![\"\"](\"https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/wp-content\/uploads\/sites\/4961\/2021\/07\/2021-07-hammas-kuva1.jpg\")
Hammasmallit muodostuvat kolmesta komponentista:<\/p>\n\n\n\n
- kotelosta, jotka valmistettiin Ultimaker \u2013tulostimilla PLA:sta<\/li>
- ikenist\u00e4, jotka valmistettiin silikonivaluina (muotit tulostettiin PLA:sta)<\/li>
- hampaista, jotka valmistettiin Stratasys J735 multimateriaalitulosteina<\/li><\/ul>\n\n\n\n
Hammasmallien valmistus voidaan jakaa seuraaviin ty\u00f6vaiheisiin: <\/p>\n\n\n\n
- 3D-Skannaus (hammasmallien l\u00e4ht\u00f6tiedot)<\/li>
- 3D-mallinnus (skannatun datan j\u00e4lkik\u00e4sittely)<\/li>
- 3D-tulostus<\/li>
- 3D-tulosteiden j\u00e4lkik\u00e4sittely<\/li>
- Silikonivalu<\/li>
- Kokoaminen<\/li><\/ol>\n\n\n\n
3D-skannaus<\/h2>\n\n\n\n
Hammasmallien tulostusta varten tarvitaan oikeita hampaita ja ikeni\u00e4 muistuttava hampaiden ja ienten 3D-malli. Helpoin tapa t\u00e4m\u00e4n valmistukseen on 3D-skannauksen hy\u00f6dynt\u00e4minen. Skannaus oli toteutettu jo aiemmin, joten projektin k\u00e4yt\u00f6ss\u00e4 oli skannattua dataa jo jonkin verran k\u00e4siteltyn\u00e4. Skannaus oli toteutettu sek\u00e4 Savonian CREAFORM HandyScan700-3D-skannauslaitteella ja lis\u00e4ksi osa skannatuista malleista oli skannattu Hammaslaboratorio Mallihammas Oy:n 3Dshape \u2013skannauslaitteella. 3Dshapen skanneri on tarkoitettu suun skannaukseen ja siin\u00e4 on t\u00e4h\u00e4n tarkoitukseen parempi tarkkuus, mahdollisten tarkan pinnanmuodon my\u00f6s hampaiden kruunuosille ja ikenille.<\/p>\n\n\n\n
3D-skannatun datan j\u00e4lkimuokkaus ja 3D-mallien valmistus<\/h2>\n\n\n\n
Skannauksen j\u00e4lkeen skannausdata on harvoin suoraan k\u00e4ytt\u00f6kelpoisessa muodossa vaan vaatii l\u00e4hes aina k\u00e4sittely\u00e4 pintak\u00e4sittelyohjelman tai -ohjelmien avulla. T\u00e4ss\u00e4 tapauksessa l\u00e4ht\u00f6tietona k\u00e4ytettiin useampia 3D-skannattuja malleja, joista yhdisteltiin yksi kokonaisuus parhaan 3D-mallin aikaansaamiseksi. Tarpeena oli kolmiosainen malli (pohja, ienosa, hampaat) jossa hampaiden pintamuodot olisivat mahdollisimman tarkat. 3Dshape \u2013skannauksen tuloksena saatiin tarkkaa skannausdataa hampaiden pinnoista ja kruunuosista, joten sill\u00e4 t\u00e4ydennettiin olemassa olevaa muuta skannausdataa. Skannatessa hampaat olivat kiinni ikeniss\u00e4, joten ienosan irrottamiseksi siit\u00e4 piti poistaa hampaat siten, ett\u00e4 osaan j\u00e4\u00e4 juuri oikean kokoiset hampaat hampaiden juurille. Skannausdatan k\u00e4sittelyss\u00e4 k\u00e4ytettyj\u00e4 ohjelmia olivat mm. Geomagic Studio 12 sek\u00e4 Meshmixer. K\u00e4ytetyn Geomagicin versio on jo aika vanha mutta varttuneesta i\u00e4st\u00e4\u00e4n huolimatta sill\u00e4 onnistuu tietyt ty\u00f6vaiheet hyvin. Geomagicissa mm. leikeltiin ienosaan sopivan kokoiset paikat hampaiden juurille hampaiden 3D-mallien ja boolean \u2013operaation avulla. Ienmallin viimeistely (mm. ter\u00e4vien reunojen siistiminen) tehtiin Meshmixerill\u00e4.<\/p>\n\n\n\n
![\"\"](\"https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/wp-content\/uploads\/sites\/4961\/2021\/07\/2021-07-hammas-kuva2-1024x238.jpg\")
Kuva 2. Kuvassa vasemmalla ienosan leikkaus Geomagicissa, oikealla ienosan viimeistely Meshmixerin smoothauskomennoilla. Kuva: Topi Laitinen<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n Hammasmalleista valmistettiin 3D-tulostamalla hampaat, ienmuotit sek\u00e4 kotelot.<\/p>\n\n\n\n
3D-tulostus<\/strong> ja j\u00e4lkik\u00e4sittely<\/h2>\n\n\n\n
Hampaiden tulostus<\/strong> toteutettiin kahdessa tulostuser\u00e4ss\u00e4 Stratasys J735-multimateriaalitulostimella. Hampaiden m\u00e4\u00e4r\u00e4 Tulostusv\u00e4riksi m\u00e4\u00e4ritettiin luonnonvalkea (Hex-v\u00e4rikoodi F8F7ED), sek\u00e4 glossy-asetus, jonka avulla hampaiden yl\u00e4pinta j\u00e4tet\u00e4\u00e4n vapaaksi tukimateriaalista.<\/p>\n\n\n\n
Stratasys J735 \u2013tulostimessa tulostus m\u00e4\u00e4ritet\u00e4\u00e4n GrabCad \u2013ohjelmalla, joka toimii perusk\u00e4yt\u00f6ss\u00e4 nopeasti ja helposti. Siin\u00e4 on kuitenkin kaikkien tulostusohjelmien tapaan tiettyj\u00e4 valmistajan asettamia rajoituksia jotka tulevat esiin silloin, kun tulostusprosessia halutaan m\u00e4\u00e4ritell\u00e4 mieleiseksi. Tyypillisi\u00e4 t\u00e4llaisia rajoituksia ovat mm. kappaleiden v\u00e4liset et\u00e4isyydet jotka ohjelmat voivat laskea kappaleen \u201cbounding box\u201din, eli geometrioiden ymp\u00e4rille piirrett\u00e4v\u00e4n virtuaalisen laatikon reunojen mukaan. Koska hampaat juurineen eiv\u00e4t ole suorakaiteen muotoisia vaan geometrisesti vapaita muotoja, aiheuttaa bounding box yksitt\u00e4isten hampaiden sijoituksen laajalle alueelle. Jotta hampaat voitiin pakata tiiviisti tulostusta varten ja minimoida hampaiden v\u00e4lille j\u00e4\u00e4v\u00e4t raot, tehtiin yksitt\u00e4isist\u00e4 hampaista yhdistetty tiedosto (28 hammasta yhdess\u00e4 tiedostossa) NetFabb \u2013ohjelman avulla. T\u00e4ll\u00e4 tavoin yhden hammasmallin hampaiden viem\u00e4 tila saadaan minimoitua tulostusalustalla, lukitaan hampaiden haluttu tulostusorientaatio sek\u00e4 v\u00e4hennet\u00e4\u00e4n tukimateriaalin tarvetta.<\/p>\n\n\n\n
![\"\"](\"https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/wp-content\/uploads\/sites\/4961\/2021\/07\/2021-07-hammas-kuva3-1024x220.jpg\")
Vasemmalla hampaiden ryhmittely yhdeksi geometriaksi Netfabbissa, keskell\u00e4 hammasgeometrioiden sijoittelu GrabCadissa, oikealla valmiit tulosteet Stratasys J735 \u2013tulostimessa. Glossy \u2013asetuksella tukirakennetta k\u00e4ytet\u00e4\u00e4n vain niill\u00e4 pinnoilla miss\u00e4 se on tarpeen. Kuva: Topi Laitinen<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n Materiaalin ruiskutukseen perustuvissa tulostimissa tukimateriaali tarvitaan aina kaikille tulosteen alapuolisille pinnoille. Tukimateriaali on t\u00e4rkkelyspohjaista, jonkin verran veteen liukenevaa materiaalia joka t\u00e4ytyy poistaa kappaleesta fyysisesti painepesulla ja\/tai harjaamalla. Koska hampaita oli runsas m\u00e4\u00e4r\u00e4, olisi niiden puhdistus k\u00e4sity\u00f6n\u00e4 yksi kerrallaan todella ty\u00f6l\u00e4st\u00e4. Pesussa k\u00e4ytettiin Savonian QuillVoque painepesuasemaa, jossa pienten kappaleiden painepesussa t\u00e4ytyy k\u00e4ytt\u00e4\u00e4 pesulaatikkoa, jotta hampaat eiv\u00e4t sinkoile ymp\u00e4ri pesukaappia. Painepesun j\u00e4lkeen osaan hampaisiin j\u00e4\u00e4 helposti ohut kalvo tukimateriaalia, ellei niit\u00e4 k\u00e4sittele huolellisesti yksi kerrallaan. T\u00e4st\u00e4 p\u00e4\u00e4stiin eroon k\u00e4ytt\u00e4m\u00e4ll\u00e4 ne viel\u00e4 painepesun j\u00e4lkeen astianpesukoneessa. Painepesussa on huonona puolena se, ett\u00e4 siin\u00e4 hajoaa helposti pieni\u00e4 ja ohuita rakenteita. T\u00e4m\u00e4n projektin osalta kymmenkunta pienemp\u00e4\u00e4 hammasta katkesi juuresta ja t\u00e4ytyi tulostaa uudestaan.<\/p>\n\n\n\n
![\"\"](\"https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/wp-content\/uploads\/sites\/4961\/2021\/07\/2021-07-hammas-kuva4-1024x220.jpg\")
Kuva 4: Tulostuksen j\u00e4lkeen tukimateriaali t\u00e4ytyy pest\u00e4 pois. Puhdistuksessa k\u00e4ytettiin painepesua, manuaalista puhdistusta ja astianpesukonetta. Kuva: Topi Laitinen<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n Silikonivalu<\/h2>\n\n\n\n
Ikenien valmistus<\/strong> tapahtui 3D-tulostetun muotin ja silikonivalun avulla. Ienmuotin tulostus tehtiin k\u00e4ytt\u00e4en pursotustekniikkaan perustuvilla Ultimaker S3-tulostimilla, materiaalina PLA ja kerroskorkeutena 0.06 mm. 40 hammasmallin er\u00e4n valmistukseen tulostettiin 5 kpl muottipareja (yl\u00e4-ja alaikenet).<\/p>\n\n\n\n
![\"\"](\"https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/wp-content\/uploads\/sites\/4961\/2021\/07\/2021-07-hammas-kuva5-1024x351.jpg\")
Kuva 5: Ienmuotin 3D-malli ja muotin osat tulostettuna PLA:sta Ultimaker S3-tulostimilla. Kuva: Topi Laitinen<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n Valmistuskustannuksiltaan edullisimmaksi valmistustavaksi todettiin silikonivalu, materiaalina v\u00e4rj\u00e4tt\u00e4v\u00e4 silikoni. Koska ikenen pit\u00e4\u00e4 olla joustava, kokeiltiin muutamaa eri silikonilaatua (shore A20, shore A40 ja shore A60) joista valmistusmateriaaliksi valittiin 1540 (shore A40)-silikoni. Ikenien v\u00e4ri tuli olla vaaleanpunainen ja muodon tuli olla hampaiden oikeaa asentoa tukeva, sek\u00e4 alkuper\u00e4isen hammasmallin muotoinen. 1520 silikoni oli v\u00e4rins\u00e4 puolesta opetusk\u00e4ytt\u00f6\u00f6n soveltuva, mutta hieman j\u00e4ykempi 1540 silikoni valikoitui lopulta sopivammaksi vaihtoehdoksi.<\/p>\n\n\n\n
Silikonivalu<\/strong><\/p>\n\n\n\n
Ikenien valamiseen tarvittiin astia, vaaka, silikoni komponentit, v\u00e4riaineet, sekoitusv\u00e4line, sek\u00e4 ienmuotit. Kun silikonikomponentit, sek\u00e4 v\u00e4riaineet oli sekoitettu, k\u00e4ytettiin seos tyhji\u00f6kammiossa ilmakuplien poistamiseksi.<\/p>\n\n\n\n
Ilman poiston j\u00e4lkeen seos kaadettiin silikonimuotteihin ja kuivumisaika valitulla 1540 \u2013silikonilla oli noin 8 tuntia. P\u00e4iv\u00e4ss\u00e4 valmistui siis 5 kpl ienpareja ja tavoitteena olleen 40 kpl er\u00e4n valmistamiseen meni noin 2 viikkoa.<\/p>\n\n\n\n
![\"\"](\"https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/wp-content\/uploads\/sites\/4961\/2021\/07\/2021-07-hammas-kuva6-1024x356.jpg\")
Kuva 6: Vasemmalla v\u00e4rj\u00e4tty silikoniseos sekoitettuna, keskell\u00e4 seos kaadettuna muotteihin ja oikealla vertailukappaleita eri materiaaleista sopivan kovuuden l\u00f6yt\u00e4miseksi. Kuva: Topi Laitinen<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n Viimeisen\u00e4 vuorossa oli koteloiden valmistus, joka tapahtui ienmuottien tapaan PLA:sta Ultimaker S3 \u2013tulostimilla. Kotelot ovat muodoltaan yksinkertaisia mutta niiss\u00e4 olevan savonian logotekstin johdosta kerroskorkeutena k\u00e4ytettiin 0.15 mm.<\/p>\n\n\n\n
Kokoonpano<\/h2>\n\n\n\n
Koteloiden tulostuksen j\u00e4lkeen vuorossa oli kokoonpano, eli hampaiden panostaminen ikeniin ja ikenien laittaminen koteloihin. Lopputuloksena oli 40 kpl hammasmalleja, joiden valmistuskustannukseksi tuli vain murto-osa siit\u00e4, mit\u00e4 t\u00e4m\u00e4ntapaisen hammasmallin hankkimiseen normaalisti menisi. Jatkossa varaosien valmistus on yksinkertaista, nopeaa ja edullista, joten komponentin hajoaminen tai katoaminen k\u00e4yt\u00f6ss\u00e4 ei ole ongelma. Valmistuskustannusta arvioidessa on toki otettava huomioon, ett\u00e4 kyseess\u00e4 oli viimeisen vuoden insin\u00f6\u00f6riopiskelijan kes\u00e4harjoittelu. K\u00e4yt\u00f6ss\u00e4 oli lis\u00e4ksi yksi suomen monipuolisimmista 3D-tulostusymp\u00e4rist\u00f6ist\u00e4 modernilla laitekannalla. <\/p>\n\n\n\n
![\"\"](\"https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/wp-content\/uploads\/sites\/4961\/2021\/07\/2021-07-hammas-kuva7-1024x295.jpg\")
Kuva 7. Vasemmalla kotelon valmistus Ultimaker S3-tulostimella, keskell\u00e4 komponenttien kasaus ja oikealla 40 kappaleen sarja hammasmalleja valmiina.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
\n\n\n\nTopi Laitinen,
Harjoittelija, Bachelor Degree Programme in Mechanical Engineering
Savonia-ammattikorkeakoulu<\/p>\n\n\n\nAntti Alonen
Tki-asiantuntija
Savonia-ammattikorkeakoulu<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"3D-tulostusta k\u00e4ytet\u00e4\u00e4n nykyisin terveysalalla runsaasti hyvin erityyppisiss\u00e4 k\u00e4ytt\u00f6kohteissa, mutta ehk\u00e4 laajimmalle se on levinnyt hammashuollon puolella. Yksi laaja k\u00e4ytt\u00f6alue on erilaisten anatomisten mallien valmistaminen niin operaatioiden suunnitteluun, valmisteluun kuin koulutusk\u00e4ytt\u00f6\u00f6nkin. T\u00e4ss\u00e4 blogikirjoituksessa kuvataan lyhyesti kes\u00e4n 2021 aikana tehty\u00e4 viimeisen vuoden insin\u00f6\u00f6riopiskelijan harjoitteluprojektia, jossa hy\u00f6dynnettiin 3D-tulostusta hammasmallien valmistusprosessissa. Tarpeena oli valmistaa […]<\/p>\n","protected":false},"author":4267,"featured_media":1153,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[1],"tags":[12,5,33,77],"class_list":["post-1144","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-uncategorized","tag-3d-skannaus","tag-3d-tulostus","tag-multimateriaalitulostus","tag-muotit"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1144","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/wp-json\/wp\/v2\/users\/4267"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=1144"}],"version-history":[{"count":6,"href":"https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1144\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":1159,"href":"https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1144\/revisions\/1159"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/wp-json\/wp\/v2\/media\/1153"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=1144"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=1144"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/blogi.savonia.fi\/3dtulostus\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=1144"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}