3D-tulostaminen ja sen mahdollisuudet hammaslääketieteessä
Jari Puranen
Hammaslääketieteen koulutusohjelma Itä-Suomen yliopisto
Terveystieteiden tiedekunta / Hammaslääketiede Toukokuu 2021
ITÄ-SUOMEN YLIOPISTO, Terveystieteiden tiedekunta Lääketieteen laitos
Hammaslääketieteen koulutusohjelma
Puranen, Jari VS.: 3D-tulostaminen ja sen mahdollisuudet hammaslääketieteessä Opinnäytetutkielma, 48 sivua
Tutkielman ohjaajat: Professori, EHL Murat Mutluay, Kliininen opettaja, EHL Salla Salmenkivi Toukokuu 2021
Avainsanat: Kolmiulotteinen tulostaminen, 3D tulostaminen, three-dimensional printing, 3D printing
TAUSTA:
3D-tulostaminen eli additiivinen valmistus on yleistymässä hammaslääketieteessä nopeasti. 3D- tulostamiselle löytyykin jo useita sovellutuksia hammaslääketieteessä. 3D-tulostamista pystytään hyödyntämään hyvin hammaslääketieteen käsityöluonteen, materiaaliteknisyyden sekä digitaalisuuden lisääntymisen vuoksi. Useita eri kaupallisia sovelluksia, muun muassa materiaaleja ja 3D-tulostimia on jo tullut markkinoille. Itä-Suomen Yliopiston Hammaslääketieteen laitoksen opetus 3D-tulostamisesta ja sen hyödyntämisestä mahdollisesti lisääntyy tulevaisuudessa.
MENETELMÄT:
Tämän opinnäytetyön tarkoituksena oli tehdä kirjallisuuskatsaus 3D-tulostamisesta ja 3D-tulostimista hammaslääketieteessä, mitä voidaan esimerkiksi hyödyntää opiskelijoiden opetusmateriaaleissa jatkossa.
Lisäksi kirjallisuuskatsaus voi toimia johdantona aiheen pariin hammaslääkäreille, joille 3D-tulostaminen ei ole vielä tuttua tai joiden tietämys aiheesta on vähäistä. Kirjallisuuskatsaus tehtiin keräämällä hakusanoilla aineistoa, käymällä aineisto läpi, analysoimalla aineistoa ja raportoimalla tulokset. Kirjallisuuskatsauksessa tehtiin aineiston haku hakusanoilla käyttäen PubMed ja DoSS -viitetietokantoja sekä UEF:in kirjaston sähköistä aineistoa. Lisäksi käytettiin artikkeleita Suomen Hammaslääkärilehdestä. Haettu aineisto käytiin läpi, analysoitiin ja raportoitiin tulokset.
TULOKSET:
3D-tulostamista hyödynnetään jo nyt paljon hammaslääketieteessä vastaanotoilla ja hammaslaboratorioissa.
Erityisesti suu- ja leukakirurgian, protetiikan ja purentafysiologian ja ortodontian erikoisaloilla hyödynnetään jo nyt 3D-tulostamista paljon. 3D-tulostamisella voidaan nopeuttaa hoitoketjuja, ja tulevaisuudessa laitteistojen sekä materiaalien kustannusten tullessa kilpailukykyisemmiksi, kustannustehokkaammat hoidot mahdollistuvat. Joissain tapauksissa 3D-tulostamisteknologialla voidaan saada vähintään yhtä hyviä tuloksia kuin jyrsintäteknologialla. 3D-tulostaminen voi vähentää hammaslaboratoriotyön tarvetta. 3D-tulostamiseen liittyy kuitenkin työturvallisuus- ja allergiariskejä, jotka vaativat huomiota. Huomionarvoista on, että 3D- tulostamisteknologia voi myös vähentää hammaslääketieteen aiheuttamaa ympäristökuormaa.
JOHTOPÄÄTÖKSET:
3D-tulostamista käytetään nykyisin erityisesti suu- ja leukakirurgian, protetiikan ja purentafysiologian sekä ortodontian erikoisaloilla. 3D-tulostamisen käyttö hammaslääketieteessä on nyt jo yleistä ja sen käyttö tulee todennäköisesti laajenemaan. Tulevaisuudessa uudet materiaalit sekä 3D-tulostin teknologiat ja tulostustekniikat mahdollistavat 3D-tulostamisen kustannustehokkaamman käytön sekä paremman saatavuuden ja edullisemman hinnan. Lisäksi uusien teknologioiden ja tekniikan yleistymisen myötä voidaan mahdollisesti löytää uusia indikaatioita 3D-tulostaminen käytölle hammaslääketieteessä. Työturvallisuus- ja allergiariski- näkökulmat vaativat myös kontrollointia ja niistä tarvitaan lisää tutkimuksia. Lopuksi, uudet 3D- tulostinteknologiat ja materiaalit tarvitsevat lisää tutkimuksia ja yhdenmukaista sääntelyä, ennen kuin ne voidaan ottaa käyttöön hammaslääketieteessä.
BACKGROUND:
3D printing, also known as additive manufacturing, is getting inreasingly common in dentistry. There are already plenty of applications to 3D printing in dentistry. 3D printing is utilized in dentistry particularly, because of manual work nature of the field, but also because of material engineering and increase of digitality in the field. Many commercial applications, for example 3D printers and 3D printing materials have become avaible on the market. University of Eastern Finland Faculty of Dentistry may begin to increase education of 3D printers and their use in the future.
METHODS:
The aim of this thesis was to develop a systematic review of indications of 3D printing in dentistry and 3D printers used in dentistry, which could be used as learning material for students in future. It could also serve as an introduction to dental 3D printing for dentists who have no previous experience in it or whose knowledge of dental 3D printers is low. The review was conducted by queries in PubMed and DoSS databases, and UEF library electronical databases. Articles from Finnish Dental Journal were also implemented. Obtained material was then analyzed and results was reported.
RESULTS:
3D printing is already utilized by dental practitioners and dental laboratories. Spesifically, in the fields of oral- and maxillofacial surgery, prosthodontics and orthodontics 3D printing is used already in vast quantities. 3D printing can speed up patient care processes, and in the future when the cost of equipment and materials become more competitive, more cost-effective treatments will be available. In some cases, additive technology in dental manufacturing can achieve as good results as substractive manufacturing, milling or grinding of the case. 3D printing could reduce the need for dental laboratory labour. Allergy risks and occupational safety risks are related to 3D printing, and these issues require attention. It is noteworthy that additive manufacturing can reduce the enviromental load of dentistry.
CONCLUSION:
Nowadays dental 3D printing is used particularly in the fields of oral and maxillofacial surgery, prosthodontics and orthodontics. 3D printing in dentistry is already common and its usage will likely be expanding. In the future, when more 3D printer technology and techniques are introduced along with new materials, 3D printing can become more affordable, avaible and cost-effective. Moreover, when new technologies and techniques become more common, we also may have more indications for the use of the 3D printing in dentistry. In addition, the occupational safety and allergy risks need to be controlled and more studies are needed regarding these matters. Finally, the new 3D printing technologies and materials need more studies and harmonized regulation before they can be implemented in dentistry.
Sisältö
1 Kolmiulotteisen tulostamisen taustaa ja periaate ... 5
2 Historiaa ja nykypäivää ... 7
3 Kolmiulotteinen tulostaminen; suunnittelusta toteutukseen ... 8
3.1 Tutkimuksen tavoitteet ... 9
3.2 Tutkimusaineisto ja menetelmät ... 9
4 Kolmiulottoisen tulostamisen teknologiat ja menetelmät ... 11
4.1 Stereolitografia ja DLP (digital light processing) -tekniikka ... 11
4.2 MultiJet ja PolyJet -tekniikat ... 15
4.3 SLS (selective laser sintering) -tekniikka ... 17
4.4 Binder Jetting -tekniikka ... 21
4.5 SHS (selective heat sintering) -tekniikka ... 21
4.6 FFF (fused filament fabrication) /FDM (fused deposition modeling) -tekniikat ... 22
4.7 LOM (laminated object manufacturing) -tekniikka ... 23
5 Kolmiulotteinen tulostaminen eri hammaslääketieteen erikoisaloissa (Käyttökohteet ja indikaatiot 3D- tulostamiselle hammaslääketieteessä) ... 24
5.1 Suu- ja leukakirurgia ... 24
5.2 Protetiikka ... 27
5.3 Purentafysiologia ... 30
5.4 Ortodontia ... 31
5.5 Kariologia (restoratiivinen hoito) ... 32
5.6 Endodontia ... 34
5.7 Parodontologia ... 34
5.8 Tuotekehitys ja instrumenttien valmistus (muut käyttökohteet) ... 35
5.9 3D-Biotulostaminen ... 35
5.10 3D-tulostamisen työturvallisuusnäkökohdat ... 36
5.11 3D-tulostamiseen liittyvät allergiariskit ja kemikaaleihin liittyvät riskit ... 38
5.12 3D-tulostamiseen liittyvät ympäristönäkökulmat ... 39
6 Pohdinta ... 40
7 Loppuyhteenveto... 44
8 Lähdeluettelo ... 45
5
1 Kolmiulotteisen tulostamisen taustaa ja periaate
Kolmiulotteinen tulostaminen tai 3D-tulostaminen, josta käytetään myös termiä ainetta lisäävä valmistus (additive manufacturing, AM), määritellään seuraavanlaisesti: 3D-tulostamisessa virtuaalinen kolmiulotteinen malli muunnetaan fyysiseksi kolmiulotteiseksi esineeksi, objektiksi.
Tulostimissa käytetään nykypäivänä materiaaleina muun muassa muovia, keraamia, metallia tai lasia. Yleisesti on käytössä tekniikka, jossa omissa kaseteissaan olevista tulostusmateriaalinauhoista tai -jauheista johdetaan materiaalia kolmiulotteisen tulostimen tulostuspäähän, mistä syntyy tulostettava objekti. Tulostuspää voi liuottaa tai sulattaa tulostusmateriaalia nesteeseen, ja suihkuttaa tai ruiskuttaa tämän liukenevan materiaalin tulostusalustalle, jossa se kovettuu tietyn paksuisina ohuina kerroksina haluttuun kohtaan. 3D-tulostettava kappale muodostuu ohuista kerroksista, ikään kuin lamelleista. (Dawood et al., 2015; Wong and Hernandez, 2012)
3D-tulostamisessa käytettävät virtuaaliset mallit sijaitsevat yleensä digitaalisessa muodossa tietokoneen tai muun laitteen muistissa tai pilvessä. Näiden mallien suunnittelussa ja itse tulostamisessa hyödynnetään paljon CAD/CAM-järjestelmiä ja -ohjelmistoja (computer aided desing, computer aided manufacturing) eli tietokoneavusteista suunnittelua ja valmistusta.
(Dawood et al., 2015; Khan, 2018)
Kolmiulotteisen tulostamisen mallien suunnittelussa, valmistuksessa sekä tiedonsiirrossa laajasti ja yleisesti käytettävä STL-formaatti (Standard Triangle Language, Standard Tessellation Language) on tiedoston tallennusmuoto, jossa kolmiulotteisen objektin pintageometria määritellään likiarvoisesti kolmioiden avulla. Lopullinen kolmiulotteinen CAD malli voi olla tarkempi ja yksityiskohtaisempi, sekä siinä voidaan määritellä esimerkiksi mallin väri, tekstuuri ja muut ominaisuudet. STL-formaatin omaava tiedosto saa päätteen “.stl”. (Wong and Hernandez, 2012)
Kuten artikkelissa “3D printing in dentistry” (Dawood et al., 2015) mainitaan, 3D- tulostamisteknologialla on vastavuoroisuutta hammaslääketieteen ja lääketieteen kanssa; 3D- kuvantamisen ja mallinnuksen kehittymisen myötä, kuten kartiokeilatietokonetomografia- ja intraoraalikuvantamisen myötä sekä CAD/CAM-tekniikan myötä, 3D-tulostamisen tärkeys hammaslääketieteessä ja lääketieteessä kasvaa yhä edelleen. Kolmiulotteinen tulostaminen hammaslääketieteessä sisältää usean eri hammaslääketieteen erikoisalan elementtejä, kuten implanttiohjurien valmistuksen hammasimplanteille, leikkausohjurien valmistuksen suu- ja leukakirurgisiin toimenpiteisiin, fyysisten mallien valmistuksen protetiikassa, ortodontiassa sekä
6
suu- ja leukakirurgiassa, hammas-, suu- ja leukakirurgisten ja ortopedisten implanttien valmistuksen, sekä implanttien ja restauraatioiden rungon valmistuksen. (Dawood et al., 2015)
Lisäksi opetuksessa ja hoitojen suunnittelussa pystytään tulostamaan anatomisia malleja muun muassa leuoista tai hampaistosta, protetiikassa ja purentafysiologiassa pystytään tulostamaan muun muassa purentakiskoja, hammasproteesien osia tai kokonaisia proteeseja ja tulevaisuudessa mahdollisesti hammaskeramiikkaa tai metallokeramiaa. Oikomishoidossa pystytään tulostamaan oikomiskalvoja tai braketin epäsuoraan asettamiseen tarkoitettuja kalvoja (orthodontic indirect bracket splint). Myös muita käyttökohteita on, ja lisää hyödyntämismahdollisuuksia arvellaan tulevan markkinoille ja käyttöön hyvin todennäköisesti tekniikan ja materiaalien kehittymisen myötä. (Rathee et al., 2018; Rohit Raghavan et al., 2016)
Hammaslääketieteellisten 3D-mallien luomisessa ja suunnittelussa pystytään hyödyntämään kuvantamisteknologioita, kuten digitaalista jäljentämistä (CAI, Computer Aided Impressioning) eli toisin sanoen 3D-intraoraaliskannereita tai 3D-intraoraalikameroita. Lisäksi yleisesti hyödynnetään kolmiulotteista radiologista kuvantamista, erityisesti kartiokeilatietokonetomografia (KKTT) ja tietokonetomografia (TT) kuvantamista. (Dawood et al., 2015; Narula et al., 2017)
Joidenkin lähteiden mukaan 3D-tulostamisella on mahdollista lyhentää hoitoaikoja, parantaa kustannustehokkuutta sekä vähentää kliinikolle ja potilaille aiheutuvia kustannuksia. Lisäksi suunnittelun vapaus nähdään eduksi. Muitakin etuja voidaan esittää, kuten valmistettavien hammaslääketieteellisten kappaleiden ja rakenteiden valmistuksen nopeutuminen ja vähemmän invasiiviset hoidot. Haittoina nähdään taas muun muassa 3D-tulostimien kalleus ja investointikustannukset, regulaation puute erityisesti koskien terveys- ja turvallisuusprotokollia, 3D- tulostettujen kappaleiden jälkikäsittelyn sekä 3D-tulostimien huollon ja ylläpidon tarve. (Khan, 2018; Narula et al., 2017)
Hammaslääketieteessä käytettävissä 3D-tulostus sovellutuksissa yleisimmin käytettävä tulostus materiaali on monomeeria tai polymeeria. Se voi olla nestemäistä resiiniä, polymeerijauhetta, polymeerifilamenttia tai polymeerilamellia. Toinen yleinen käytetty materiaaliryhmä hammaslääketieteessä 3D-tulostamisessa on metallit, metalliseokset tai -leejeringit.
(Dawood et al., 2015; Stansbury and Idacavage, 2016)
7
Näistä materiaaleista saadaan kolmiulotteinen rakenne aikaiseksi optisin, kemiallisin, mekaanisin tai termaalisin menetelmin. (Dawood et al., 2015; Narula et al., 2017; Wong and Hernandez, 2012) Tällöin käytetään erilaisia kolmiulotteisia tulostusmenetelmiä ja -teknologioita, jotka mainitaan tässä: SLA eli stereolitografia, DLP (Digital Light Processing), SLS (Selective Laser Sintering).
2 Historiaa ja nykypäivää
Kolmiulotteinen tulostaminen tai additiivinen valmistus aloitettiin 1980-luvulla, jolloin ensimmäiset isokokoiset, kalliit ja tulostusmateriaaleiltaan rajoittuneet 3D-tulostimet kehitettiin ja otettiin käyttöön. Stereolitografia (3D-tulostuksessa käytetty tekniikka, jossa fotopolymeerinestettä kovetetaan keskitetyllä ultraviolettivalolla) patentoitiin vuonna 1987 Chuck Hullin toimesta. Vuonna 1988 S. Scott Crump kehitti ensimmäiset FDM-menetelmää (Fused Deposition Modeling, kolmiulotteinen lisäävä valmistusmenetelmä ainetta lämmittämällä ja pursottamalla) käyttävät tulostimet ja tekniikan. Ensimmäiset FDM –tulostimet tulivat markkinoille 1992. Additiiviset valmistusmenetelmät myös yleistyivät teollisuudessa 1980- ja 1990-luvuilla. (Wong and Hernandez, 2012)
Nykypäivänä 3D-tulostimet ovat yleistyneet niin lääketieteessä, esimerkiksi kirurgiassa ja kuulolaitteiden valmistuksessa hyödynnetään, kuin hammaslääketieteessäkin. Erityisesti erikoisaloilla, kuten protetiikassa, suu- ja leukakirurgiassa sekä ortodontiassa. (Dawood et al., 2015;
Stansbury and Idacavage, 2016)
Kolmiulotteinen tulostus on yleistynyt ja kasvattanut suosiotaan viime vuosikymmeninä huomattavasti sekä kuluttajakäytössä että ammattimaisessa käytössä eri tieteen ja tekniikan aloilla.
Halvempia kuluttajakäyttöön suunnattuja 3D-tulostimia löytyy markkinoilta jo useita erityisesti harrastekäyttöön, mutta myös ammattimaiseen työkäyttöön. 3D-tulostimet ovat myös tulleet jäädäkseen ammattimaiseen käyttöön, ja hammaslääketiede onkin hyvä esimerkki alasta, jossa 3D- tulostimien merkitys ja hyödyntäminen ovat lisääntyneet viime vuosina huomattavasti. Uusia sovellutuksia on ilmestynyt useille eri tieteen- ja tekniikanaloille. Kolmiulotteisen tulostamisen teknologia on myös kehittynyt ja kehittyy edelleen nopeasti, ja se yleistyy todennäköisesti tulevaisuudessa yhä edelleen. Erityisesti hammaslääketiede ja hammastekniikka on hyötynyt kolmiulotteisten tulostinten ilmestymisestä ja kehityksestä. 3D-tulostimia onkin nykyään käytössä
8
useilla hammasklinikoilla ja laboratorioilla. (Dawood et al., 2015; Stansbury and Idacavage, 2016;
Wong and Hernandez, 2012)
Hammaslääkärilehden eräässä artikkelissa arvioitiin, että sekä 3D-tulostamisen, että 3D- suunnittelun merkitys ja rooli hammaslääketieteessä kasvaa tulevaisuudessa. (Meurman, 2020)
3 Kolmiulotteinen tulostaminen; suunnittelusta toteutukseen
Additiivisen valmistuksen, tässä tapauksessa 3D-tulostamisen, prosessi voidaan jakaa neljään päävaiheeseen. Ensimmäisessä vaiheessa (1) digitaalinen 3D-malli luodaan, joko käyttämällä intraoraaliskannereita (kuvantaminen potilaan suusta tai laboratoriokipsimallista optisesti) tai tietokonetomografia dataa (TT tai KKTT) tai suunnitteluohjelmistoa. Yleensä hammaslääketieteessä yhdistellään intraoraaliskanneri- tai tietokonetomografiadataa suunnitteluohjelmistoon, jossa voidaan suunnitella ja luoda virtuaalisesti haluttu 3D-tulostettavan kappaleen malli, esimerkiksi hammaslääketieteellinen koje. Toisessa vaiheessa (2) haluttu 3D-malli prosessoidaan ja leikellään useaksi kaksiulotteiseksi leikkeeksi; 3D-tulostimelle siis syötetään 3D-mallin muodon ja rakenteen sisältävä data kaksiulotteisina leikkeinä. Kolmannessa vaiheessa (3) tulostetaan haluttu 3D- lopputuote kerros kerrokselta 3D-tulostimella. Neljännessä vaiheessa (4) tapahtuu tulostetun kappaleen mahdollisesti tarvittava jälkikäsittely. Tätä samaa työnkulun perusperiaatetta voidaan soveltaa useissa eri 3D-tulostamismenetelmissä käyttäen laajaa materiaalivalikoimaa, kuten polymeerejä, metalleja ja keraameja. (Dawood et al., 2015; Oberoi et al., 2018)
CAD eli Computer Aided Desing on olennainen osa hammaslääketieteellisen 3D-tulostamisen työnkulkua. Eräässä kirjallisuuskatsauksessa Dawood ynnä muut (2015) väittävät, että 3D- tulostinlaite ei itsessään olisi mitään ilman siihen liitettävää CAD-ohjelmistoa. CAD-ohjelmistossa volumetrinen data, joka voi olla tietokonetomografia-, kartiokeilatietokonetomografia-, intraoraaliskanneri- tai laboratoriossa tapahtuvan optisen skannauksen dataa, yhdistyy virtuaaliseen suunnitteluun virtuaalisessa ympäristössä. CAD-ohjelmistot ovat yleistyneet niin hammaslääkäreiden vastaanotoilla kuin hammaslaboratorioissakin; lisäksi sen käytöstä on tullut monen hammaskirurgisen toimenpiteen piirre. (Dawood et al., 2015)
9
Skannattu malli siirtyy digitaalisena CAD-ohjelmistoon yleensä DICOM- (Digital Imaging and Communications in Medicine) tai Object File eli OBJ-datana. Tämän datan avulla suunnitellaan haluttu malli, koje tai proteesi virtuaalisesti CAD-ohjelmistossa, mikä lopuksi siirretään STL- tiedostomuodossa 3D-tulostimelle. (Dawood et al., 2015)
KKTT-kuvauksen dataformaattina on DICOM-tiedosto, kun taas intraoraaliskannauksessa, kipsimallien skannauksessa intraoraaliskannerilla sekä kipsimallien ”digitaalisessa vahauksessa” eli laboratoriossa skannerilla tapahtuvassa optisessa kipsimallien skannauksessa lopullinen skannaustiedosto on STL-tiedosto. (UEF, Moodle, Hammasimplantologia 2020)
3.1 Tutkimuksen tavoitteet
Kirjallisuuskatsauksen tavoitteena oli selvittää ajankohtaisia käyttökohteita hammaslääketieteessä 3D-tulostamisen suhteen. Katsauksessa kartoitettiin nykyisiä menetelmiä hammaslääketieteellisessä 3D-tulostamisessa. Lisäksi perehdyttiin 3D-tulostamisen historiaan ja taustaan hammaslääketieteen näkökulmasta. Selvitettiin eri 3D-tulostustekniikoita, 3D-tulostimia ja tulostusmateriaaleja, mitä hammaslääketieteessä käytetään. Kartoitettiin etuja ja haittoja 3D- tulostamisen käyttämisestä hammaslääketieteessä.
3.2 Tutkimusaineisto ja menetelmät
Aineistoa haettiin PubMed ja EBSCO Dentistry & Oral Sciences Source tietokannoista.
Hakusanoina käytettiin PubMed-tietokannassa:
(("3D printing" OR "three-dimensional printing" OR "3-D printing") AND ( "dentistry" OR "dental")) sekä
("3 D printing" OR "3D printing" OR "3-D printing" OR “additive manufacturing” OR “three dimensional printing”) AND (“dentistry” OR “dental” OR “dental health care” OR “odontology” OR
"dental health services")))) AND (dentistry OR "dental health service)"[MeSH Terms]) EBSCO DoSS -tietokannassa hakusanoina käytettiin:
( ("3 D printing" or "3D printing" or "3-D printing" or “additive manufacturing” or “three dimensional printing”) and (“dentistry” or “dental” or “dental health care” or “odontology” or "dental health services") ) NOT AB milling NOT AB "subtractive manufacturing"
10
Haku rajattiin koskemaan tutkimuksia, lehtiartikkeleita ja -julkaisuja, kirjallisuuskatsauksia ja systemaattisia kirjallisuuskatsauksia. Lisäksi aiheen kirjallisuutta käytettiin.
Haku rajattiin koskemaan vuoden 2009 jälkeen julkaistuja englanninkielisiä artikkeleita.
Itä-Suomen Yliopiston kirjaston aineistojen hakukoneesta haettiin artikkeleita hakusanoilla: ”3d printing dentistry”. Vuodesta 2009 eteenpäin julkaistuja artikkeleita hyödynnettiin.
Hakua rajattiin koskemaan aihealueena hammaslääketiedettä (dentistry) ja haku rajattiin ajallisesti koskemaan artikkeleita vuodesta 2010 alkaen, lisäksi kieleksi rajattiin englanti.
Hakutulosten perusteella seulottiin artikkelien otsikoiden ja avainsanojen perusteella ensin artikkelit, minkä jälkeen abstrakteista seulottiin katsaukseen soveltuvat artikkelit lähempään tarkasteluun. Lopuksi valitut artikkelit analysoitiin ja tulokset raportoitiin.
Aikaisemmin julkaistuista Suomen hammaslääkärilehden julkaisuista löydettiin käyttökelpoisia artikkeleita. Kanadan Oral Health Journal -lehdestä löydettiin yksi käyttökelpoinen artikkeli. Lisäksi Amerikkalaisesta Journal of Orthodontics and Dentofacial Orthopedics -lehdestä löydettiin yksi käyttökelpoinen artikkeli. Katsauksen tekemisessä hyödynnettiin myös UEF:in opetuksen kurssimateriaaleja (Moodle) ja opintojaksojen opetusta (WebOodi).
11
4 Kolmiulottoisen tulostamisen teknologiat ja menetelmät 4.1 Stereolitografia ja DLP (digital light processing) -tekniikka
Valokovettaminen on yleinen menetelmä hammaslääketieteessä, sitä käytetään myös hammaslääketieteellisessä 3D-tulostamisessa; SLA eli stereolitografia sekä DLP (digital light processing) hyödyntävät valokovettamista. SLA eli stereolitografia ja DLP-tekniikka ovat allasvalokovetusmenetelmiä (VAT Photopolymerisation). (Dawood et al., 2015; Nayar et al., 2015) Allasvalokovetusmenetelmien etuja ovat korkea kolmiulotteisen tulostetun rakenteen resoluutio eli hyvä tarkkuus, hienostuneet ja sileät kappaleen pinnat, jotka eivät vaadi yleensä loppu prosessointia; hyvä z-akselin (vertikaalinen) vahvuus johtuen kerroksien kemiallisesta sidostumisesta, nopeat kappaleiden tulostusajat ovat mahdollisia sekä mahdollisuus tulostaa läpinäkyviä tai kirkkaita kappaleita. Lisäksi stereolitografiaa ja DLP tekniikkaa voidaan käyttää laajasti eri monomeeri- ja resiinijärjestelmien kanssa. Materiaalivalikoima näillä tekniikoilla on siis laaja. (Stansbury and Idacavage, 2016)
SLA:ssa valokovetteinen polymeeri kovetetaan kerros kerrokselta skannaus laserin toimesta altaassa, jossa on nestemäistä polymeeriä. UV laser kovettaa paikallisesti piste pisteeltä yhden x/y -akselin kerroksen valmiiksi. Ensimmäinen kerros muodostuu tulostusalustalle kappaleen pohjaksi, ja se ankkuroi kappaleen sekä tukee ylle muodostuvia rakenteita. Jokaisen muodostuvan kerroksen välillä alusta laskeutuu 50 mikronia tai vähemmän korkean tarkkuuden kappaleissa ja 200 mikronia tai enemmän standardia pienemmän tarkkuuden eli alhaisemman resoluution vaativissa kappaleissa. Kun kappale on valmis, ylimääräinen resiini valutetaan ja voidaan käyttää uudelleen.
Muodostunut valmis kappale puhdistetaan ylimääräisestä resiinistä ja kappaleen tukirakenteet poistetaan. Resiinimateriaalista riippuen voidaan tarvita jälkikovetusta erillisessä ultraviolettivalo- kovetusuunissa, jotta polymerisaatio aste kasvaisi. (Stansbury and Idacavage, 2016)
SLA-menetelmällä on mahdollista saavuttaa tyypillisesti 50–200 mikrometrin tarkkuus, mutta mikrostereolitografiaa ja UV-laser valokovetusta käyttäen 5 mikrometrin tarkkuudet x- ja y- tasossa sekä 10 mikrometrin tarkkuus z-tasossa ovat mahdollisia. (Stansbury and Idacavage, 2016)
DLP menetelmällä on mahdollista saavuttaa vielä yksityiskohtaisempia tarkkuuksia, jopa mikrometrin kymmenesosan tarkkuuksia, mutta tällaiset tarkkuudet vievät todella paljon
12
tulostamisaikaa, jolloin tulostamisesta tulee epätehokasta ja hidasta. (Stansbury and Idacavage, 2016)
CLIP-menetelmässä (Continuous Liquid Light Processing) valokovettaminen tapahtuu LED-valojen ja hapen sekä happi-inhibition avulla: happi-inhibitio alue estää 3D-tulostuvaa kappaletta kiinnittymästä hapen läpäisevään valokovetusikkunaan, josta LED-valo pääsee kovettamaan kappaletta tulostusalueella. CLIP-menetelmässä tulostusalusta liikkuu jatkuvasti yhtäjaksoisesti tasaisessa liikkeessä, eikä vaiheittain tai pykälissä niin kuin SLA- ja DLP-menetelmissä. Kappale rakentuu tasaisesti ja saumattomasti, eikä kappaleeseen synny vaiheittaisissa menetelmissä tyypillisesti mahdollisia mikropykäliä. CLIP-menetelmä on nopea prosessi ja sillä voidaan päästä kohtalaisen suuriin tarkkuuksiin. (Stansbury and Idacavage, 2016)
Yleisimmin tulostettavat kerrospaksuudet SLA- ja DLP-menetelmissä ovat 25–100 mikrometriä sekä x- ja y- tasojen resoluutio 30–150 mikrometriä. (Kessler et al., 2020)
SLA-menetelmän etuja ovat erään kirjallisuuskatsauksen mukaan nopea valmistus, mahdollisuus valmistaa monimutkaisia muotoja suurella resoluutiolla ja materiaalien kustannukset hankittaessa bulk-tyyppisesti ovat vähäisiä. Haittoina nähdään taas saman katsauksen mukaan, että materiaalivalikoima on lähinnä valokovetteisia nestemäisiä polymeerejä.
Tukirakenteet pitää tulostamisen jälkeen poistaa. Resiini on sotkuista ja voi aiheuttaa ihon herkistymistä, sekä voi ärsyttää inhaloitaessa tai kontaktissa. Nestemäisille polymeereille on tyypillistä rajallinen säilytysikä hyllyssä ja tulostimen altaassa. Materiaalia tai tulostetta ei voida kuumasteriloida. Tulostinteknologia on myös kallista. (Dawood et al., 2015)
DLP menetelmän etuja ovat hyvä tarkkuus, sileät ja hienot tulosteen pinnat, kohtuullinen nopeus ja tulostinteknologian alhaisempi hinta.
Haittoina voidaan nähdä, että teknologiassa voidaan käyttää vain
valokovetteisia nestemäisiä polymeerejä ja vahankaltaisia materiaaleja. Lisäksi tukirakenteet pitää poistaa tulostamisen jälkeen. Resiini on sotkuista ja voi aiheuttaa ihon herkistymistä sekä ärsyttää kontaktissa. Tulostusmateriaaleilla on rajallinen varastointi-ikä ja säilytysikä altaassa, eikä niiden DLP-TULOSTINKUVA1
13
kuumasterilointi ole mahdollista. Lisäksi käytettävät materiaalit maksavat enemmän. (Dawood et al., 2015)
SLA-MENETELMÄNTOIMINTAPERIAATEKUVA2
DLP-MENETELMÄNTOIMINTAPERIAATEKUVA3
14 SLA,DLPJACLIPEDUTJAHAITATVERTAILUTAULUKKO1
Stereolitografia Mikrostereolitografia (UV-laservalo
tekniikka)
DLP CLIP (continuous
liquid interface production)
Edut -Nopeus
-Suuri tarkkuus -Laaja
materiaalivalikoima -Sileä tulosteen pinta -Materiaalien
alhaisempi hinta, jos hankitaan ja käytetään bulk-tyyppisesti
-Todella suuri tarkkuus, ks. SLA
-Suhteellisen nopea -Suuri tarkkuus -Sileä tulostettavan kappaleen pinta -Teknologian hinta ei ole korkeimmalta alueelta 3D- tulostuksessa
-Laaja
materiaalivalikoima -Jatkuva
yhtäjaksoinen valmistus
-Nopea tulostusaika -Kappaleeseen ei tule mikropykäliä yhtäjaksoisen tulostuksen ja saumattoman alustan liikkumisen ansiosta
-Voidaan päästä kohtalaisen suuriin tarkkuuksiin, ks.
DLP
Haitat -Vain valokovetettavia
polymeereja materiaaleina -Suhteellisen hauraat materiaalit
-Alttius ja herkkyys auringonvalolle sekä kuumuudelle -Kallis teknologia -Sotkuinen resiini ja allergiariski
-Suuri tarkkuus vie paljon aikaa (hitaus), ks. SLA
-Sotkuinen resiini ja allergiariski
-Vain
valokovetettavia polymeereja materiaaleina -Suhteellisen hauraat materiaalit
-Alttius ja herkkyys auringonvalolle sekä kuumuudelle -Kalliit materiaalit -Sotkuinen resiini ja allergiariski
-Kallista teknologiaa -Monomeerien viskositeetti ja reaktiivisuus vaatimukset tarkkoja, sillä menetelmä on herkkä häiriöille, ks.
DLP
-Sotkuinen resiini ja allergiariski
15
4.2 MultiJet ja PolyJet -tekniikat
Multijet ja Polyjet ovat materiaalin suihkutus menetelmiä (jetted photopolymer, photopolymer jetting, PPJ).
MultiJet ja PolyJet tekniikoissa valokovetteinen polymeeri ruiskutetaan tulostusalustalle haluttuihin kohtiin mustesuihkun kaltaisena tulostuspäästä, ja valokovetetaan kerros kerrokselta vähitellen laskeutuvalla alustalla. Näin haluttu kappaleen rakenne ja muoto polymerisoituu jokaisessa kerroksessa, ja jokainen kerros kiinnittyy edelliseen kerrokseen. Tulostuspäät voivat ruiskuttaa pisaroina joko tulostuskappaleen päärakennemateriaalia tai tukimateriaalia rakentuvan kappaleen geometrian tueksi. Tekniikassa on mahdollista käyttää useita tulostuspäitä: toinen tulostuspää voi esimerkiksi suihkuttaa vahaa tai geelin kaltaista tukimateriaalia samanaikaisesti muodostuvan kappaleen rakenteisiin, mikä voidaan myöhemmin poistaa kuumentamalla tai vedellä huuhtelemalla. PPJ-tekniikalla jopa alle 20 mikronin tarkkuudet ovat mahdollisia. Lisäksi voidaan saavuttaa monimutkaisia geometrioita, eikä kappaleen pintakäsittelyä lopuksi tarvita.
Menetelmässä on mahdollista käyttää liikkuvaa tulostuspäätä ja kiinteää tulostusalustaa, tai vaihtoehtoisesti liikkuvaa tulostusalustaa ja kiinteää tulostuspäätä (Dawood et al., 2015; Stansbury and Idacavage, 2016)
Näissä menetelmissä materiaaleina on mahdollista käyttää resiinejä tai vahoja sekä joitain silikonin kaltaisia kumimateriaaleja. (Ligon et al., 2017)
Keskimäärin Multijet ja Polyjet tekniikoissa käytettävä kerrospaksuus on noin 16 mikrometriä ja xy- tason resoluutio 42 mikrometriä. (Kessler et al., 2020)
Erään kirjallisuuskatsauksen mukaan menetelmän etuina nähdään kohtuullinen nopeus, tulosteen korkea tarkkuus, ja että korkean laadun omaava lopputulos on mahdollista. Menetelmässä on useita materiaalivaihtoehtoja käytettävissä erilaisilla väreillä ja fysikaalisilla ominaisuuksilla, mukaan lukien elastiset materiaalit. Lisäksi etuna pidetään alhaista teknologian hintaa. Haittoina puolestaan menetelmässä nähdään hankalat ja vaikeat tukimateriaalit tulostettaessa, jotka voivat olla hankalia poistaa tulostettavasta rakenteesta kokonaan. Tukirakenne voi aiheuttaa ihon ärsytystä. Tulosteen kuumasterilointi ei ole mahdollista ja materiaalit maksavat paljon. (Dawood et al., 2015)
16
MATERLIAALIN SUIHKUTUS-, SIDEAINEEN RUISKUTUS- JA MATERIAALIN PURSOTUSMENETELMIEN VERTAILUA TAULUKKO 2
Additiivisen valmistuksen menetelmä / 3D-
tulostustekniikka
PolyJet / MultiJet (PhotoPolymerJetting- tekniikat)
Binder Jetting - tekniikka
Fused Deposition Modeling eli FDM- menetelmä
Materiaali;
toimintatapa
Valokovetettava resiini, fotopolymeeri;
materiaalin suihkutus menetelmä
Jauhemainen konsistenssin omaava
materiaali (kipsi, muovi, keraami, metalli);
sideaineen ruiskutus menetelmä
Kestomuovi /
termoplastinen muovi (PLA, ABS, TPU, ASA);
materiaalin pursotus menetelmä
Hyödyt -Sileä kappaleen pinta -Tarkat yksityiskohdat mahdollisia
-Voidaan tulostaa usean värin kappaleita
-Voidaan tulostaa erilaisia materiaaleja -Alhainen hinta
hankintakustannuksissa -Suhteellisen nopea
-Alhainen kustannus materiaaleissa ja laitteistojen hankinnassa -Voidaan
tulostaa värillisiä kappaleita -Ei
tukirakenteita kappaleessa -Voidaan tulostaa suuria määriä ja nopeasti -Kohtuullisen turvalliset materiaalit
-Alhaiset kustannukset laitteistojen hankinnassa ja materiaaleissa -Voidaan tulostaa monivärisiä kappaleita
Haitat -Vain valokovetteiset materiaalit
-Suhteellisen hauraat materiaalit
-Valokovetteisten materiaalien kustannukset -Menetelmä herkkä auringonvalolle ja lämmölle
-Materiaalit voi aiheuttaa ihoärsytystä -Tukirakenteet voi olla haastavia poistaa
-Alhainen tarkkuus -Heikon vahvuuden materiaalit -Materiaaleja ei voida kastella tai kuumasteriloida -Sotkuinen jauhe
-Hauraat materiaalit -Karkea tulosteen pinta
-Alhainen tarkkuus ja monimutkaisia yksityiskohtia ei voida tulostaa
-Tukirakenteet täytyy poistaa
-Kappaleen
tulostusprosessi on riippuvainen kappaleen ja tulostamisen asemoinnista ja suuntauksesta
17
4.3 SLS (selective laser sintering) -tekniikka
SLS-menetelmä hyödyntää sintraamista, jossa aineesta tuotetaan kiinteä kappale kuumuudella tai puristamalla ainetta kasaan, sulattamatta sitä.
Selektiivisessä laser-sintrauksessa skannauslaser fuusioi sintraamatonta jauhemaista materiaalia paikallisesti tulostusalustan päälle tai kappaleeseen kiinni kerroskerrokselta laskeutuvassa jauhepetijärjestelmässä. Usein jauhetta syötetään telalla tai rullalla tulostusalustalle tulostettavaan kerrokseen toisesta alustasta, jossa sintraamaton jauhe on, ja tämä kaikki tapahtuu esilämmitetyssä tulostuskammiossa. (Stansbury and Idacavage, 2016)
Selektiivinen laser-sintraus (SLS, selective laser sintering) kuuluu jauhepetimenetelmiin ja se on ollut käytössä 1980-luvun puolivälistä lähtien. SLS-menetelmää voidaan käyttää polymeereillä tai metalleilla ja metalliseoksilla. Viimeksi mainittujen materiaalien kohdalla puhutaan joskus SLM- (selective laser melting) tai DMLS- (direct metal laser sintering) menetelmästä. Tällöin jauhemainen metalli tai metalliseos kuumennetaan ja sulautetaan skannaus laserilla pistemäisen tarkasti kerros kerrokselta rakentuvaan kappaleeseen vähitellen laskevalla jauhepedillä. Prosessi tapahtuu kylmässä tulostuskammiossa. Tässä selektiivisessä laser sulatuksessa tai suorassa metallien laser sintrauksessa voidaan käyttää tukirakenteita, jotka kiinnittävät tulostettavan kappaleen tulostusalustaan. (Stansbury and Idacavage, 2016)
Selective Laser Melting -tekniikkaa (SLM) voidaan hyödyntää metalliseoksista valmistettavien kappaleiden 3D-tulostamisessa. Tässä tekniikassa kappale rakentuu kerros kerrokselta ainetta lisäämällä kappaleeseen tai alustaan niin, että jauhetta sulatetaan valikoiden ja jatkuvasti kappaleeseen kiinni kappaleen rakentuessa, kun tulostustaso vaihtuu ja prosessin edetessä kerroksittain. (Zaharia et al., 2017)
Polymeerien selektiivisessä laser sintrauksessa kappale rakentuu samaan tapaan kerros kerrokselta polymeerijauhepedissä. Prosessi tapahtuu kuitenkin kuumennetussa tulostuskammiossa, jossa lämpötila kohoaa juuri ja juuri materiaalin sulamispisteen alapuolelle. Tämän jälkeen laser sintraa polymeerijauheen kerros kerrokselta tulostettavaan objektiin kiinni asteittain laskevalla tulostusalustalla. (Dawood et al., 2015)
18
Yksi polymeerien sintrauksessa käytettävä materiaali, jonka käyttö kasvaa koko ajan hammaslääketieteellisessä 3D-tulostamisessa, on PMMA eli polymetyylimetakrylaatti. (Stansbury and Idacavage, 2016)
Tulostustarkkuudet SLS menetelmässä vaihtelevat suuresti riippuen materiaalista ja menetelmän alaluokasta. Kun materiaalina käytetään polymeeriä, tulostettavan kerroksen paksuus voi olla noin 120–180 mikrometriä, polyamideja käytettäessä 100 mikrometriä ja metallien sintraus menetelmässä tulostustarkkuus voi olla jopa 30 mikrometriä. (Kessler et al., 2020; Stansbury and Idacavage, 2016)
Keskimäärin additiivisissa sintrausmenetelmissä kerrospaksuus on 30–100 mikrometriä ja xy-tason tarkkuus 200 mikrometriä. (Kessler et al., 2020)
Erässä kirjallisuuskatsauksessa esitetään, että sintrattaessa polymeerejä, menetelmän etuina voidaan nähdä kirjallisuuskatsauksen mukaan materiaaleista ja käytettävästä tekniikasta riippuen laajaa valikoimaa polymeerisiä materiaaleja, kuten nylon, elastomeerit ja komposiitit. Lisäksi mainitaan vahvat ja tarkat tulostettavat kappaleet. Vahvuudeksi nähdään myös, että tulostettava rakenne tukee itse itsensä. Etuna pidetään lisäksi, että polymeerimateriaalit, pääasiassa nylon, voidaan autoklavoida. Polymeerien sintrausmenetelmässä tulostettavilla kappaleilla on hyvät mekaaniset ominaisuudet. Materiaalien kustannukset voivat tulla edullisemmiksi, jos niitä käytetään suurissa volyymeissä. (Dawood et al., 2015)
Edellä mainitun katsauksen mukaan polymeerien sintrauksessa haittoina nähdään, että menetelmä vaatii tietynlaiset spesifit laitteistot ja olosuhteet, muun muassa ilmakompression ja tulostustilan ilmaolosuhteiden kontrollin. Lisäksi jauheita pidetään sotkuisina ja niihin liittyy inhalaatioriski.
Haittana pidetään, että alhaisemmat kustannukset toteutuvat materiaaleja käytettäessä vain, kun niitä käytetään suurissa määrissä bulk-tyyppisesti. Lisäksi SLS-teknologia ja laitteistot ovat kalliita sekä sintrattaessa polymeerejä kappaleen pinnasta tulee karkea. (Dawood et al., 2015)
Metallien ja metalliseoksien selektiivisessä laser sintrauksessa etuina nähdään korkean vahvuuden omaavat tulostetut rakenteet sekä tulosteen huokoisuusasteen kontrollointi. Lisäksi etuna pidetään mahdollisuutta käyttää erilaista valikoimaa materiaaleja kuten titaania, titaaniseoksia, kromikobolttia ja ruostumatonta terästä. Metalliseokset voidaan myös kierrättää. Hienot yksityiskohdat tulostettavassa kappaleessa ovat mahdollisia. Metallien ja metalliseoksien SLS- tekniikassa haittoina pidetään tarkkoja ja korkeita vaatimuksia tulostinlaitteistoilta. Todella kallis
19
kustannus teknologian hankinnassa nähdään haittana, lisäksi materiaalien hankintakustannukset kohtalaisen ovat korkeita. Metallipöly ja -nanopartikkelikondensaatti voivat olla haitallisia terveydelle. Tulipalovaaran kerrotaan liittyvän menetelmään. Tulosteen karkeat pinnat nähdään myös haittana. Tarkkoja ja spesifejä jälkikäsittelyvaatimuksia tulostettavalla kappaleella voidaan pitää haittoina: tuloste vaatii lämpökäsittelyä tulostetun kappaleen sisäisten jännitteiden lievittämiseksi tai poistamiseksi. Tukimateriaalirakenteet on hankala poistaa tulosteesta. SLS on kohtalaisen hidas menetelmä valmistaa 3D-tulostettavia kappaleita. (Dawood et al., 2015)
Electron beam meltin (EBM) -menetelmässä etuina nähdään korkeassa lämpötilassa tapahtuva prosessi, jolloin tukirakenteita tai lämpökäsittelyä jälkeenpäin ei tarvita. Menetelmä on myös nopea. Menetelmällä voidaan valmistaa korkean tiheyden omaavia kappaleita ja kontrolloida kappaleen huokoisuutta. Haittoina EBM-menetelmässä nähdään laitteistojen kalleus ja kohtuullisen kalliit materiaalit. Menetelmässä syntyvä pöly voi olla haitallista terveydelle. Menetelmään liittyy tulipalovaara. Lopullisen kappaleen karkeat pinnat katsotaan haitaksi. EBM- menetelmä vaatii vähemmän jälkikäsittelyä. Menetelmässä on alhaisempi tarkkuus tulostettavassa kappaleessa muihin sintrausmenetelmiin verrattuna. (Dawood et al., 2015)
20
SLS-JAUHEPETIMENETELMÄT POLYMEEREILLÄ JA METALLEILLA: EDUT JA HAITAT TAULUKKO 3
Polymeerien sintraus Metallien sintraus
Hyödyt
-Laaja valikoima materiaaleja
-Vahvat ja tarkat tulostettavat kappaleet -Tulostettava rakenne tukee itsensä -Materiaalit pääasiassa autoklavoitavia -Tulostetuilla kappelilla hyvät
mekaaniset ominaisuudet
-Materiaalien kustannukset edullisia, jos käytetään suurissa volyymeissa
-Korkean vahvuuden omaavat tulostetut rakenteet
-Tulosteen huokoisuusasteen hyvä kontrolli
-Mahdollisuus valikoimaan erilaisia materiaaleja -Metalliseokset voidaan kierrättää
-Hienot yksityiskohdat tulostettavissa kappaleissa mahdollisia
Haitat
-Vaatii spesifit laitteistot ja olosuhteet tulostamiselle
-Sotkuiset jauheet
-Alhaisemmat kustannukset
materiaaleissa tulevat kyseeseen vain, kun niitä käytetään suurissa määrissä bulk-tyyppisesti
-Materiaalipölyn ja
nanopartikkelikondensaatin inhalaatioriski
-Teknologia on kallista -Pinnasta tulee karkea
-Tarkat ja korkeat vaatimukset laitteistoille
-Kalliit investoinnit tulostuslaitteistoon -Materiaalien
hankintakustannukset kohtalaisen korkeat
-Metallipöly ja -nanopartikkelit voivat olla haitallisia
terveydelle
-Räjähdys-/tulipaloriski -Tulostettavan kappaleen karkeat pinnat
-Tarkat ja spesifit jälkikäsittelyvaatimukset tulostettavalla kappaleella -Tukimateriaalirakenteet on hankala poistaa tulosteesta -Kohtalaisen hidas menetelmä valmistaa 3D-tulostettavia kappaleita
21
4.4 Binder Jetting -tekniikka
Binder Jetting on sideaineen ruiskutukseen perustuva menetelmä. Tätä tekniikkaa käyttäviä 3D- tulostimia kutsutaan PBP-tulostimiksi (powder binder printer).
Tekniikassa tulostuspää ruiskuttaa nestepisaroita jauhekerroksen sekaan kerros kerrokselta laskevalla jauhepedillä. Kerroksessa prosessi tapahtuu niin, että jauhetta pyyhkäistään kerros tulostusalustan tai objektin pinnan päälle, jonka jälkeen nestettä applikoidaan jauheen sekaan haluttuihin kohtiin tulostuspäästä ruiskuttamalla. Neste toimii sideaineena ja kohtaan muodostuu kiinteää kappaleen rakennetta. Yleisesti menetelmässä jauhemateriaalina käytetään lähinnä kipsiä (kipsilaasti) ja sideaineena on tyypillisesti värjäämätön tai värjätty vesi. Erillistä tukimateriaalia tulostaessa ei tarvitse käyttää, sillä nesteellä kyllästämätön jauhe toimii rakentuvan kappaleen tukena. (Ligon et al., 2017)
Keskimäärin tulostettava kerrospaksuus sideaineen ruiskutusmenetelmässä on 50–100 mikrometriä ja xy-tason tarkkuus 60–100 mikrometriä. (Kessler et al., 2020)
Erään kirjallisuuskatsauksen mukaan menetelmän etuina nähdään alhainen materiaalien ja tulostimien hinta. Lisäksi menetelmässä voidaan tulostaa värillisenä. Irrotettava materiaali antaa kappaleelle tukea. PBP on suhteellisen nopea prosessi. Turvalliset materiaalit nähdään etuna.
Haittoina taas nähdään alhainen tarkkuus, sotkuinen jauhemateriaali sekä alhainen kestävyys tulosteella. Lisäksi tulostettavaa kappaletta ei voida kastella tai upottaa veteen, eikä kuumasteriloida. (Kessler et al., 2020)
4.5 SHS (selective heat sintering) -tekniikka
SHS eli selective heat sintering -tekniikka kuuluu jauhepetimenetelmiin.
Tekniikka muistuttaa SLS-tekniikkaa, mutta menetelmässä käytetään termaalista tulostuspäätä, suurienergisen laserin sijaan, tulostuspään sulauttaessa jauhemaisen termoplastisen muovin eli kestomuovin pinnan järjestäytyneeksi kerrokselliseksi rakenteeksi. (Stansbury and Idacavage, 2016)
22
4.6 FFF (fused filament fabrication) /FDM (fused deposition modeling) -tekniikat
FFF ja FDM-tekniikat kuuluvat materiaalin pursottamismenetelmiin. Tämän tyyppistä 3D- tulostamismenetelmää käyttävät useimmat kotitalouksien harrastekäyttöön suunnatut tulostimet.
(Dawood et al., 2015)
FDM- (tai FFF-) tekniikka kehitettiin 90-luvun alussa ensimmäisenä 3D-tulostusmenetelmänä. FFF- tai FDM- tekniikassa polymeerinauhaa syötetään kerältä yhden tai useamman kuumennetun suuttimen läpi, jotka jakavat ja levittävät ulos puristuneen lämmenneen ja pehmenneen polymeerin hienona rihmana kerros kerrokselta avaruudellisesti x-, y- ja z-akseleilla liikkuvalle alustalle. Tällä tekniikalla on yhteneväisyyttä ruiskuvalutekniikan kanssa, paitsi valumuottia ei tarvita. (Stansbury and Idacavage, 2016)
Tekniikka edellyttää materiaalina kestomuovia eli termoplastista polymeeria; yleinen materiaali, jota käytetään, on biohajoava PLA eli polylaktidi. Joissain tulostinversioissa alusta on liikkumaton ja suutin liikkuu avaruudellisesti x-, y-, ja z-akseleilla. Menetelmällä voidaan esimerkiksi tulostaa anatomisia malleja koulutus- ja opiskelutarkoituksiin, muuten menetelmällä on vähemmän käyttöä hammaslääketieteessä. (Dawood et al., 2015)
FFF tai FDM tekniikan tarkkuus on tyypillisesti 200 mikrometrin luokkaa tarkimmillaan. Lisäksi tekniikalla on mahdollista tulostaa piikarbidia mitoilla 0.65 mikrometriä x 12 mikrometriä sekä hiilikuitua mitoilla 10 mikrometriä x 220 mikrometriä. Keskimäärin tulostettava kerrospaksuus materiaalin pursotusmenetelmässä on 178 tai 254 mikrometriä sekä xy-tason tulostusresoluutio 200–400 mikrometriä. (Kessler et al., 2020)
Kahden kirjallisuuskatsauksen mukaan, menetelmän etuina nähdään korkea huokoisuus.
Saavutettavissa olevaa mekaanista vahvuutta pidetään myös etuna. Lisäksi kustannuskulut pysyvät alhaisesta keskinkertaiseen materiaaleissa ja laitteistoissa. Jotkin materiaalit ovat kuumasteriloitavissa. Menetelmän haittoina puolestaan nähdään materiaalien rajallisuus, voidaan käyttää vain kestomuoveja. Rajallinen muodon kompleksisuus biologisissa materiaaleissa nähdään haitaksi. Tukirakenteiden poistaminen on myös työlästä. (Dawood et al., 2015; Kessler et al., 2020)
23
4.7 LOM (laminated object manufacturing) -tekniikka
LOM eli arkkilaminointimenetelmä kombinoi sekä additiivista että substraktiivista tekniikkaa:
Materiaali (metallijauhe, metallilevy) tulee levymäisenä alustalle ja se sidostetaan kerros kerrokselta toisiin levyihin paineella sekä kuumentamalla ja lämpöliimoilla. Suuren energian omaava hiilidioksidilaser leikkaa materiaalin kerrokset lopulliseen muotoonsa. Muoto on määritetty 3D- mallilla tietokoneen 3D-suunnitteluohjelmassa, ja se on siten tulostimelle saapuvassa STL- tiedostossa. (Wong and Hernandez, 2012)
LOM-tekniikassa voidaan hyödyntää valokovetusta. Tällöin levyt, jotka sidostetaan toisiinsa kerroskerrokselta ovat polymeerilevyjä, jotka valokovetetaan toisiinsa valokovetettavalla sidosaineella tai resiinillä. (Stansbury and Idacavage, 2016; Ligon et al., 2017)
Joissain tapauksissa arkkilaminointi käyttää materiaalina paperia, jonka adhesiivi sidostaa toisiin arkkeihin, tällöin substraktiivsena tekijänä toimii veitsi tai leikkuri. Tämä menetelmä ei ole kuitenkaan hammaslääketieteen kannalta oleellinen. (Wong and Hernandez, 2012)
LOM-menetelmän etuina voidaan pitää alhaisia kustannuksia. Tulostettava kappale ei myöskään vaadi tukirakenteita. Menetelmä voi tarvita tai olla tarvitsematta jälkikäsittelyä, yleensä valokovettamista käytettävästä materiaalista riippuen. Menetelmässä syntyy harvoin deformaatioita, sillä on hyvät automatisaatio mahdollisuudet, ja sillä pystytään tulostamaan suuria kolmiulotteisia kappaleita. (Wong and Hernandez, 2012)
Haittoina voidaan nähdä, että materiaalia menee prosessin substraktiivisessa osassa hukkaan, eikä pinnoista välttämättä saada hienoja ja sileitä. Materiaalin riippuvaisuus jyrsinnän tai leikkaamisen edellyttämistä mekaanisista ominaisuuksista nähdään haitaksi. Lisäksi kompleksisten onkaloiden tai aukkojen kappaleeseen sisällyttämisen hankaluus nähdään ongelmallisena. (Wong and Hernandez, 2012)
24
5 Kolmiulotteinen tulostaminen eri hammaslääketieteen erikoisaloissa (Käyttökohteet ja indikaatiot 3D-tulostamiselle hammaslääketieteessä)
5.1 Suu- ja leukakirurgia
Pikavalmistus kolmiulotteisella tulostamisella mahdollistaa kolmiulotteisten anatomisten mallien, kuten leukojen ja kallon, valmistuksen käytettäväksi esimerkiksi kirurgian opetukseen, suunnitteluun ja toteutukseen. Suunnittelussa voidaan hyödyntää visuaalistaktiilista kuvausta varsinaisesta anatomisesta rakenteesta, jota voidaan jo tarkastella visuaalisesti ja fyysisesti käsissä ennen varsinaista toimenpidettä, mikä auttaa hahmottamaan rakenteiden välisiä suhteita ja kokonaisuutta. (Nayar et al., 2015)
Lääketieteellisen mallintamisen tarvitsemaan kuvantamiseen käytetään kartiokeilatietokonetomografiaa ja tietokonetomografiaa. Laitteiden tuottama volumetrinen kuvantamisdata siirretään kolmiulotteisen tulostimen jäljennettäväksi, ja näin pikavalmistuksella valmistettavat 3D-tulostetut mallit vastaavat mahdollisimman tarkasti alkuperäisiä anatomisia kappaleita. (Dawood et al., 2015)
Kirurgisten splinttien eli kirurgisten kiskojen sekä poraus- ja leikkausohjurien pikavalmistus 3D- tulostamalla on yleistynyt. Digitaalisesti ohjelmistolla valmistettu virtuaalinen 3D-suunnitelma kirurgisista leikkaus- ja porausohjureista siirtyy ikään kuin toteutukseen operatiivisella alueelle kappaleiden 3D-tulostamisen myötä. 3D-tulostamisteknologia toimii tällöin rajapintana virtuaalisen suunnitelman ja fyysisen potilaan välillä. (Dawood et al., 2015; Zaharia et al., 2017)
Kirurgiset kiskot ovat hampaistolle asetettavia kiskorakenteita, jotka auttavat määrittämään suu- ja leukakirurgisten toimenpiteiden kannalta oleellisia säilytettäviä tai muuttuvia hampaistojen ja leukaluiden välisiä suhteita sekä purentaa. Poraus- ja leikkausohjurit auttavat määrittämään ja ylläpitämään kirurgisten operaatioiden aikana tehtävien porausten asemaa ja suuntaa sekä muun muassa leukaluun sahaustoimenpiteiden kohdistusta ja suuntausta. (Louvrier et al., 2017; Ghai et al., 2018)
Implantologiassa 3D-tulostetaan kirurgisia implantointi- ja porausohjureita tietokoneavusteisella additiivisella pikavalmistusmenetelmällä. Ohjurit ovat valmistettu yksilöllisesti potilaan suuhun ja hampaistoon 3D-suunnitteluohjelmiston avulla. 3D-suunnittelussa hyödynnetään 3D-kuvantamista, kuten KKTT-kuvantamista sekä intraoraaliskannausta, joiden datat voidaan yhdistää
25
suunnitteluohjelmistossa. Lisäksi implantteja valmistetaan 3D-tulostamalla. Valmistajat ovat luoneet uudenlaisia 3D-tulostettuja implantteja, joissa on karkea ja huokoinen pinta. Kuitenkin tällaisia karkean ja huokoisen pinnan omaavia implantteja on nähty ilmestyvän tuotekehityksestä aiemminkin, ja sitten häviävän muutaman vuoden kuluttua, niissä ilmenneiden ongelmien myötä.
3D-tulostus mahdollistaa myös luunkaltaisen morfologian omaavan kappaleiden tulostamisen, joissa viimeistely voi tapahtua jyrsimällä, esimerkiksi implantin kaulaosassa. (Dawood et al., 2015;
Zaharia et al., 2017)
Implantointiohjurit ja implantoinnissa käytettävät porausohjurit ovat hampaistolle, alveoliharjanteelle ja ikenelle asetettavia kiskomaisia tai levymäisiä rakenteita, jotka auttavat implantointikohdan ja implantin suuntauksen määrittämisessä ja säilyttämisessä implantointitoimenpiteen aikana. Ohjurit voidaan valmistaa 3D-suunnitteluohjelmistojen mallinnuksien perusteella. (UEF, Moodle, Hammasimplantologia 2020)
Nykyisin 3D-tulostetuttuja orbitalevyjä käytetään silmänpohjan blow out -murtumien hoitamiseksi tarvittavissa toimenpiteissä. (UEF, Moodle, Hammasimplantologia 2020)
3D-TULOSTETTU LEIKKAUSKISKO, SPLINTTI KUVA4
26 3D-TULOSTETTU IMPLANTOINTIOHJURI KUVA5
ERILAISIA 3D-TULOSTETTUJA IMPLANTOINTIOHJUREITA (IMPLANT GUIDE)KUVA6
27
5.2 Protetiikka
3D-tulostamalla voidaan valmistaa kokoproteeseja, rankaproteesien osia tai rankaproteeseja sekä levyosaproteeseja. (UEF, Moodle, Irtoprotetiikka 2020)
Kokoproteeseja pystytään valmistamaan additiivisesti 3D-tulostamalla resiinimuovista tai akryylimuovista. Yleinen muovimateriaali, jota käytetään proteesien valmistuksessa 3D- tulostamalla, on polymetyylimetakrylaatti. (Alghazzawi, 2016)
Kokoproteeseja pystytään tulostamaan myös valokovetteisesta nestemäisestä resiinimuovista käyttäen SLA- tai DLP-tulostimia. (Kalberer et al., 2019)
Selektiivisellä lasersintrausmenetelmällä pystytään valmistamaan kromikobolttisia rankaproteeseja tai niiden runkoja, joiden kestävyys, lujuus, laatu ja tarkkuus ovat perinteisillä valamismenetelmillä valmistettujen kromikoboltti rankaproteesien runkojen tasoa. Potilastyytyväisyydessä ei ole suurta eroa 3D-tulostettujen rankaproteesien runkojen ja perinteisellä valamistekniikalla valmistettujen runkojen välillä. Joissain tapauksissa potilastyytyväisyys oli 3D-tulostamismenetelmää käyttäen jopa parempi. (Alifui-Segbaya et al., 2017)
Metallokeraamisten kruunujen ja siltojen rungot voidaan valmistaa 3D-tulostamalla, joko epäsuoralla tai suoralla menetelmällä. Epäsuorassa menetelmässä tulostetaan pois sulatettavaa resiinimuovia tai vahaa, jonka tilalle sitten valetaan perinteisellä menetelmällä metalli tai metalliseos. Suorassa menetelmässä esimerkiksi kromikoboltti-jauheseosta materiaalina käyttäen tulostetaan selektiivisellä lasersintrauksella haluttu metallokeramian rakenne. Suorassa 3D- tulostusmenetelmässä voidaan toki käyttää muitakin metalleja tai metalliseoksia. Suorat metallin tai metalliseoksen tulostamismenetelmät vaativat kalliimpia tulostamislaitteistoja, omine spesifisine terveys- ja turvallisuus vaatimuksineen, kuin epäsuoran menetelmän resiinimuovi- ja vahapohjaiset tulostamislaitteistot. Lisäksi suora tulostamismenetelmä vaatii paljon jälkiprosessointia tulosteelta verrattuna epäsuoran menetelmän jälkiprosessointivaatimuksiin.
Epäsuoran menetelmän tulostamislaitteistot ovat myös hyvin tunnettuja ja laajasti saatavilla.
(Dawood et al., 2015)
Hammaskeramiaa, kuten keraamisia kruunuja, inlay- tai onlay-täytteitä pystytään mahdollisesti lähitulevaisuudessa tulostamaan 3D-printtereillä. Additiivisella valmistustavalla valmistetut hammakeraamiset kruunut vähentäisivät raakamateriaalin hävikkiä ja jyrsintämenetelmiin liittyviä
28
laitteistojen kulumista ja huoltoja. Nykyisten tutkimusten valossa 3D-tulostaminen vaikuttaa lupaavalta menetelmältä valmistaa ainakin keraamisia kruunuja. Kuitenkin 3D-tulostamisteknologia ei ole vielä tehnyt kaupallista läpimurtoa markkinoille hammaskeramian tulostamisen osalta. Lisää tutkimuksia ja kehitystyötä tarvitaan, jotta hammaskeramian 3D-tulostustamisesta tulisi kaupallisia toimivia sovellutuksia, ja että ne yleistyisivät, ja että menetelmän hyödyllisyydestä saataisiin lisää näyttöä. (Methani et al., 2020)
Keraamisia restauraatioita voidaan tulostaa Litography-based Ceramic Manufacturing - menetelmällä (LCM). (Della Bona et al., 2021) Menetelmässä keramia tulostetaan kerros kerrokselta ja prosessissa syntyneen keramian mekaaniset ominaisuudet ovat in vitro tutkimuksien mukaan vastaavanlaisia jyrsittyyn keramiaan verrattuna. (Uçar et al., 2018) Valmistusprosessi, syntyneen kappaleen vahvuus ja fraktuuran kestävyys ovat alueita, joihin tulisi kiinnittää huomiota ja tämä vaatii lisätutkimuksia. (Oberoi et al., 2018; Zimmermann et al., 2019) Lisäksi keramiatulosteen marginaalisen istuvuuden ja reunan tarkkuuteen tulisi kiinnittää huomiota. (Methani et al., 2020) Protetiikan jäljentämisessä voidaan 3D-tulostaa tarkkuusjäljennöstä varten yksilöllisiä jäljentämislusikoita esimerkiksi akryylista tai valokovetettavasta muovista (Zaharia et al., 2017)
3D-TULOSTETUT YKSILÖLLISET YLÄ- JA ALALEUAN JÄLJENNÖSLUSIKAT KUVA7
29
JAUHEPETIMENETELMÄLLÄ (SLS) TULOSTETTUJA RANKAPROTEESIEN RUNKOJA KUVA8
30
5.3 Purentafysiologia
Purentakiskoja voidaan 3D-tulostaa valokovetteisista materiaaleista. Tällöin potilaan suusta otetaan virtuaalisdigitaaliset jäljennökset intraoraaliskannerilla tai kipsimalli kuvannetaan optisesti. Tämä malli siirtyy tietokoneavusteiseen suunnitteluohjelmistoon (CAD), jossa luodaan digitaalinen malli kiskosta potilaan hampaistoon niin, että optimaalisesti leuka tulisi retruusioasemaan. Tämän jälkeen kiskon virtuaalisen suunnittelun ja mallinnuksen perusteella voidaan kisko tulostaa 3D- tulostimella. (Dovramadjiev et al., 2019)
SLA-/DLP-menetelmiä ja tulostimia käytetään purentakiskojen 3D-tulostamiseen valokovetettavasta resiinimuovista. (Dovramadjiev et al., 2019; Taneva and Uzunov, 2020)
Eräässä tutkimuksessa tultiin johtopäätökseen, että 3D-tulostuksen suuntauksella ja asennolla on vaikutusta lopullisen tulostetun purentakiskon istuvuuteen hammaskaarelle. (Vasques and Laganá, 2018)
Toisessa tutkimuksessa vertailtiin CAD/CAM-valmistuksella, jyrsimällä tai 3D-tulostamalla, valmistettuja purentakiskoja toisiinsa. Tutkimuksessa vertailtiin myös 3D-tulostettujen kiskojen horisontaalisen ja vertikaalisen tulostusasennon, ja materiaalivalinnan merkitystä lopullisen kiskon tarkkuudelle sekä todenmukaisuudelle verrattuna alkuperäiseen CAD-tiedoston malliin.
Johtopäätös tutkimuksessa oli, että jyrsityillä kiskoilla saavutetaan korkeampi totuudenmukaisuus alkuperäiseen suunnittelumalliin verrattuna, mutta 3D-tulostetuilla kiskoilla saavutetaan parempi toistettavuus ja tarkkuus. Tuloksissa mainittiin lisäksi, että kiskon tulostusasennolla on merkitystä:
horisontaalisesti tulostetuilla kiskoilla oli vähemmän deviaatioita todenmukaisuudessa alkuperäiseen CAD-malliin verrattuina, mutta vertikaalisesti tulostetuilla kiskoilla saavutettiin parempi tarkkuus lopullisessa tulosteessa. (Marcel et al., 2020)
3D-TULOSTETTU PURENTAKISKO (KUVASSA KAPPALEEN TUKIRAKENTEET)KUVA9
31
5.4 Ortodontia
3D-tulostamalla voidaan valmistaa kirkkaita muovisia oikomiskalvoja.
Menetelminä oikomiskalvojen 3D-tulostamiseen voidaan käyttää: FDM, SLS, SLM, SLA, MultiJet PolyJet ja DLP-tekniikoilla voidaan printata kolmiulotteisesti oikomiskalvoja. Kuitenkin valokovetteiset menetelmät, kuten SLA- ja DLP-tekniikka ovat tällä hetkellä sopivimmat menetelmät valmistaa 3D-tulostettuja oikomiskalvoja. (Maspero and Tartaglia, 2020)
Materiaaleina 3D-tulostamisessa ortodontiassa käytetään jotakuinkin samantyyppisiä materiaaleja, mitä muutenkin käytetään ortodontiassa: Akryylinitriilibutadieenistyreeniä, epoksi resiinejä, polylaktideja, polyamidia eli nylonia, lasivahvistettuja polyamideja, hopeaa, terästä, titaania, valokovetettavia polymeerejä, vahaa sekä polykarbonaattia. (Maspero and Tartaglia, 2020)
Digitaalisessa ortodontiassa voidaan hyödyntää digitaalista työnkulkua: intraoraaliskannaus, laboratoriossa tapahtuva optinen skannaus jäljennöksistä tai KKTT-kuvaus tehdään potilaan datan tallentamiseksi. Ortodonttiset oikomiskalvo -järjestelmät suunnitellaan 3D:nä ohjelmistossa hyödyntäen potilaan kuvausdataa, ja voidaan valmistaa sarjana kolmiulotteisesti tulostettuja oikomiskalvoja, joita käytetään asteittain jatkuvasti siirtämään sekä kallistamaan hampaita kuukausien tai vuosien kuluessa. (Cousley, 2020; Dawood et al., 2015)
Useita materiaaleja voidaan käyttää samanaikaisesti 3D-tulostamisessa ortodontiassa esimerkiksi epäsuoran braketin kiinnitykseen kiskolla, joka tulostetaan jäykistä ja joustavista materiaaleista.
Tällä tekniikalla voidaan saavuttaa tarkka braketin sijoittaminen, CAD-ohjelmistoa hyödyntäen.
(Ciuffolo et al., 2006)
Eräässä vertaisarvioidussa tutkimusartikkelissa todettiin, että 3D-tulostetut kirkkaat oikomiskalvot ovat vaikuttavia ortodontiassa hoitomyöntyvyyden suhteen, mutta oppimiskäyrä virtuaalisessa työjärjestyksessä ja valmistamisessa on merkittävän jyrkkä. Tutkimuksessa todettiin, että varsinaisten saavutettujen hoitotulosten ja suunniteltujen virtuaalisten kolmiulotteisten vaihemallien välillä on eroa, kun käytetään tietyn vaiheen oikomiskalvoa: toisin sanoen aina ei välttämättä saavuteta sitä tulosta, mikä virtuaalisen mallintamisen ja suunnittelun pohjalta oli tarkoitus saavuttaa. (Gupta et al., 2020)
32
5.5 Kariologia (restoratiivinen hoito)
Yhdistelmämuovitäytteiden 3D-tulostaminen on tulossa tulevaisuudessa hammaslääketieteen markkinoille. Eräs menetelmä on tulostaa Multijet tai Polyjet 3D-tulostimella muotti yhdistelmämuovirestauraatiolle, jonka jälkeen 3D-dentaalirobotti injektoi hammastäytemateriaalin muottiin sekä kovettaa täytteen suun ulkopuolella. (Ahlholm et al., 2019a; Tarvonen et al., 2020) Lisäksi intraoraaliskannausdataa hyödyntämällä voidaan 3D-tulostaa hammaskaarten ja hampaiston malleja restoratiivisen hoidon tueksi. Dawood ja kumppanit (2015) väittävät, että suunnittelumallit helpottavat hammaslääkärin työtä, sillä monet hammaslääkärit ovat tottuneet näkemään restauraation mallilla, vaikka ne olisivatkin digitaalisesti valmistettuja. (Dawood et al., 2015)
3D-tulostettuja yhdistelmämuovitäytteitä ollaan jo päästy kokeilemaan ensimmäisillä potilastapauksilla. Pääasiassa yhdistelmämuovitäytteiden tulostamisessa hyödynnetään SLA- ja DLP-tulostimia. (Della Bona et al., 2021)
Eräässä pilottitutkimuksessa paikattiin juurihoidettujen ja poistettujen hampaiden kaviteetteja additiivisesti muovipaikka-aineella. Hampaat restauroitiin Multijet 3D-tulostusmenetelmän avulla luoduilla täytteillä sekä jyrsimällä nano-keraamisilla restauraatioilla, mitkä oli luotu digitaalisen intraoraaliskannerijäljennöksen perusteella. Tutkimuksessa vertailtiin marginaalista ja sisäistä restauraation istuvuutta ja tiiviyttä perustuen röntgenmikrotomografiakuvauksiin sekä A-silikoni jäljentämiseen ja punnitsemiseen. Tutkimuksessa restauraation sisällä olevan raon ja tilan määrä hampaaseen mitattuna oli pienempi 3D-tulostamalla valmistetuissa restauraatioissa kuin jyrsityissä restauraatioissa. Tutkimuksessa tultiin johtopäätöksiin, että Multijet 3D-tulostusmenetelmä inlay- ja onlay-täytteille on vähintään yhtä tarkka kuin jyrsintämenetelmä valmistettaessa inlay- ja onlay- täytteitä. Kuitenkin tutkimuksessa todettiin, että pienen restauraatio-otannan vuoksi tuloksia voidaan pitää alustavina, ja lisää tutkimuksia tarvitaan suuremmilla määrillä erilaisia restauraatioita.
Lisäksi tutkimuksen johtopäätöksissä todetaan, että lisätutkimuksia vaaditaan 3D- tulostusmenetelmän kehittämiseksi hammaslääketieteen sovellutuksiin, erityisesti koskien sopivien materiaalien löytämistä ja kehittämistä bioyhteensopivien ja kestävien restauraatioiden valmistamiseksi. (Ahlholm et al., 2019b)
