Effetto delle impostazioni di stampa 3D sulle proprietà meccaniche e geometriche di materiali per allineatori ortodontici a stampa diretta.

Abstract

SCOPO Gli allineatori diretti sono, ormai, una realtà nella pratica ortodontica. Essi sono fabbricati in-office tramite stampa 3D additiva, strategia ove un liquido fotosensibile si polimerizza strato per strato, grazie a una sorgente luminosa. Il setup di stampa può influenzare le proprietà meccaniche e geometriche degli allineatori: questo studio si pone l'obiettivo di valutare gli effetti al variare di alcuni parametri di stampa. METODI I campioni, creati da un file STL e progettati a forma di osso di cane o parallelepipedo, differivano per stampante, risoluzione Z, spessore e materiale. Le stampanti utilizzate erano la Phrozen Sonic XL 4k 2022 e la Accufab L4D. Le risoluzioni Z scelte furono di 50 µm o 100 µm, mentre gli spessori di 2 mm, 1 mm o 0,5 mm. Si sono svolte prove di trazione e flessione a temperatura ambiente (18°C) per tutti i gruppi di campioni. Inoltre, poiché i campioni non presentavano dimensioni omogenee, si sono eseguite ulteriori misurazioni per ottenere valori mediani di spessore e larghezza. RISULTATI E CONCLUSIONI L'analisi statistica ha considerato significative le differenze con un valore di p <0,05. Nei test di flessione è emersa, complessivamente, una differenza significativa nel modulo elastico di tutti i campioni. Analizzando, poi, i singoli gruppi si può concludere, anzitutto, che l'uso di stampanti diverse ha prodotto differenze significative nelle proprietà meccaniche, in particolare in duttilità e rigidità. La stampa a diverse risoluzioni o a diversi spessori non ha, invece, influenzato le caratteristiche finali. Inoltre, l’impiego di materiali differenti ha determinato un impatto significativo sul comportamento dei campioni sia alle prove di trazione, che di flessione. In ogni gruppo è stato, infine, osservato un aumento dello spessore rispetto al file STL d’origine. In conclusione, si può enunciare che il processo di stampa 3D influenza significativamente le proprietà meccaniche e geometriche degli allineatori diretti.

AIM The introduction of a new biocompatible resin, Tera Harz TC85DAC, marks the beginning of the direct aligners era. These are fabricated through direct 3D printing, especially vat-polymerization strategies, where a photosensitive liquid is hardened layer by layer by a light source. The setup of the printing process can affect the final properties of the products, both mechanical and geometrical. The aim of this study was to assess the potential effects of tunable printing settings on the aligners. METHODS Samples were created from an STL file and were designed in a dog-bone or parallelepiped shape. The printing process setup was the same, except for printer, Z resolution, thicknesses and materials, resulting in four different groups. The Phrozen Sonic XL 4k 2022 printer and the Accufab L4D printer were used for printing. 50µm or 100µm were selected for the Z resolutions. Thickness was 2 mm, 1 mm or 0.5 mm according to the group. As the specimens were not homogeneous in sizes, additional measurements were taken for each specimen to calculate a median value of thickness and width. The Zwick/Roell Z0.5 machine was used to apply tensile and bending tests at room temperature (18°C). RESULTS AND CONCLUSIONS A statistical analysis was performed and differences with a p-value <0.05 were considered significant. A significant difference among groups in flexural modulus was found when the complete dataset of mechanical properties was taken into consideration. Analyzing each sample group, it can be concluded that using different printers may produce significant differences in mechanical properties, especially in ductility and rigidity. Printing at different resolutions or at different thicknesses did not affect the final characteristics. Different materials can significantly impact the behavior of the samples. Lastly, a thickness increase was observed in each group. In conclusion, 3D printing process can affect mechanical and geometrical properties of direct aligners.