Egan 採用數位化流程打造局部活動假牙 (RPD)
跨國工程企業 Renishaw 與 Egan Dental Laboratory 合作,針對局部活動假牙(RPD,也就是鉻合金假牙)打造完全數位化的設計與製造作業流程。採用數位技術可將鉻合金牙框架的製造時間縮短一半,並製作更堅硬、更精準及更薄的 RPD。
背景
Egan Dental Laboratory 是一間家族企業,位於英國約克夏 (Yorkshire)。Egan 於 2002 年成立,由五人組成團隊,在牙科業總計擁有 75 年以上的豐富經驗,向牙醫師供應鉻合金牙框架,包括單齒假牙到植體支撐假牙等各種選項。
Egan Dental Laboratory 執行董事 Gill Egan 表示:「Egan Dental Laboratory 是由一小群才華洋溢的技術人員組成,生產高階假牙。公司仍維持小型企業的規模,依據個案與臨床醫師合作,提供最理想的服務。」
Egan Dental Laboratory 發現牙冠及牙橋的牙科醫學正朝向完全數位化的工作流程邁進,因此認為是時候讓鉻合金牙框架加入數位革命的浪潮了。他們向 Renishaw 尋求合作,為 RPD 開發穩健的積層製造製程。
Egan 也說明與 Renishaw 合作開發積層製造製程後,生產的每個 RPD 都非常出色。我們現在可讓每個鉻合金牙框架於第一次就完美貼合。
Egan Dental Laboratory(英國)
挑戰
![Gill Egan 設計各式各樣的活動式局部假牙](/media/img/gen/575123c159234db3a96abb2917ea4555.jpg)
Egan 過去使用脫臘法等傳統方式製造及設計牙框架。技術人員用此種手動方式,需要兩小時才能完成一個鑄鉻牙框架。過程中會建立牙框架的蠟模型,然後經過澆鑄與包模作業使其變為模具。之後會在模具中澆入熔融金屬進行鑄造、將成型金屬取出,再進行表面處理及拋光等作業,才能製作出鉻合金假牙。
脫蠟鑄造法容易產生誤差。其中的原因之一是當手工鑄造金屬時,鈷鉻合金會因為冷卻而收縮。基於這原理,技術人員在製取模型時必須考慮液體膨脹,並使用膨脹液,才能保證金屬即使在鑄造期間收縮,最後產生的 RPD 尺寸仍然相符。手工鑄造的另一項問題,就是假牙會受到生產條件限制,難以達成薄片截面。如果強行壓薄則會造成牙框架變形。
如果熔融金屬進入模具時含有雜質,可能產生誤差,導致牙框架不完整。如果熔融的金屬溫度過高,也可能出現形成孔洞的風險,進而導入過多的碳,導致結構強度降低。
Egan Dental Laboratory 認為積層製造是製作活動式局部假牙最精準的方法。
解決方案
![包含上顎閉孔器的局部活動假牙,由 Gill Egan 設計](/media/img/gen/295afc28e59643b5be31517eaba5b21a.jpg)
Egan Dental Laboratory 為了打造高度一致的 RPD 積層製造工作流程,選了與跨國工程公司 Renishaw 合作。兩家公司花費約一年時間,共同開發了一種適合製造各式各樣 RPD 的製程。在開發過程中,Egan 將技術轉移給 Renishaw,由 Renishaw 製作假牙,然後依據意見回饋調整 AM 系統建構參數。
新的數位製程一開始是由技術人員手工製作主模型,並使用掃描器(例如 3Shape、DOF、Medit),以便開始進行電腦輔助設計 (CAD)。只需按下按鈕,就可將設計發送到機器上開始製造。
Renishaw 的積層製造系統使用雷射粉末床熔融 (LPBF) 技術建構假牙。高功率摻鐿光纖雷射會聚焦於粉末床,選擇性地熔融 40 微米的鉻合金粉末層,直到建構完整元件為止。
新製程只需要 40 分鐘的人工操作,比鑄造製程時間縮短一半以上。人力需求大幅精簡,代表我們可以加倍提升生產力,同時為員工提供更潔淨安全的工作環境。
Egan Dental Laboratory(英國)
結果
Egan 表示:「新製程只需要 40 分鐘的人工操作,比鑄造製程時間縮短一半以上。人力需求大幅精簡,代表我們可以加倍提升生產力,同時為員工提供更潔淨安全的工作環境。我也能利用節省下來的時間開發新產品、舉辦講座,並與業界人士分享自己的數位牙科醫學經驗。另一項效益是公司使用積層製造技術後,消除了碳化物或鑄造失誤所帶來的風險,同時減少形成孔洞的機率。」
Egan 繼續表示:「除了大幅節省時間外,公司現在也能生產比手工鑄造的假牙更輕、更堅硬及更具彈性的 RPD。這對患者而言是一大福音,因為他們可以獲得重量更輕、更貼合舒適的假牙。也有牙科醫師跟我們反饋,患者回診檢查時牙鉤斷裂的情形減少。他們對患者進行複查時發現,RPD 不僅能夠維持形狀,牙鉤亦無需鎖緊。」
![由建構基板移除的局部活動假牙](/media/img/gen/e36bdd2a6c534678a4b60537d2d6763d.png)
![Gill Egan 設計各式各樣的活動式局部假牙](/media/img/gen/778dc0832e8747bfb04a0848f21e22d2.jpg)
Renishaw plc. 醫療牙科產品部門銷售經理 Chris Dimery 補充:「約有 95% 的金屬局部假牙是鑄造而成。這種傳統製程會產生厚重的鉻合金牙框架,對牙醫或患者而言都不是理想選擇。因此牙科界一直在尋求替代方案。積層製造可實現體積更薄、更為靈活的金屬 RPD。積層製造的鉻合金牙框架完美滿足了市場所需,更適合牙醫、患者及牙科實驗室使用。」
Egan 最後表示:「與 Renishaw 合作的經驗非常棒。我們開發出製程及產品,讓 RPD 加入數位革命浪潮,我也強烈呼籲各牙科界人士盡快把握全新的數位技術。整個牙科產業必須與時俱進,而積層製造能提供一個理想的平台容許我們實現此項目標。」