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04 Febbraio 2015

Le tecnologie CAD/CAM al servizio del settore dentale

di Giovanni Giorgetti, ing. Angelo Salamini


Il settore odontoiatrico/odontotecnico è sempre stato caratterizzato da un alto livello di lavorazioni manuali.
Negli ultimi anni l'evoluzione tecnologica si sta affermando sempre più negli studi e nei laboratori con una serie di tecniche di lavorazione parzialmente automatiche che in senso lato vanno sotto il nome di "CAD/CAM".

Con CAD/CAM (acronimi di Computer-Aided Design e Computer-Aided Manufacturing) si intende l'utilizzo di sistemi integrati che consentono un passaggio più efficace e controllato tra la progettazione e la produzione di un determinato manufatto.

La rapidità con la quale il CAD/CAM si è sviluppato in odontoiatria, odontotecnica e in chirurgia maxillo-facciale ed il moltiplicarsi di sistemi ed offerte sul mercato ha generato una certa difficoltà nell'orientarsi per un eventuale acquisto o semplicemente per valutarne l'efficacia. Per contribuire a mettere ordine sull'argomento cominciamo a definire quale è il workflow previsto da questa rivoluzione tecnologica (Img.1).

Si comincia dall'acquisizione digitale 3D di una bocca/impronta/modello in gesso, il secondo passaggio è rappresentato dalla progettazione del manufatto che si intende realizzare e il terzo ed ultimo passaggio è la produzione fisica del manufatto.
 

  • Workflow digitale


L'acquisizione digitale 3D per uno studio è quella realizzata tramite uno scanner intraorale che "digitalizza" direttamente la bocca di un paziente in sostituzione della classica impronta. Gli scanner in questione possono fare uso o no di polvere opacizzante, rilevare o no il colore naturale dei denti, e possono essere più o meno portatili o fissi.
 

  • Scansione Intraorale con rilevazione del colore


Il laboratorio ha la possibilità di acquisire in 3D un'impronta o un modello in gesso con uno scanner "da banco".

  • Acquisizione di una impronta

Questa tipologia di prodotto si distingue in due categorie: gli scanner a contatto e gli scanner ottici.
La maggiore precisione di uno scanner a contatto (in cui un puntatore tocca fisicamente un oggetto e ne restituisce la posizione spaziale in digitale) va a discapito della velocità di acquisizione, caratteristica invece fondamentale degli scanner ottici (in cui una fonte di luce illumina un oggetto ed una serie di telecamere ne rilevano ed acquisiscono la deformazione).


A questo punto siamo pronti alla progettazione. Esistono un buon numero di software capaci di soddisfare i diversi settori dell'odontoiatria: dalla protesi con la produzione di corone, all'ortodonzia con l'allestimento di allineatori, alla chirurgia implantare guidata, alla creazione di reperi su TC per il "cutting guide" in chirurgia maxillo-facciale, che la progettazione preveda un elemento provvisorio, un semilavorato da "ceramizzare", un allineatore dentale, una dima chirurgica o altro la produzione automatizzata può avvenire principalmente in due modi: per asportazione o addizione di materiale.

L'asportazione di materiale prevede di partire da un blocco di materiale in cui è contenuta la forma finale che si intende ottenere ed un braccio robotico capace rimuovere, con opportuni utensili, il materiale in eccesso. Le macchine che si basano su questo principio sono chiamate fresatrici CNC (Computer Numeric Control) e variano in base ai gradi di libertà di cui è dotato il braccio robotico ed alla varietà dei materiali che sono in grado di lavorare.

L'addizione di materiale è tipica delle stampanti 3d e cioè di macchine capaci di solidificare strati successivi di materiale fino alla realizzazione dell'oggetto finale. Nonostante le precisioni in gioco siano notevolmente migliorate negli ultimi anni, la fresatura resta ancora un processo produttivo più preciso. D'altro canto le stampanti 3d riescono a replicare geometrie molto complesse ed in alcuni casi producibili solo con tali macchine.
 

  • Esempi di fresatrice CNC e Stampante 3D


È necessario specificare che una soluzione completa CAD/CAM è oggi disponibile sul mercato come sistema chiuso o aperto.
Alcune case produttrici forniscono una serie di attrezzature legando le stesse o all'utilizzo dei propri materiali o delegando una parte della produzione ad i propri centri servizi. In tal caso si parla di sistema chiuso.

Il sistema aperto è costituito da hardware e software capaci di interagire liberamente con sistemi e materiali di case produttrici differenti.

I vantaggi di un sistema CAD/CAM sono: in primo luogo il controllo e l'analisi del prodotto finale. La certezza di progettare ed ottenere spessori costanti o spostamenti controllati o la valutazione della presenza di sottosquadra o meno rappresenta uno dei punti di forza di tale sistema.
Non di minore importanza è la comunicazione e lo scambio di dati tra studio-laboratorio-pazienti che può avvenire tramite posta elettronica minimizzando rischi di perdita di informazioni, smarrimenti, fraintendimenti e rappresentando anche un nuovo strumento di marketing.
L'automatismo di determinati processi garantisce inoltre una produzione anche fuori dagli orari e giorni lavorativi.

Tra i vantaggi di un sistema CAD/CAM non è stato citato il tempo di produzione. Nonostante è indiscutibile che un sistema semi-automatico delega alle macchine o ai software una parte del lavoro, sia il settore odontoiatrico che odontotecnico sono ancora, e molti diranno anche "per fortuna", operatore dipendente. Il tempo acquista un valore differente dovuto all'alta specializzazione che l'innovazione tecnologica introduce: come dire il tempo è ridotto ma la qualità del tempo è migliore.

  • Controllo della chiusura al margine di una struttura


Un discorso a parte riguarda i nuovi materiali che la tecnologia CAD/CAM ha introdotto. In effetti il settore industriale conosce i vantaggi della progettazione e della produzione assistita al calcolatore già da molti anni. Il settore dentale ha usufruito di una miniaturizzazione delle macchine ed di una accessibilità ai costi. Ma la vera rivoluzione sta nello sviluppo di materiali compositi e tecnopolimeri sempre più facilmente lavorabili ma in grado di fornire prodotti direttamente finiti e semilavorati dalle caratteristiche biomeccaniche avanzate.

Conclusioni.

Tanta strada "tecnologica" è stata fatta tanto da rappresentare una vera e propria rivoluzione. Il sempre più crescente interesse del settore medico al CAD/CAM sta spingendo le grandi aziende ad investire ingenti risorse alla ricerca di soluzioni sempre più performanti, aprendo nuovi fronti di sviluppo e fornendo nuove soluzioni cliniche, non solo in fase di simulazione ma anche praticamente con la produzione di dispositivi e attrezzature non realizzabili fino a pochi anni fa. Il futuro è tracciato e ci riserverà ottime sorprese.

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