The Effects of VP and PBF on Dental Healthcare Supply Chains

Abstract

This bachelor’s thesis is a literature review on the effects of additive manufacturing (AM) in dental healthcare supply chains. The thesis introduces the working principles and technologies used in AM. The relevant technologies, vat photopolymerization (VP) and powder bed fusion (PBF) are identified, and their working principles, strengths, and weaknesses are presented. The thesis also presents the conventional manufacturing practices used in dental healthcare supply chains and evaluates their weaknesses and shortcomings. This thesis aims to identify AM technologies relevant to dental healthcare and their impact on supply chains in the field. The materials used for research include peer-reviewed articles and other scientific publications in the field of dental healthcare and AM.

Additive manufacturing is a technology, in which objects are manufactured in a layer-bylayer manner. Vat photopolymerization is an AM technology which uses photopolymers to cure each layer using UV light. Powder bed fusion uses powdered materials to form each layer using thermal lasers. Photopolymers and powdered materials offer various possibilities for usable raw materials. The study found that AM is extremely suitable for low-volume, high-variety manufacturing, as it lowers unit costs due to the freedom of design offered by computer-aided design. The field of dental healthcare benefits highly from this technology, as many products and devices used dental healthcare are often patient specific and highly customized, made-to-order products. The size and availability of AM devices offers possibilities in centralized and localized supply chains for dental healthcare products. Centralized supply chains benefit from economies of scale, while localized supply chains are more responsive. Especially VP and PBF have various applications in the field of dental healthcare. VP can be used to manufacture dental models, aligners, and surgical guides, while PBF can be used to produce metallic products such as dental crowns and implants.

Tässä kandidaatintyössä tutkitaan 3D-tulostamisen vaikutuksia hammashoidon toimitusketjuihin. Työssä esitellään 3D-tulostuksen periaatteet ja sen muodot Lisäksi työssä tunnistetaan hammashoidon kannalta keskeiset 3D-tulostuksen tekniikat, VP (eng. Vat photopolymerization) ja PBF (eng. Powder bed fusion), joiden toimintaperiaatteisiin, etuihin ja haittoihin tutustutaan tarkemmin. 3D-tulostuksen vaikutusten ymmärtämiseksi työssä arvioidaan hammashoidon toimitusketjujen nykytilannetta ja tavanomaisia käytäntöjä sekä heikkouksia.

Tämän kandidaatin työn tavoitteena on ymmärtää hammashoidon kannalta olennaisten 3Dtulostustekniikoiden toimintaperiaatteet ja niiden vaikutukset hammashoidon toimitusketjuihin. Työ on kirjallisuuskatsaus, jossa on käytetty tiedonlähteenä vertaisarvioituja artikkeleita sekä muita aiheeseen liittyviä tieteellisiä julkaisuja.

3D-tulosteminen on nouseva valmistuksen muoto, jossa tuotteita valmistetaan lisäämällä materiaalia kerros kerrokselta, kunnes tuote on valmis. VP on 3D-tulostamisen muoto, jossa nestemäisestä valokovetteisesta materiaalista muodostetaan valmis tuote kovettamalla jokainen kerros UV-valoa käyttäen. PBF on 3D-tulostamisen muoto, jossa valmis tuote muodostetaan jauhemaisesta materiaalista kerros kerrallaan lämpölaserin avulla. Nestemäiset ja jauhemaiset rakennusmateriaalit tarjoavat erilaisia mahdollisuuksia käytettävän materiaalin suhteen.

Tutkimuksessa selvisi, että 3D-tulostus soveltuu hyvin pienen volyymin ja suuren vaihtelun valmistusprosesseissa. Tämä sopii hammashoidon tuotteiden valmistustapoihin, sillä terveydenhuollossa tuotteet ovat usein potilaskohtaisia ja kertaluontoisia, jolloin CAD-suunnittelun ja 3D-tulostamisen tarjoama vapaus vähentävät kustannuksia ja materiaalihukkaa.

3D-tulostimien koko ja saatavuus mahdollistaa tuotteiden valmistamisen paikallisesti tai keskitetysti, joko omassa yksikössä tai ulkoistettuna. Keskitetyissä toimitusketjuissa vähennetään valmistuksen kustannuksia, kun taas paikalliset toimitusketjut ovat ketterämpiä. Erityisesti VP ja PBF ovat teknologioita, joilla on hyödyllisiä sovelluksia hammasteknologiassa. VP:llä voidaan valmistaa anatomisia malleja potilaiden hampaista, sekä oikomiskojeita ja kirurgisia ohjureita. PBF:llä voidaan valmistaa metallisia tuotteita, kuten kruunuja ja hammasproteeseja.