La Universidad de Perugia prueba nuevos materiales de impresión 3D para odontología con Artec Micro II

Un estudiante de la Universidad de Perugia escanea en 3D un implante con Micro II. Imagen por cortesía de la Universidad de Perugia.

La impresión 3D está creciendo con fuerza en el sector dental, permitiendo a cada vez más dentistas fabricar implantes personalizados directamente en la consulta y en muy poco tiempo.

Cuando se trata de hacer coronas, puentes, férulas o alineadores a medida, esta tecnología resulta más rápida, precisa y, a la larga, más económica que los métodos tradicionales con moldes. Pero no todo son ventajas: uno de los principales retos está en la compatibilidad de los materiales.

Los materiales para impresión 3D deben ser aptos para determinadas tecnologías, y además pasar pruebas de resistencia, estética, retracción y seguridad para los pacientes. Por eso, hoy en día la variedad es limitada y muchos profesionales siguen prefiriendo los métodos clásicos que ya conocen bien.

Para que nuevos materiales lleguen a las manos de los dentistas, se necesita mucha investigación. Y ahí es clave estudiar la precisión geométrica de las piezas. El problema es cómo escanear e inspeccionar de forma rápida y repetida unos implantes tan pequeños. ¿Cómo hacerlo?

Para dar respuesta a este reto, se ha puesto en marcha una iniciativa de investigación colaborativa a nivel nacional en Italia, con la participación de la Facultad de Odontología de la Universidad de Turín, el Politécnico de Turín, la Universidad de Catania y la Universidad de Perugia. Esta última, desde su laboratorio de Fabricación Inteligente, buscaba nuevas formas de automatizar la metrología, y acaba de incorporar a su trabajo el escáner 3D de sobremesa Artec Micro II. El proyecto ha sido la oportunidad perfecta para poner a prueba sus ideas con productos reales de un fabricante de implantes dentales, y hacerlo de forma que puede impulsar el uso generalizado de la impresión 3D y mejorar la experiencia de los pacientes.

Digitalización de implantes dentales para su inspección

El laboratorio de Fabricación Inteligente de la Universidad de Perugia abrió sus puertas hace un par de años. Su responsable, el profesor asociado Nicola Senin, que también ha puesto en marcha recientemente la división de metrología, explica que uno de sus principales objetivos es “dotar de inteligencia a los sistemas de medición”, mediante una mayor automatización robótica, integración de IA y desarrollo de software propio. La incorporación del escáner Micro II les ha permitido avanzar en ese camino, abriéndose además al campo de la medición óptica.

Escaneo 3D de un diente capturado con Artec Micro II. Imagen cortesía de la Universidad de Perugia

El equipo consiguió su escáner 3D a través de 3DZ, distribuidor autorizado de algunas de las marcas más prestigiosas de impresión 3D y socio de confianza de Artec 3D desde hace años. Con 15 oficinas repartidas por Europa, 3DZ actúa como asesor tecnológico, ayudando a las empresas a encontrar la solución 3D más adecuada para cada caso. Tras estudiar a fondo las necesidades del equipo de Perugia, recomendaron Artec Micro II, principalmente por su excelente precisión y facilidad de uso.

En un primer momento, los investigadores lo utilizaron para medir geometrías complejas de implantes impresos en 3D. Gracias a Micro II podían comprobar si las piezas presentaban deformaciones o desviaciones, lo que es crucial, ya que cualquier defecto puede provocar grietas o incluso la rotura del implante. A medida que su investigación avanzaba, buscaron una aplicación más concreta, y así nació el proyecto sobre impresión 3D y gemelos digitales de restauraciones cerámicas en odontología.

Impulsada por el Ministerio de Universidad e Investigación de Italia, la iniciativa 3DCer4Dent está liderada por la Universidad de Perugia, en concreto por la profesora asociada Elisabetta Zanetti (bioingeniería industrial) y la investigadora Giulia Pascoletti (métodos de diseño). En su laboratorio de Fabricación Inteligente, ya han empezado a escanear coronas diseñadas por un fabricante de implantes dentales para casos reales, y Micro II está demostrando ser la herramienta ideal.

Un diente montado en una pinza, listo para el escaneo 3D con Micro II. Imagen cortesía de la Universidad de Perugia

Cada escaneo lleva solo unos minutos, y la plataforma automatizada del escáner se encarga de la mayor parte del trabajo. En otros proyectos, también usaban rayos X y tomografía óptica para contrastar resultados. Pero en este caso, Micro II ha demostrado que puede capturar por sí solo los datos necesarios para obtener conclusiones claras, como las diferencias entre dos cerámicas dentales distintas. A largo plazo, esta línea de investigación podría ayudar a mejorar los tratamientos, como explica Zanetti:

“Los dentistas trabajan con resinas que pueden encoger bastante. No siempre está claro qué escala usar exactamente, y ahí es donde queremos aportar con Micro II”, comenta. “La parte más crítica es la unión entre la corona y el diente natural. En esa zona no se suele aplicar cemento, así que, si el implante no encaja bien, pueden entrar bacterias, y eso acaba provocando que falle.”

Análisis de nuevos materiales de impresión 3D

Una de las cosas más importantes es que casi todo el trabajo se realiza directamente en Artec Studio. Este software de escaneo y procesamiento de datos 3D tiene todo lo necesario para transformar nubes de puntos en modelos en malla de alta calidad, listos para análisis o exportación a formatos usados en fabricación.

En este caso, el equipo escanea primero una cara del implante, lo gira 180 grados y escanea la otra mitad. Después, fusionan ambos escaneos alineándolos punto a punto. También ajustan los parámetros de fusión para lograr la máxima resolución, algo fundamental para analizar superficies con todo detalle, y que también hacen en Artec Studio.

Según explica Pascoletti, “uno de los materiales ha dado mejores resultados que el otro, porque hemos detectado desviaciones más pequeñas en el 90 % de los casos analizados”. Comparado con el comienzo de su investigación, cuando usaban escáneres convencionales de odontología o de otros tipos, añade que Micro II “marca una diferencia importante en precisión”. De hecho, por eso han podido dar el salto a pruebas más experimentales.

Un archivo STL superpuesto sobre una malla reconstruida en Artec Studio. Imagen cortesía de la Universidad de Perugia

Para análisis estadísticos más avanzados, el equipo de la Universidad de Perugia también utiliza programas como Cloud Compare y MATLAB. Estas herramientas les permiten comparar fácilmente superficies curvas y analizar grandes volúmenes de datos. Pero lo importante es esto: un material ha demostrado ser claramente mejor que el otro. Su método ha quedado validado.

Potencial en odontología, medicina y otros campos

Tras los buenos resultados iniciales, el equipo planea analizar al menos dos materiales de circonio más. Pero su investigación no se queda solo en el ámbito dental: también ven mucho potencial en el uso del escaneo 3D para personalizar implantes médicos y en la impresión 3D de componentes para satélites.

Además de avanzar en nuevas colaboraciones público-privadas, los investigadores seguirán trabajando en algoritmos que mejoren la metrología. Entre ellos, uno que calcula automáticamente los puntos de vista necesarios para escanear, generando modelos listos para fabricar. Vayan donde vayan, Micro II será una pieza clave en sus próximos pasos. Y según Senin, este escáner tiene un futuro brillante tanto para iterar diseños como para tareas de inspección.

“Se deberían poder medir muchos materiales metálicos, cerámicos y poliméricos con Micro II”, concluyó Senin. "Por ejemplo, también estamos empezando a medir pequeños componentes fabricados con materiales de alta ingeniería para satélites. Hasta ahora no hemos optimizado este proceso, y tampoco es que estemos hablando de una nave espacial. Pero Micro II nos permite seguir los cambios de geometría a diferentes temperaturas como institución de investigación a nivel de prototipo."

En manos de investigadores de la Universidad de Perugia, Micro II está contribuyendo a desvelar el potencial de la impresión 3D en los campos de la medicina y la odontología, entre otros. ¿Quién sabe dónde más podría ser útil una inspección con una precisión de 5 micras? Está claro que merece la pena seguir de cerca la investigación de este equipo.

El mencionado proyecto de investigación «Restauraciones cerámicas de impresión 3D y gemelo digital para odontología» (3DCer4Dent) se está llevando a cabo con financiación del Ministerio italiano de Universidad e Investigación (como iniciativa PRIN) con el respaldo de la UE Next Generation (J53D23012190).

Para obtener más información, pueden ponerse en contacto directamente con la profesora Elisabetta Zanetti en mailto:elisabetta.zanetti@unipg.it