2021年2月雜誌專題3D列印

數位牙體技術的開發與未來應用

■科大科技股份有限公司

 

前言

科大科技股份有限公司專注於開發數位牙體技術的開發,它包含數位掃描、數位設計,數位製造與數位臨床等技術的開發與整合,是一群對逆向掃描技術、3D列印技術以及數位牙醫臨床訓練模型的設計等領域充滿熱忱的技術團隊所成立,主要研發核心技術有光投影取像模型重建技術、光固化聚合3D 列印技術、多材料光固化3D 列印技術、陶瓷漿料3D 列印技術以及牙齒贋復元件列印等技術的開發,在超過10 年以上的經驗累積與淬煉終於完成了桌上型牙模逆向掃描機、臨時假牙列印機、多材多色3D 列印機、陶瓷漿料3D 列印機與根管治療數位模型列印等的商業機,在108 年7 月5 日創立公司。

公司的企業文化充滿數位化製造的熱情與跨領域技術整合的執著,並以陶瓷列印技術、全口假牙列印與數位臨床所需的客製化模型開發為未來十年的技術扎根方向。

 

數位牙技

數位牙技包含數位掃描、數位設計、數位製造與數位臨床。科大科技在成立之時即推出數位掃描系統,名為「牙模3D 掃瞄器(dental 3D scanner)」,其特色如圖1 所示,可以透過手機的APP 控制掃瞄器,並將創辦人與執行長首次在德國FormNext 2019 會場參展所販售的「牙模3D 掃瞄器(dental 3D scanner)」上市,因掃描速度快、解析度高以及價格相對於知名大廠低廉,上市當天即獲得許多的訂單。

圖1:牙模3D 掃瞄器

Dental 3D Scanner 四大特色

由圖2 可以得知Dental 3D scanner 的特色為一按鍵完成掃描外、可以透過QR code 獲得檔案掃描資訊、手機連結建檔與展示以及雲端儲存。

一鍵掃處理

透過無線網路通訊連結移動設備如手機、筆電平板等,登入內部介面即可控制儀器立即掃描。

簡易校正及維護

設備移動及歸位後僅需使用特有的校正版進行一鍵校正,亦可透過設備的USB-C 接口連結外部螢幕等。

取得檔案方便

掃描完成後會即刻回傳圖檔至行動裝置。

簡易的操作控制

為使更多人能夠更加容易操作此設備,設計時便將操作方式與介面設計得極為簡易,功能卻也相當完善。

 

提供客製化服務的數位牙科模型大量3D 列印與倉儲系統

由於數位透明矯正牙套一直是大量客製化設計與製造的市場,目前雖導入3D 列印,但仍依賴人工安裝與卸下成型板、列印的數位模型再進行人工的後處理如清洗與後固化等工作,後續的人工程序耗工與耗時。

另一重點是因數位光投影處理技術無法提供大面積的投影列印,故無法一次列印數對矯正數位牙模型。因此,本公司所開發的技術主要以液晶光投影固化列印技術為基礎,結合數位自動排版、自動清洗、自動後固化與自動倉儲的生產模式,可提供客製化牙齒數位矯正模型的自動化生產以滿足大量列印,並提供誤差比對與倉儲管理如圖3 所示。各模組間可以獨立運用,也可以系統整合,結合感測器元件亦可以評估加工參數對誤差的影響,如圖4 所示,本系統列印的精密度達99%。

Fortune Business Insights 表示矯正市場在2018 年的產值為40.6 億美元,預計到2026 年將達到97.2 億美元。牙齒矯正需求的上升是因為數位取模與快速列印的技術快速提升所驅動,而採用透明牙套以達到美觀的目的也是推動市場需求快速提升的原因之一,在市場的驅動下,數位設計、數位製造與自動驗證已經成為矯正市場的標準工法,而本公司所開發的技術正符合此市場的需求。

 

系統用途多應用性

目前系統所應用的方向都是往數位牙體與贋復元件的領域進行,且專注在口腔牙科方面,像是手術導板、臨時假牙、口腔咬合板、全口假牙、齒列矯正等,目前業界這方面的應用較多為客製化且一次性的製作,所以單價成本會較高。使用本系統生產可以做一次大量的客製化生產,可以降低整體生產的成本。

藉由多材多色3D 列印機印製客製化的牙根手術模型自然牙的短缺造成根管治療醫師養成困難。本司為解決自然牙取得不易的困境,開發客製化自然牙仿體。

它是據牙齒所拍攝之斷層掃描的醫學影像透過自行開發轉換軟體,可快速將醫學影像轉換為高解析度之STL 檔案,並透過自行開發之多層次切層軟體,進行模型的重建與前處理,搭配多材多色3D 列印機實際進行根管治療模型的列印製造,而為根管治療模型,在臨床應用上可供牙醫師在根管治療前,先進行手術模擬,以提高手術的成功率,因根管治療專科訓練中練習模型所需,在模型於生產列印模型需具備牙冠、牙根及牙髓三大部分,而各部位的顏色及性質需求皆不同,故在生產上同樣具多色與多材的需求性,完成後則交回臨床醫師端,進行專業訓練的評估與測試。

圖2:牙模3D 掃瞄器操作流程圖

圖3:大量客製化數位牙模自動化列印與倉儲系統圖

結語

本公司除了提供數位牙技的產品外,也搭配已獲得FDA 認證的生物相容性樹脂與機臺一起販售外、提供機臺租借、代客掃描與列印等的服務,更定期舉辦實作工作坊提供教育訓練與創客的討論平臺,使數位掃描、數位設計與數位製造的整合方案能應用於不同的領域而引領數位轉型。■

圖4:列印精準度 圖5:系統用途多應用性

圖6:客製化根管手術模型列印

SMARTMolding編輯部

《ACMT 模具與成型智慧工廠雜誌》(ACMT SMART Molding Magazine),將擴大報導,如「先進成型技術」、「3D 列印」、「模具製造」、「智慧工廠」、「數位化轉型」、「自動化」等領域,為讀者帶來更多全新內容。內容上未來也將對業界的企業進行一連串的採訪報導,報導範圍不會僅限於臺灣,同時預計也推出對華東、華南,以及東南亞等地區的各家企業進行採訪報導,帶各位讀者領略這些企業的崛起過程與成功經驗。

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