El titanio, por su biocompatibilidad, resistencia y durabilidad, es uno de los materiales más usados en la fabricación de prótesis dentales, siendo un material que se trabaja frecuentemente mediante fresado. En este contexto, la empresa española CNC Dental ha desarrollado una tecnología para sinterizarlo, consiguiendo múltiples ventajas en la fidelidad, precisión y rapidez en la fabricación con respecto a otras técnicas.
En una entrevista concedida a Dentalia, Carlos Villacorta Atienza, responsable de I+D, aborda la gran oportunidad para la fabricación de prótesis dentales que supone este avance y la trayectoria de la empresa en innovación dental.
¿En qué consiste el nuevo sistema de producción que combina la tecnología de impresión 3D de titanio y la de fresado?
Esta tecnología híbrida, denominada remecanizado (o también sinterofresado) consiste en la fabricación aditiva de estructuras protésicas mediante sinterizado de titanio a las que, posteriormente, se somete a un proceso de fresado parcial (sólo a sus conexiones)con el fin de obtener un ajuste pasivo perfecto.
El proceso de sinterizado de metales (denominado SLM por sus siglas en inglés, selective laser melting) parte de un STL de la pieza a fabricar, que es cortado digitalmente en capas de 20 micras de grosor (la cuarta parte del espesor de un cabello humano). Cada una de estas capas es después reproducida sobre un lecho de polvo (en este caso, polvo de titanio) de ese mismo grosor, mediante un láser que funde selectivamente la superficie, “dibujando” la “rebanada”correspondiente del STL (imagen 1). A continuación, se superpone otra capa de polvo y, sobre ella, el láser funde la siguiente “rebanada” del STL, que queda integrada con la anterior, y así sucesivamente hasta formar una pieza tridimensional de titanio macizo,que queda enterrada en el polvo no fundido por el láser. Al retirar dicho polvo, obtenemos un trabajo como el que se muestra en la imagen 2.
Imagen 1: Láser fundiendo el polvo para construir la capa correspondiente | Imagen 2: Piezas sinterizadas unidas todavía a la plataforma de construcción | Imagen 3: Ejemplo de pieza remecanizada. Nótese la conexión fresada, para un ajuste perfecto
Una vez sinterizadas las piezas, han de fresarse las conexiones (la geometría que ajusta con el implante). Este proceso es crítico, de modo que, para obtener la debida calidad, CNC Dental utiliza una fresadora industrial Mikron, marca elegida por fabricantes de piezas de gran precisión (como Rolex, por mencionar un ejemplo bien conocido), ya que permite trabajar con tolerancias de 5 µm.
La razón de poner tanta atención en este proceso es que el ajuste entre el implante y la estructura protésica es de gran importancia, ya que de él depende que no se filtren bacterias entre ambos, que a la larga pueden producir periimplantitis,con la consiguiente pérdida de hueso y el riesgo de hacer fracasar el implante.
¿Cómo mejora este nuevo sistema los resultados?
Este proceso combina las ventajas del sinterizado con las de fresado, aunando lo mejor de ambas tecnologías. El sinterizado aporta:
- Rapidez en la fabricación. El tiempo necesario para obtener una pieza sinterizada es sensiblemente inferior al requerido para fresarla.
- Reproducción fiel de la geometría. Una de las servidumbres del fresado es que, debido al ángulo limitado de entrada de la herramienta, hay zonas que no se pueden fresar (denominadas sombras o undercuts); en el sinterizado, esta limitación no se da, de modo que se puede reproducir fielmente una geometría, por intrincada que esta sea.
- Desperdicio de material casi despreciable. Sólo el polvo fundido entra a formar parte de la pieza, mientras que el resto del material se reaprovecha en futuros sinterizados. En el fresado, en cambio, de un bloque de material macizo (llamado bruto o blank) se va retirando mediante una herramienta de corte (una fresa) todo el material que sobra, convirtiéndolo en viruta, hasta conseguir la geometría buscada. El desperdicio es muy grande. Por tanto, el sinterizado es un proceso mucho menos contaminante y más sostenible.
- Precio más asequible. Gracias al ahorro en tiempo y material desperdiciado, el precio final de la pieza es más económico.
Por su parte, el fresado aporta:
- Mejor acabado superficial. Las superficies fresadas presentan una rugosidad mucho menor que las sinterizadas, puesto que en este último proceso el láser que funde el polvo inevitablemente adhiere partículas colindantes a la geometría teórica debido al calor generado.
- Mejor tolerancia de ajuste. El fresado es capaz de conseguir una fidelidad dimensional que el sinterizado no puede. Baste decir que un buen mecanizado puede moverse en tolerancias de 5-10µm, mientras que un proceso de fusión inevitablemente conlleva un gradiente de temperatura que impide una reproducción tan exacta de la geometría teórica, al semi-fusionar, de forma irregular y relativamente descontrolada, las partículas de polvo adyacentes a la pieza que se está fabricando.
En resumen, aúna las ventajas del sinterizado (precio, rapidez, sostenibilidad y posibilidad de reproducir geometrías complejas) con el acabado superficial y la precisión de ajuste del mecanizado de calidad (imagen 4: Conexión sinterizada vs conexión remecanizada).
¿Qué ventajas aporta el titanio frente a otros materiales?
El titanio presenta varias ventajas muy relevantes frente al cromo-cobalto, material alternativo también utilizado en estructuras dentales como es la menor densidad y, por tanto, menor peso final de la estructura. También que es biológicamente inerte, por lo que es mucho más raro que se presente inflamación tisular asociada a la prótesis. Y además, se puede anodizar, lo que, además de darle un color más en consonancia con los tejidos adyacentes, genera una capa que pasiva el material, minimizando aún más la liberación de iones por oxidación que inevitablemente se da un medio salino como la saliva.
Imagen 5: Barra de titanio anodizada en dorado | Imagen 6: Estructura híbrida de titanio anodizada en dos colores | Imagen 7: Barra tipo blender anodizada en rosa
Durante los más de 20 años que CNC Dental tiene de experiencia en el sector odontológico, ¿cómo ha evolucionado su trabajo?
En CNC Dental somos expertos en el diseño y fabricación de estructuras dentales de alta estética. Aportamos las últimas tecnologías y evoluciones en prótesis, basadas en tecnología CAD-CAM, para ofrecer un servicio personalizado tanto en la fabricación de estructuras como en la restauración de piezas dentales.
En los últimos años, la odontología en general y el sector dental en particular se han ido digitalizando progresivamente. La fabricación de prótesis, hasta hace pocos años, era un trabajo totalmente manual y artesanal, donde la fundición (el colado) de un metal por el método de la cera perdida era el día a día de un laboratorio. Hoy, por rapidez, precisión y precio, el sinterizado de metales (SLM) ha desplazado casi por completo estas técnicas, hoy día casi testimoniales. Además, disponemos ahora de un amplio abanico de materiales mecanizables o imprimibles (y, por tanto, aptos para tecnologías CAD-CAM) con buenas prestaciones mecánicas,que permiten abordar cada caso según las necesidades y criterios del facultativo: circonios degradados de alta estética, polímeros precoloreados y degradados, composites, etc., los cuales, con una pequeña caracterización, alcanzan un enorme grado de naturalidad. Uno de los hitos importantes de esta digitalización ha sido la inclusión en clínica del escáner intraoral, que crea un flujo digital desde el comienzo del trabajo, lo que facilita en gran medida la comunicación clínica-laboratorio y permite conseguir resultados más rápidos y predecibles.
La Odontología ha cambiado radicalmente en los últimos años con la revolución digital 3D, ¿cómo ha marcado esto su modelo de negocio?
Efectivamente, ha habido grandes cambios en los últimos años hacia el mundo digital y las tecnologías 3D. Esta revolución, que todavía no ha terminado, nos lleva a implementar en nuestro flujo de producción herramientas cada vez más complejas y sofisticadas; no sólo maquinaria industrial adaptada al entorno dental (como fresadoras, impresoras 3D de resinas, sinterizadoras de metal, etc.)sino también softwares para preparar los trabajos. Esto sin mencionar las herramientas de diseño digital, que son imprescindibles para estas tecnologías.
De la mano de este fenómeno apareció también la necesidad de incluir mano de obra cualificada que hasta hace unos años no estaba contemplada en este sector, como ingenieros y otros técnicos del ámbito industrial y sanitario.
CNC Dental se caracteriza por la innovación ¿Cómo trabajan en investigación para ofrecer siempre las últimas novedades?
Tenemos un departamento de I+D que valora cada una de las nuevas tecnologías que van surgiendo y estudia su viabilidad. Cuando se considera que una de ellas está lo suficientemente madura para aportar una ventaja, sea ésta económica, medioambiental o funcional, la estudiamos, implementamos y protocolizamos para ponerla al servicio de nuestros clientes.
¿Se atreve a vaticinar por dónde pasará el futuro de la odontología?
Creemos que la fabricación aditiva (impresión 3D de todo tipo de materiales) aumentará en detrimento de la sustractiva (fresado). Nuestra percepción es que vamos hacia un sector cada vez más digitalizado, lo que facilitará las tomas de impresión en clínica. Esto, junto a las herramientas de diseño digital de sonrisa, acortarán los tratamientos, lo que redundará en un mayor bienestar para el paciente.