Green 3D-printing for Dental Appliances

Lisäävän valmistuksen kehittäminen hammaslääketieteen alalla

Projektin kesto

1.1.2022. – 31.8.2023

Rahoituslähde

Euroopan aluekehitysrahasto (EAKR), REACT EU

Kokonaisrahoitus

228 780 €

Hammaslääketiede on osa terveysteknologiaa, jotka on määritetty yhdeksi Varsinais-Suomen kolmesta älykkään erikoistumisen painopisteistä. Tällä painopistevalinnalla pyritään luomaan näiden alojen yritysten ja tutkimusinstituuttien välistä yhteistyötä ja sitä kautta luoda edellytyksiä uusille innovaatioille ja niiden kaupallistamiselle. 3D-tulostuksen ja kierrätysmateriaalien käyttö hammaslääketieteessä hanke (Green 3D-printing for Dental Appliances) on osa tätä painopistealuetta suun kuntoutuksen näkökulmasta.

Hanke pohjautuu alan yritysten lähiajan kehitystarpeisiin ja tarjoaa mahdollisuuksia uusiin innovaatioihin ja liiketoimintaan kehittämällä hammaslääketieteen alan lisäävää valmistusta kestävän kehityksen periaatteiden mukaisesti. Hankkeessa painottuu kierrätysmateriaalien lisääminen nykyisiin hammaslääketieteen materiaaleihin, materiaalitehokkuus ja uusien ”vihreiden” vaihtoehtoisten materiaalien käyttöä mm. hammasmallien tulostamiseen. Kehityskohteena on erityisesti hammasprotetiikan ja oikomisen lopputuotteissa käytettävät materiaalit ja valmistusprosessin aikana tarvittaviin apuaineet kuten mallit. Tämän rinnalla siinä kehitetään uusia ainetta lisääviä valmistustekniikoita niin mallien, irtoproteesien valmistamiseen kuin myös kiinteän protetiikan indikaatioihin, kuten hammaspaikat, -kruunut ja -sillat. Laaja indikaatiolista lisää hankkeen vaikuttavuutta.

Hammaslääketiede elää murrosta, jossa 3D-tulostuksen merkitys on nopeasti kasvamassa. Tosiasiassa hammastekniikka yhdessä koruteollisuuden kanssa on jo ohittanut 3D tekniikoiden hyväksikäytössä perinteisetteollisuusalat. Tämä sama ilmiö tapahtui jyrsintätekniikoiden vallatessa hammastekniikan. Alalla toimivilla yrityksillä on tarvetta sekä valmistusosaamisen, materiaalien että laitteistojen kehittämiseen. Kokoavasti voidaan todeta, että Varsinais-Suomen alueen hammaslääketieteen alan yritysten tarpeet liittyvät osaamisen syventämiseen, tuotannon tehostamiseen ja helpottamiseen sekä aivan uusien tuotteiden kehittämiseen. Toisaalta materiaaleja ja laitteita valmistavien yritysten osalta tarpeina on uusien 3D-tulostus laitteiden ja ”vihreiden” uusiutuvien materiaalien kehittämiseen kuten puukuitujen käyttämiseen hammasmallien tulostuksessa.

Digitalisaation kehittyminen luo myös uhkakuvia aiemmin paikallisille yrittäjille, koska digitaalinen työ voi siirtyä yhtä helposti toiselle puolelle maapalloa kuin paikallisesti kaupungin sisällä. Siksi digitaalisten tuotantotekniikoiden monipuolinen osaaminen ja jatkuva kehittäminen on avainkysymys paikallisten alan yrittäjien kilpailukykyisessä elinkeinotoiminnassa. Digitaalinen hammaskojeiden valmistusprosessi vähentää joka tapauksessa fyysistä logistiikkaa ja lisää ekologista kestävyyttä kun ympäristönkuormitus vähenee mm. liikenteessä. Digitalisointi edistää hyvinvointia kun pölyisiä käsityötyövaiheita voidaan tehdä suljetussa tilassa 3D laitteella. Hankkeessa saavutettua tietotaitoa jaetaan alueen toimijoiden kesken, huomioidaan pienien ja isompien yritysten tarpeet ja tutkimuslaitosten yhteistyö yritysten kanssa sekä parantaa paikallista kilpailukykyä globaaleilla 3D markkinoilla.

Päätavoitteet

1. Tämän hankkeen myötä hammasalan yrityksissä otetaan paremmin huomioon alalla käytettävien materiaalien hyötykäyttö ja kierrätys sekä energia- ja materiaalitehokkuus niin materiaalien valmistuksessa kuin myös materiaaleja käytettäessä.
2. Vihreiden 3D-tulostus materiaalien kehittäminen ja käyttö helpottaa myös kierrätystä ja nopeuttaa ja parantaa yritysten tuotekehitystä hammaslääketieteessä käytettävien 3D-tulostettavien aineiden kehittämisen osalta.
3. Uusien valmistustekniikoiden avulla materiaalien käyttömahdollisuudet monipuolistuvat ja se johtaa uuden tyyppisten potilaille tarkoitettavien proteesituotteiden kehittämiseen hammaslääketieteessä.
4. Lisäävän valmistuksen/3D-tulostuksen merkitys kasvaa Varsinais-Suomen hammaslaboratorioissa ja 3Dtulostuslaitteita ja -materiaaleja valmistavissa yrityksissä ja kasvattaa yritysten tuottavuutta, innovaatiokykyä ja lähiajan liikevaihtoa.
5. Yhteistyö hammaslaboratorioiden, 3D-tulostus laitteita ja materiaaleja valmistavien yritysten sekä koulutusorganisaatioiden välillä tiivistyy ja 3D-tulostuksen osaamistaso nousee Varsinais-Suomessa.
6. 3D-tulostuslaite kapasiteetti yritysten TKI-toiminnassa ja tuotantolaitteistona kasvaa oppilaitosyhteistyön myötä, esim. alihankinnan myötä.
7. Hankkeessa syntyvä osaaminen tullaan integroimaan osaksi Turun AMK:lle rakentuvaa printtauskeskusta Multicomponent Materials Centre of Expertise for Additive Manufacturing (MMAM) ja TCBC:hen Turku Clinical Biomaterials Centre

Hanke toteutetaan yhteistyössä osallistuvien organisaatioiden kesken neljän toimenpidekokonaisuuden kautta:

1. 3D-tulostusmateraalien kehittäminen kohti ”vihreitä” vaihtoehtoisia materiaaleja.
2. Parantaa hammashoito materiaalien hyötykäyttöä ja kierrätystä sekä siirtyminen enemmän vihreisiin materiaaleihin.
3. Puuttuvien hampaiden puutoksiin tarkoitettujen irtoproteesien valmistusprosessin tehostaminen kehittämällä uusia valmistustekniikoita ja -laitteita
4. Suunnittelu- ja palautetilaisuudet yhdessä yritysten kanssa.

Hankkeessa toteutetut 3D-tulostustestaukset eri laitteilla ja materiaaleilla tuottavat tietoa, jota hankkeessa mukana olevat yritykset hyödyntävät tuotekehityksessä, suunnittelussa ja tuotannossa. Näitä ovat esim. käytännön tieto erilaisten hammaslääketieteen sovelluksissa tarvittavien materiaalien 3D-tulostettavuudesta ja valmistusprosesseista materiaalitehokkuuden ja ekologisuuden näkökulmasta.

Materiaalien monipuolinen mekaaninen testaus ja käytännön kokemukset johtavat 3D-tulostuslaitteiston ja 3D-tulostusprosessien suunnittelun ja automaation kehittymiseen. 3D-tulostuksen kehittäminen monialaisesti mahdollistaa yhteistyön lisääntymisen sekä 3D laitteistoja valmistavien yritysten välillä, että niitä käyttävien yritystenvälillä. Tulokset vaikuttavat yritysten 3D-tulostukseen liittyvään tuotannon ja TKI-toiminnan kasvuun ja pitemmällä aikavälillä suun terveydenhoidon uusien tuotteiden ja palvelujen kehittämiseen, liikevaihdon kasvuun ja työpaikkojen lisääntymiseen.