Study of Optimal Parameters and Curing method for a Prototype 3D Printer for Dental Implants

Abstract

[ES] Durante este proyecto de tesis, se llevarán a cabo diversas investigaciones y actividades relacionadas con el desarrollo de una impresora 3D para implantes dentales. El enfoque se centrará en el estudio de un método de curado de resina, así como en la determinación de los parámetros de impresión óptimos.

En primer lugar, en lo que respecta al método de curado de resina utilizado para la impresión (Charisma Classic y Charisma Topaz), se sabe que se utiliza luz UV con este fin. En consecuencia, se lleva a cabo una exploración sobre la naturaleza de este tipo de luz y las diferentes fuentes de las que se puede obtener. Como resultado, se concluye que la lámpara UV Kulzer representa la opción más adecuada para el curado de resina, y se recomienda aplicarla después de la impresión durante un período de 20 segundos, manteniendo una proximidad cercana entre la lámpara y el componente impreso. Además, se considera la posibilidad de desarrollar un método para incorporar la luz en la impresora con el fin de facilitar el curado del material durante el proceso de impresión.

En segundo lugar, en cuanto a la determinación de los parámetros de impresión óptimos, se ha diseñado un experimento factorial fraccionado que abarca doce impresiones individuales, con tres repeticiones asignadas a cada uno de los cuatro escenarios experimentales. A lo largo de estos experimentos, se varían los parámetros seleccionados para discernir los valores que producen resultados superiores. Específicamente, los parámetros de multiplicador de extrusión, tasa de extrusión y distancia de retracción son objeto de investigación.

Una vez completados los experimentos y analizados los resultados, se observa que dos experimentos muestran resultados más favorables. Desafortunadamente, se han encontrado ciertos problemas en el prototipo, lo que ha influido en las condiciones en las que se llevaron a cabo estos dos experimentos y ha hecho imposible realizar comparaciones directas.

Además, se han examinado minuciosamente estos problemas encontrados, como la adherencia insuficiente o la distancia subóptima entre la boquilla y la base de impresión, y se han propuesto posibles soluciones dentro del ámbito de esta tesis.

[EN] During this thesis project, various investigations and activities pertaining to the development of a 3D printer for dental implants will be undertaken. The focus will be on studying a resin curing method as well as determining optimal printing parameters.

Firstly, concerning the resin curing method employed for printing (Charisma Classic and Charisma Topaz), it is known that UV light is utilized for this purpose. Consequently, an exploration is conducted on the nature of this type of light and the different sources from which it can be obtained. As a result, it is concluded that the Kulzer UV lamp represents the most suitable option for resin curing, with the recommended approach involving post-printing application for a duration of 20 seconds, while maintaining close proximity between the lamp and the printed component. Additionally, the prospect of developing a method for incorporating the light into the printer to facilitate material curing during the printing process is considered.

Secondly, with regard to determining the optimal printing parameters, a fractional factorial experiment has been devised, encompassing twelve individual prints, with three repetitions assigned to each of the four experimental scenarios. Throughout these experiments, selected parameters are varied to discern the values that yield superior outcomes. Specifically, the parameters of Extrusion multiplier, Extrusion rate, and Retraction distance are subject to investigation.

Upon completion of the experiments and subsequent analysis of the results, two experiments demonstrate more favorable outcomes. Unfortunately, certain issues have been encountered in the prototype, thereby influencing the conditions under which these two experiments were conducted and rendering direct comparisons unfeasible.

Moreover, these encountered issues, such as inadequate adhesion or suboptimal distance between the nozzle and the printing bed, have been thoroughly examined, and potential solutions have been proposed within the scope of this thesis.