxidos, que resulta en una inadecuada unión metal-cerámica. El coeficiente de expansión térmica, es muy diferente entre el titanio y la porcelana (8). 8

9 El titanio comercialmente puro, es el utilizado más frecuentemente en la confección de prótesis. Existen cuatro tipos de este metal (según A.S.T.M.). El titanio puro de grado I se emplea en barras sobre implantes; el titanio puro de mercado grado II (Ti CP 2) se aconseja para las restauraciones fijas sometidas a pequeños esfuerzos mecánicos, así como para la fabricación de cofias en coronas individuales y puentes de pequeña extensión mecanizados. El titanio de grado IV (Ti CP 4) se utiliza para la elaboración de prótesis parciales removibles sometidas a mayores cargas. Además del titanio puro se pueden emplear alguna de sus aleaciones. El titanio tiene un bajo módulo de elasticidad. Presentan gran resistencia a la fatiga, a la tensión y deformación y gran ductilidad. Es un material con una excelente biocompatibilidad y también se comporta como material no tóxico y antialergénico (7) Zirconio Es un metal de transición (por lo que se considera una cerámica), sólo se encuentra a nivel comercial en China y Rusia, así que casi todo el zirconio viene de allí, y sólo cambia la calidad de procesado, y manera de prepararlo. El zirconio de uso dental es zirconio casi puro unido al Itrio y con una pequeñísima parte de alúmina que le da estabilidad y traslucidez, por ello cuanto más traslúcido es un zirconio menor será su dureza, el zirconio es sobradamente duro, por encima de 1000 mpa, por ello sacrificar algo de dureza para obtener mayor traslucidez no representa una pérdida franca de propiedades, simplemente tener esto en cuenta a la hora de diseñar bordes de las coronas, si se diseñan filos de cuchillo para fresar en un zirconio HT sin sinterizar, existirá mucho riesgo de que se rompa algún pedacito durante el fresado. Es un polvo que prensado fuertemente se compacta hasta formar bloques/discos, un buen zirconio es blanco brillante y no deben verse poros ni grietas. Una vez que se fresa debe sinterizarse (elevarlo a 1500ºC para obtener las máximas propiedades físicas). Esta sinterización se puede realizar con método estándar durante 10 horas en un horno que sube hasta 1500ºC o mediante el nuevo método de microondas que realiza este proceso en 90 minutos. Este sinterizado disminuye el volumen de la pieza en un 20%, por lo que el fresado debe realizarse un 25% más grande que la estructura original para compensar la contracción (5,6). Actualmente podemos encontrar en el mercado: - zirconio estándar, el de toda la vida - pre-coloreado: se le realiza un tratamiento previo con pigmentos que garantizan que después de coloreado tenga un tono de color aproximado (claro, medio, oscuro) - HT Hiper Traslúcido. (El mejor, fruto de años de evolución del zirconio) Podemos colorearlo con líquidos que siguen la guía de colores VITA SHADE (6). Está contraindicado en pacientes con parafunciones severas, mala higiene oral, estado de salud adverso o alergia al material así como en pilares cuya altura gingivooclusal sea inferior a 4mm y/o que presenten perdida de resistencia estructural (5). 9

10 2.4. PMMA. Son plásticos ideales para hacer pruebas 2.5. Nano Compounds 2.6. Disilicato de litio Cerámicas Ivoclar pre-coloreadas, con dureza 200mPa, útil para fresar coronas unitarias, que luego se deben cristalizar (40min). No pueden realizarse pónticos ni ataches Cerámica feldespática Con una dureza de 100mPa tiene su uso limitado a la fabricación de carillas (6). 3. FRESADO Esta técnica se define como un proceso de conformación con desprendimiento de virutas en el que se fresan se pulen coronas o puentes con diferentes piezas brutas formadas con dispositivos de conformación y herramientas multiaxiales. El material, las herramientas y las velocidades de avance influyen determinantemente en los tiempos de conformación. Puesto que la elaboración se realiza puliendo o fresando la pieza, el tiempo de conformación determina asimismo el tamaño de ésta (1,10). Es importante obtener el diámetro óptimo de una pieza bruta para minimizar el desgaste de la herramienta y la pérdida de material (1). En las operaciones de acabado y de semiacabado se emplean fresas de metal duro. Los diámetros más habituales son inferiores a 5 mm y van desde fresas cónicas de punta 10

11 esférica de 0,3 a 2,5 mm para acabado, a fresas de ranurar rectas o tóricas de 2,5 mm, y brocas de 2,5 mm para mecanizado medio. En el caso de mecanizar conexiones a implantes utilizaremos fresas planas hasta 0,5 mm y brocas de diámetro 1,4, 1,6, 1,8, 2,0 y 2,5 mm, siendo las métricas utilizadas por los fabricantes de implantes. En cuanto a los recubrimientos de las fresas, los fabricantes de herramientas, recomiendan la combinación de un sustrato de metal duro con micrograno con un recubrimiento por PVD resistente al desgaste. Esta composición le confiere filos de corte muy agudos, resistentes al desgaste y al microastillado, lo que hace posible permanecer más tiempo en el corte con velocidades mayores. La tolerancia en radio es de +/ mm y en diámetro de +/ mm. Características de material y forma de las herramientas empleadas en el fresado de estructuras dentales Las fresas como curiosidad, es lo más caro del centro de fresado, ya que hay que reponerlas en cada fabricación de coronas o puentes según el material que estemos usando porque cada material tiene unas específicas (1). 11

12 En este paso es importante entender que son 4 ejes y 5 ejes de fresado. Estos términos se utilizan para definir las posibilidades de movimientos durante el fresado que puede realizar el motor del husillo (quien fresa) y el disco que se fresa. En las CNC de 4 ejes, el movimiento +Y no se realiza, pues el disco está sujeto por el extremo. Las máquinas de 5 ejes si pueden realizar el movimiento +Y, pero son mucho más caras, lentas y pesadas para realizar solo un 1% más de trabajos que las de 4 ejes. El valor añadido de una máquina de 5 ejes está en la realización de las conexiones sobre-implantes complejas, para poder fresarlas en metal (6). 12

13 Las características funcionales ideales de una máquina-herramienta para el mecanizado de estructuras dentales serían (7) : Superficie reducida en planta (+/- 3 m 2 ). Capacidad de movimiento de 4/5 ejes simultáneos. Combinación del mecanizado a alta velocidad y el mecanizado ultrasónico. Motores lineales para conseguir altas aceleraciones y posicionamientos rápidos. Velocidad del husillo, / rpm. Almacén de herramientas con capacidad de XX a YY herramientas. Prerreglaje de herramientas (+/- 1 µm). Capacidad de producción desasistida mediante: Automatización de la carga y descarga de herramientas. Paletización estándar y cambiadores de palé. Posibilidad de integrar un sistema CAD/CAM para procesar las piezas y la preparación del programa. Recirculación del líquido refrigerante, para recoger partículas sueltas de Co-Cr, Ti, etc. Área de trabajo con equipo de succión para retirada de partículas residuales en el mecanizado en seco. Carenado en acero inoxidable para protección de órganos internos de la máquina y evitar la corrosión producida por el trabajo de circonio. Nivel de ruido inferior a 60 db para trabajo en laboratorio Tipos de fresadoras Fresado húmedo: fresado de materiales muy duros: cerámica feldespática, disilicato de litio y metal. Cada vez más en desuso pues gastan muchas fresas (y son caras) - El metal prácticamente se encuentra reducido hoy en día a la fabricación de barras sobre implantes (si lo diseñas y fresas en cera, lo cuelas y tienes lo mismo por un precio bastante menor, pues los discos de metal salen caros) o para el mecanizado de pilares sobre-implantes (lo cual no es necesario si lo diseñamos sobre una interfase apropiada) - El disilicato de litio sólo permite la fabricación de coronas unitarias, nunca pónticos, con el zirconio hiper-traslúcido, además con zirconio puedes hacer pónticos, con disilicato no. El disilicato es un material que nació con mucho futuro pero está a punto de desaparecer como ocurrió con la alúmina. - La cerámica feldespática: limitada prácticamente a la realización de carillas. Fresado en seco: la mejor opción, más sencillo, económico y menos posibilidades de roturas. Utilizan un sistema de aspiración (vacuum) externo (cualquier aspirador industrial) por lo que si se rompe (difícil), es fácil y barato tener uno nuevo, plug and play. Llevan un interruptor que acciona automáticamente la aspiración cuando empieza el proceso de fresado. Estas CNC son capaces de fresar zirconio, PMMA, Cera, y nano 13

14 Compounds (un tipo especial de composite de última generación que se perfila como el futuro en los materiales dentales). Además están apareciendo nuevos materiales que se fresan en seco: metales para sinterización y otros materiales en fase Beta muy similares al disilicato de litio (6 ). Sin embargo, el fresado en seco se emplea fundamentalmente con óxido de zirconio presinterizado. Esto ofrece bastantes beneficios: - Mínimos costes de inversión - No hay absorción de humedad por el troquel No obstante también presenta una serie de desventajas, como es un mayor porcentaje de contracción posterior (9) Sistemas de fresado (11) I. Sistema Lava El sistema Lava puede ser utilizado para producir estructuras para coronas y puentes de zirconio. a) Componentes del sistema o Escáner óptico (Lava Scan ST): digitaliza el modelo de trabajo. o Máquina de fresado: mecaniza en cerámica de óxido de zirconio la estructura diseñada con el software de Lava Scan ST. o Horno de sinterizado: transforma la estructura fresada (pre-sinterizada) en una estructura con las dimensiones exactas y las propiedades mecánicas adecuadas (sinterizada). b) Aplicaciones del sistema Empleando óxido de zirconio se pueden realizar: o Coronas o Puentes de hasta 8 unidades o Inlays Onlays o Puentes Maryland o Carillas o Implantes cementados y atornillados con interfaz metálica 14

15 c) Comentario crítico o La máquina actual está equipada con 3 ejes, limitando el fresado cuando no existe paralelismo entre muñones inferior a 6º. o Los conectores se pueden modificar en grosor de sección, pero el software no permite modificarlos. o En ciertos espacios interdentales no existe espacio para que la fresa los reproduzca. o Es un sistema cerrado, que no permite importar archivos para ser fresados. II. Sistema Cercon a) Preparación Antes de realizar cualquier objeto con CAD/CAM hay que realizar una serie de pasos previos: o Preparación del modelo de trabajo con troqueles desmontables o Alineado de la zona retentiva porque si no el escáner no lee o Espaciado o Encerado o Modelado y compensado Posteriormente se realizara el diseño en 3D de la estructura. b) Componentes del sistema o Escáner óptico 3D: Cercon Eye o Unidad de fresado: Cercon Brain. Dispone de dos tamaños de fresas, nos avisa del desgaste, pero el cambio es manual. o Horno de sinterizado: Cercon Heat. Reduce un 30% la estructura fresada. c) Comentario crítico Ventajas o Permite fresar zirconio, poliamida y cromo-cobalto. o Encerado y escaneado 3D o Digitalización o Tiempo de trabajo como en prótesis tradicional o El software se actualiza sin coste o No necesita envío online si se dispone de la unidad fresadora o Permite hacer puentes encerados o Permite hacer puentes y coronas de 5, 6 y 7 piezas Desventajas o No permite realizar puentes de más de 7 piezas o No permite realizar trabajos de prótesis sobre implantes 15

16 III. Sistema DCS-Precident a) Componentes del sistema o Escáner óptico o Software: individualiza y reproduce el contorno de las restauraciones o Sistema de fresado. Permite diferenciar distintos materiales: o Polímero o Fibra de vidrio o Cromo-cobalto o Cristal o Zirconio blando (presinterizado) o zirconio duro o Materiales feldespáticos o Titanio fresado o Alúmina presinterizada b) Indicaciones o Sectores anteriores: mejor alúmina u otros materiales blandos que son más estéticos que el zirconio. o Sectores posteriores: zirconio. IV. Sistema de fresado de 5 ejes Hiper-Mill. V. Sistema Hint-Els VI. Sistema Procera a) Componentes del sistema o Escáner táctil o Software específico: determina la línea de preparación. Tiene un ajuste inferior a 40 micrómetros. No permite modificar el espacio para el cemento. b) Posibilidades con este sistema o Cofias de alúmina o Puentes de alúmina de hasta 3 piezas o Carillas de alúmina o Cofias de zirconio o Pilares para implantoprótesis o Puente de titanio mecanizado atornillado c) Comentario crítico Ventajas o Máxima estética o Materiales biocompatibles o Ajuste o Eliminamos los pasos de laboratorio o Centro de fresado centralizado único 16

17 o Buen precio respecto a otros sistemas o Confección de piezas y prótesis personalizadas Desventajas o Imposibilidad de confeccionar puentes de zirconio o Dificultad en la confección de puentes de alúmina o Preparación del modelo o Escaneado táctil VII. Tecnología CAD/CAM para el diseño mecanizado de prótesis sobre implantes (GT Medical) Consta de un sistema de escaneado abierto a partir de modelos de escayola creando archivos con formato STL, transferibles a cualquier tipo de sistema de mecanizado abierto. Como novedad cuenta con una biblioteca que permite escanear diferentes conexiones de implantes. a) CAD. El software puede diseñar cualquier estructura de prótesis fija sobre implantes sea cual sea su procedencia. b) CAM. El mecanizado ofrece 2 posibilidades mediante: fresado (permite mecanizar cromo-cobalto, titanio, alúmina, plástico y zirconio) o sinterizado por láser 4. SINTERIZADO En esta técnica los polvos de metal se transforman en coronas y armazones para puentes. Para que esto sea posible, un rodillo de metal transporta los polvos de metal a un espacio de tratamiento utilizando una placa de trabajo. Cada una de las capas de polvo de metal mide de 20 a 30 micrómetros (1, 10). 17

18 El sinterizado puede ser por fotopolimerización, por calor o por láser. En este último, un láser de fibra óptica de 50 vatios funde el metal con precisión en la posición deseada. A continuación, la placa de trabajo se rebaja hasta micrómetros, se recubre con una nueva capa de polvo de metal y vuelve a fundirse. Este proceso prosigue hasta que el software se puede representar el armazón capa por capa desde una sección horizontal. Todo el proceso se realiza en una atmósfera controlada (N 2 ), durante el cual se construye la estructura añadiendo capas. Por lo tanto, la cantidad del material utilizado viene determinado únicamente por el peso del trabajo elaborado. El polvo que no se ha utilizado puede utilizarse nuevamente. La velocidad del proceso de fabricación depende de la duración de la secuencia de sinterización y de la aplicación de cada una de las capas de metal. Asimismo, el número de capas utilizadas también influye (1, 10). La extracción de los armazones elaborados de la máquina en el sistema de sinterización por láser es un poco más larga que en el sistema de fresado, ya que se debe aspirar el polvo restante (10). 18

19 A pesar del prometedor futuro de las máquinas de sinterizado mediante láser, no se han observado aún diferencias significativas entre la adhesión en los modelos confeccionados por sinterizado láser y el sinterizado mediante calor/fotopolomerización (12, 13). Composición de las diferentes aleaciones empleadas (13,14) Medias y desviaciones estándar del grosor del cemento interno en especímenes longitudinalmente seccionados Los procesos de sinterización por láser se describen a veces como impresión 3D o sinterizado directo (15,16) porque construyen cada modelo de trabajo mediante una serie de finas capas sucesivas (0.02mm) (12). 5. IMPRESORAS 3D Son éstas impresoras 3D las que en los últimos años se están abriendo paso entre las técnicas de sinterizado. La tecnología de impresión 3D surge en 1987 de la mano de la empresa norteamericana 3D Systems, que pone en marcha el sistema conocido como estereolitografía (17). 19

20 Pocos años después, y dada la gran funcionalidad de esta tecnología, comienzan a surgir nuevos sistemas de impresión 3D hasta llegar al momento actual del mercado, en el existen varios sistemas según las necesidades del usuario. Las principales tecnologías existentes actualmente son: o DSPC (Proyección aglutinante): tecnología de impresión 3D que trabaja mediante la deposición de material en polvo (composite) en capas y su ligazón selectiva con el sistema de impresión de "chorro de tinta" de material aglutinante. o SLA (Estereolitografía): sistema que proyecta un láser UV sobre un baño de resina fotosensible líquida para polimerizarla. o SGC (Fotopolimerización por luz UV): tecnología similar a la estereolitografía. Funciona mediante la solidificación de un fotopolímero o resina fotosensible con una lámpara de UV de gran potencia. o FDM (Deposición de hilo fundido): tecnología que basa su funcionamiento en un hilo de material a 1ºC que se mueve en el plano XY horizontal con la ayuda de una boquilla. Este hilo solidifica inmediatamente sobre la capa anterior. o SLS (Sinterización Láser Selectiva): sistema que funciona mediante el calentamiento previo de una cubeta en la que se deposita posteriormente una capa de polvo. Tras esto, un láser CO2 sinteriza el polvo en puntos concretos para crear la pieza. o LOM (Fabricación por corte y laminado): sistema de impresión 3D basado en la continua colocación de hojas de papel encolado sobre una plataforma. Tras ser colocada, se prensa cada una de ellas con un rodillo caliente que la adhiere a la hoja anterior (17). 6. FRESADO DE ALTA VELOCIDAD Y MECANIZADO ULTRASÓNICO Las operaciones de mecanizado actuales exigen un tamaño reducido para adaptarse al espacio disponible en los laboratorios dentales; mecanizado de materiales duros y frágiles como la cerámica de vidrio y sintéticos especiales, así como el fresado a alta velocidad de metales exigentes, como el titanio y el cromo-cobalto; y el mecanizado de geometrías complejas mediante configuraciones cinemáticas flexibles y de 3 a 5 ejes. Las técnicas convencionales de mecanizado y sinterización no consiguen un compromiso fiable ante estas demandas. El mecanizado convencional está limitado en cuanto al tiempo de mecanizado, el tamaño de las herramientas y a geometrías simples. 20

21 6.1. Mecanizado de alto rendimiento y de alta velocidad El mecanizado de alto rendimiento hace referencia a la utilización de grandes avances y profundidades de corte pero manteniendo las velocidades de corte consideradas convencionales, obteniendo como resultado virutas de gran tamaño y la necesidad de disponer de máquinas-herramienta con cabezales de gran potencia y estructura rígida. En cuanto al mecanizado a alta velocidad, se basa en mantener la sección de viruta y aumentar la velocidad de corte (~ rpm / m/min.). Su aplicación está condicionada a aleaciones ligeras y de alto índice de arranque, así como a materiales endurecidos. El mecanizado a alta velocidad es la técnica más utilizada para la fabricación de componentes dentales en materiales resistentes como las aleaciones de Co-Cr, titanio, PMMA, cera y circonio prensado (7) Fresado ultrasónico En el mecanizado ultrasónico, no hay influencia térmica, química y eléctrica, no se alteran las propiedades físicas de la pieza y no se producen cambios en la composición química y en la microestructura del material. El mecanizado ultrasónico es una alternativa viable para generar geometrías complejas en materiales avanzados como los vitrocerámicos, circonio sinterizado, estos se pueden mecanizar con rapidez y precisión con máquinas-herramientas con cabezales de ultrasonido de rpm y impulsos cada segundo. Se basa en la eliminación del material de la pieza mediante una herramienta que gira (~ rpm) y que se desplaza en dirección axial (vibración ultrasónica, ~20 khz) utilizando un líquido abrasivo que además sirve para refrigerar la pieza (7). 21

22 Entre la herramienta y la pieza hay un flujo constante de abrasivo en suspensión, que se compone de granos de diamante, carburo de boro, carburo de silicio y alúmina, que están suspendidos en una solución química o agua. Además de proporcionar grano abrasivo a la zona de corte, esta solución permite eliminar los residuos. La herramienta vibratoria, combinada con el abrasivo, desgasta el material uniformemente, dejando una imagen inversa de la forma de la herramienta. A diferencia de los métodos convencionales de mecanizado, el mecanizado ultrasónico produce un mínimo daño superficial y un nulo intercambio térmico entre la herramienta y la pieza. La calidad del corte ultrasónico proporciona una reducción del estrés y una menor probabilidad de fracturas provocadas por tensiones residuales, que podrían provocar la rotura durante la vida del producto. 22

23 El alcance del mecanizado a alta velocidad y el mecanizado ultrasónico en la fabricación de componentes para el sector dental queda resumido en la siguiente tabla: 23

24 7. TÉCNICA DE CONFECCIÓN SEGÚN EL MATERIAL I. Zirconio Primero debe pasar por una fase de fresado y posteriormente una fase de sinterizado (es importante no confundir el sinterizado al que se somete al zirconio, metiéndolo en un horno a altas temperaturas para así, alcanzar unas propiedades idóneas con la técnica de sinterizado para metales) II. III. Titanio a) Fresado b) Sinterizado Cromo-cobalto a) Fresado b) Sinterizado c) Sinterizado y posterior fresado (empleado en la realización de implantes). Esta técnica aglutina el bajo coste que conlleva la realización de un elemento mediante sinterizado y el buen ajuste marginal que proporciona el fresado. 8. TÉCNICA DE CONFECCIÓN SEGÚN EL DISEÑO I. Prótesis fija a) Colado b) Sinterizado II. Implantes a) Fresado b) Sinterizado y posterior fresado 9. COMPARACIÓN ENTRE LA TÉCNICA DE FRESADO Y SINTERIZADO A. La sinterización del titanio implica un aumento en las medidas de seguridad, ya que los polvos de titanio más finos son altamente explosivos. En todo el proceso debe asegurarse que no haya oxígeno. B. Escaneado y construcción. La única diferencia de construcción en los diferentes procesos existentes radica en que en la técnica de fresado debe utilizarse una unión más para juntar el puente elaborado con la pieza bruta de material. 24

25 En la sinterizacion por láser esto no es necesario, ya que la unión a la placa de trabajo se realiza con una vista oclusal, en una fase posterior. C. Elaboración. Una vez finalizada la construcción, cada método sigue caminos diferentes. En la técnica de fresado se piden los parámetros de la máquina para el material correspondiente y se obtienen la longitud y el diámetro de la pieza bruta. En la sinterización por láser, después de la construcción los datos deben pasarse a otro formato (.STL). La preparación de la máquina de sinterizado necesita 25 minutos para que pueda empezar a funcionar. D. Acabado. La extracción de los armazones elaborados de la maquina en el sistema de sinterización por láser es un poco más larga que en el sistema de fresado, ya que se debe aspirar el polvo restante. El coste de la separación de los montajes de sujeción es también mayor en los armazones sinterizados por láser. En la técnica de fresado sólo debe separarse una pasarela, mientras que en el sinterizado primero se separa el armazón de la placa de soporte y a continuación se deben pulir las capas de 30µm. El tiempo empleado en la técnica de fresado es de aproximadamente 2:10 horas, mientras que la sinterización por láser necesita 7:30 horas. A continuación ambos se someten a un chorro de arena. La comparación de las superficies de ambos armazones muestra que en la técnica de fresado se obtiene una superficie muy lisa. La superficie de los armazones 25

26 sinterizados por láser es como si pareciera fundida a una temperatura demasiado alta. En este proceso el espacio que ajusta cada corona es un poco más largo. Sin embargo, la sinterización por láser permite elaborar regiones hundidas y regiones interdentales muy estrechas. Este proceso también supone un ahorro de tiempo, ya que la separación casi no es necesaria. E. Evaluación. El proceso de sinterizado es bastante más barato que el fresado. La siguiente tabla sólo pretende aportar una idea general. Algunos valores como lo costes de personal, maquinaria, mantenimiento, electricidad, alquiler, etc. No se tuvieron en cuenta 26

27 Al considerar ambos sistemas, las ventajas pueden variar mucho. Por un lado, la técnica de fresado se puede emplear de forma universal y con ella pueden procesarse diferentes metales, resinas, ceras y cerámicas. Los tiempos de fresado para cada trabajo pueden verse y el proceso de elaboración así como los tiempos de preparación son largos. Esto se relativiza, sin embargo, cuando la placa está totalmente llena de elementos (1, 10). 10. COMPARACIÓN ENTRE TÉCNICAS DE FRESADO/SINTERIZADO Y COLADO En general, el tiempo empleado para el ajuste y acabado mediante fresado/sinterizado se puede considerar igual y es comparable con la fabricación mediante técnica de colado (10). El metal sinterizado presenta las siguientes ventajas sobre el metal colado (18) : - No hay oxidación interna - No hay contaminación - No hay rechupados - Mayor precisión - La tecnología CAD/CAM resulta más fácil de manejar - Reducción de los costes en un 50% - Reducción de los tiempos. Más de 100 horas al mes. 27

28 A modo de resumen podemos observar la siguiente tabla, en la que se observan las ventajas que presentan las tecnologías más modernas con respecto a las tradicionales: Un estudio analizó nueve conjuntos compuestos cada uno por una réplica de implante del sistema AVINENT y una prótesis dental unitaria unidas mediante un tornillo de fijación también del mismo sistema AVINENT a 35 N cm. Las nueve estructuras reproducían el mismo modelo protésico pero habían sido obtenidas empleando los distintos procesos de fabricación (fresado, sinterizado y colado) (19). 28

29 La zona de conexión de las estructuras obtenidas con el sistema de fabricación de fresado PROTECH y sinterizado presentaba una mayor exactitud de la geometría de los elementos internos y una mayor definición de las aristas que las estructuras coladas. Las imágenes obtenidas con el microscopio interferométrico mostraron que el sistema de fresado PROTECH ofrecía un mejor acabado superficial al presentar superficies de contacto con una mayor planitud respecto a las obtenidas con los sistemas de fabricación de colado y sinterizado (19). a) colado b) fresado c) sinterizado 29

30 Asimismo, los sistemas de fresado presentan un mayor ajuste que los sistemas de sinterizado, y mucho mayor que los sistemas de colado. Imágenes de microscopía electrónica de las conexiones mediante: a. fresado b. colado c. sinterizado 30

31 11. CONCLUSIÓN La tecnología está transformando la odontología, desde los avances en diagnóstico, pasando por los nuevos sistemas de escáner intraoral que sustituyen a la impresión tradicional hasta la aplicación de tecnologías CAD/CAM a la fabricación de coronas, implantes y puentes. Son estas nuevas tecnologías las que han facilitado la fabricación de estructuras y mejorado las características de éstas con respecto a los métodos tradicionales, siendo más fiables y precisas. La situación actual está en contínua ebullición y son muchos los retos que tendrán que afrontar las nuevas tecnologías; así mismo, las posibilidades para el odontólogo deberán de plantearse una nueva forma de trabajo digital, pues nos encontramos en el camino de entrada a la era de la Odontología Digital. 31

32 12. BIBLIOGRAFÍA 1. Almiñana Llario Inma. Avances y futuro para el laboratorio dental. Gaceta Dental 202, abril Romeo Rubio, Marta. Estudio comparativo de ajustes en prótesis fija cerámica entre sistemas CAD/CAM e inyectado Tesis doctoral. Departamento de Estomatología I (Prótesis bucofacial). Facultad de Odontología. UCM Takashi Miyazaki. A review of dental CAD/CAM: current status and future perspectives from 20 years of experience. Dent Mater J 2009; 28(1): Puri, Sameer. Maximizing and simplifying CAD/CAM Dentistry. Dent Econom; Jan 2009; 99, 1 (6-9) 5. Vilarrubí Alejandra, Pebé Pablo, Rodríguez Andrés. Prótesis fija convencional libre de metal: tecnología CAD CAM-Zirconia, descripción de un caso clínico. Odontoestomatología Vol. XIII (18); Nov 2011, René Torres García. Preparación, escaneado, diseño y mecanizado CAD/CAM en odontología. Guía de primeros pasos. 7. Mariano Jiménez Calzado, Adrián Hernández Gutiérrez, David Fraiz Cosano. Mecanizado de estructuras dentales. Revista digital metalcerámica. Enero Olga Lucía Girlado R. Metales y aleaciones en odontología. Rev Fac Odont Univ Antl 2004; 15 (2): F. Beuer, J. Scheweiger, D. Edelhoff. Digital dentistry: an overview of recent developments for CAD/CAM generated restorations. Brit Dent Jour 2008;204: Ralph Riquier. Comparación de la técnica de fresado y sinterización por láser. Quint tec (esp) 2007 (2): J. del Río Highsmith, J. Suárez Rivaya. Seminario sobre CAD-CAM y sistemas de fresado en prótesis dental. Resumen y conclusiones. Rev Int Prot Estomat 2009; 11 (2). 32

33 12. Gareth Tomkinson. Introducing CAD/CAM for mainstream dentistry: laser PFM. Renishaw PLC information Yurdanur Ucar, Tolga Akova, Musa S. Akyil, William A. Brantley. Internal fit evaluation of crowns prepared using a new dental crown fabrication technique: laser-sintered Co-Cr crowns. Jour Prosth Dent 2009; 102 (4): Tolga Akova. Yurganur Ucar, Aper Tukay. Mehmet Cudi Balkaya, William A. Brantley. Comparison of the bond streght of laser-sintered and cast base dental alloys to porcelain. Dent Mat 2008 (24): X. C. Wang. T. Laoui. J. Bonse. J.P. Kruth, B. Lauwers, L. Froyen. Direct selective laser sintering of hard metal powders: experimental study and simulation. Int J Adv Manuf Technol (2002) 19: Raquel Castillo Oyagüe, Andrés Sánchez Turrión, José Francisco López- Lozano, Javier Montero, Alberto Albaladejo, María Jesús Suárez-García. Evaluation of fit of cement-retained implant-supported 3-unit structures fabricated with direct metal laser sintering and vacuum casting techniques. Odont (2012) 100: Recurso digital CADdySpain Dental. Tecnología CAD-CAM (CREB-UPC). Estudio comparativo de los ajustes de una estructura realizada a partir de diferentes procesos de fabricación: fresado Protech, colado y sinterizado (CREB-UPC). Estudio comparativo de los ajustes de una estructura realizada a partir de diferentes procesos de fabricación: fresado Protech, colado y sinterizado **Agradecimientos a la Dr. Valverde, profesora de Odontología en la UCM por guiar y facilitar el trabajo. **Agradecimientos a Adrián Hernández Gutiérrez de PIC Dental, por su paciencia y colaboración durante la entrevista personal concertada, sin la cual este monográfico no habría sido posible. **Agradecimientos a Susana David Fernández, profesora de Odontología de la UEM por su colaboración durante la entrevista personal concertada. 33