3D-tulostetun ja perinteisen kruunumateriaalin vertailu: Kumpi voittaa?
3D-tulostus on yleistynyt nopealla vauhdilla hammaslaboratorioissa perinteisten valmistustapojen rinnalle. Tässä tutkimuksessa vertailtiin perinteisen Gradia® PLUS -komposiitin ja 3D-tulostettavan Crown X -materiaalin mekaanisia ominaisuuksia sekä kustannustehokkuutta. Tavoitteena oli arvioida, kuinka hyvin 3D-tulostustekniikka voisi soveltua pitkäaikaisten kruunujen valmistukseen.
Digitalisaatio on mullistanut hammastekniikan toimintaympäristöä viime vuosien aikana. Yksi näkyvimmistä muutoksista on ollut 3D-tulostuksen yleistyminen laboratoriotyössä. Uudet tulostusmateriaalit lupaavat nopeampaa ja edullisempaa tuotantoa, mutta ovatko ne riittävän kestäviä kliiniseen pitkäaikaiseen käyttöön?
Opinnäytetyössämme vertailimme kahden kruunumateriaalin taivutuslujuutta ja kustannustehokkuutta: perinteistä valokovetteista Gradia® PLUS One Body -komposiittia ja 3D-tulostettavaa Straumann Pro Resins Crown X -resiiniä. Halusimme selvittää, voisiko 3D-tulostus tarjota vaihtoehdon perinteisten valmistustapojen ohelle myös pitkäaikaisten kruunurakenteiden kohdalla. Opinnäytetyö toteutettiin osana Turun ammattikorkeakoulun Suun terveyden tutkimusryhmän Euroopan unionin osarahoittamaa Digitaalisen tutkimusinfrastruktuurin kehittäminen hammaslääketieteellisten laitteiden valmistukseen (DiTeDe) -hanketta.
Kolmipistetaivutustesti paljasti selvän eron
Valmistimme molemmista materiaaleista tikunmuotoisia testikappaleita (2 mm x 2 mm x 25 mm), joita testattiin ISO 10477 -standardin mukaisella kolmipistetaivutustestillä. Kuvassa 1 on nähtävissä testikappale aseteltuna testuaslaitteeseen. Gradia® PLUS -materiaalilla tehtyjen tikkujen keskimääräinen taivutuslujuus oli 154,8 MPa, kun taas Crown X -materiaalilla vastaava arvo jäi 75,8 MPa:han, eli alle puoleen perinteisen materiaalin tuloksesta. Kuituvahvistetun Gradia® PLUS FRC -ryhmän keskimääräinen taivutuslujuus oli jopa 600,0 MPa, mikä on noin neljä kertaa suurempi kuin pelkän Gradia® PLUS -materiaalin ja kahdeksankertainen Crown X -materiaaliin verrattuna.
Molempien materiaalien osalta valmistajien lupaamat arvot jäivät saavuttamatta. Gradia® PLUS One Bodyn markkinoidaan olevan taivutuslujuudeltaan 166 MPa ja tässä tutkimuksessa testikappaleiden taivutuslujuudeksi saatiin 154,8 MPa, eli 93 % odotetusta. Valmistaja mainostaa Pro Resins Crown X -resiinille 124 MPa:n taivutuslujuutta ja tällä testillä saavutettu tulos oli 75,8 MPa, eli 61 % odotetusta. Kaikkien testiryhmien taivutuslujuuksien keskiarvot sekä valmistajien antamat arvot ovat nähtävissä taulukossa 1. Lisäksi 3D-tulostussuunnan vaikutusta testattiin eri tulostussuunnissa (0°, 45° ja 90°). Parhaan taivutuslujuuden saavuttivat 90°:n kulmassa tulostetut kappaleet. Eri tulostussuuntien keskiarvot ovat esitettynä kuviossa 1. Tämä vahvistaa aiempien tutkimusten havainnot siitä, että tulostussuunta vaikuttaa lopputuotteen kestävyyteen.
Hintaero yllätti massatulostuksessa
Vaikka mekaaninen kestävyys on keskeinen tekijä, materiaalin valintaan vaikuttaa myös sen kustannustehokkuus. Vertailimme esimerkkikruunun materiaalikustannuksia molemmilla valmistustekniikoilla. Perinteisellä Gradia® PLUS -materiaalilla yhden kruunun materiaalihinnaksi muodostui noin 8,40 €, kun taas yksittäin tulostettu Crown X -kruunu maksoi jopa 40 €. Tilanne kuitenkin muuttui, kun tulostettiin useita kruunuja kerralla: massatulostettuna Crown X -kruunun hinnaksi saatiin vain 2,53 €, mikä tekee siitä merkittävästi edullisemman vaihtoehdon suurempivolyymisessa tuotannossa. Massatulostuksena tuotetut kruunut ovat nähtävissä suunnitteluohjelmistossa sekä tulostuksen päätyttyä kuvassa 2. Tämä vertailu osoittaa, että 3D-tulostus voi olla taloudellisesti erittäin kannattavaa, kun laitteisto on jo olemassa ja tulostuskapasiteettia hyödynnetään tehokkaasti. Esimerkkikruunun hinnat eri valmistustavoilla ovat esillä taulukossa 2.
Kolme keskeistä johtopäätöstä
- Gradia® PLUS oli keskimäärin kaksi kertaa vahvempi kuin Crown X.
- Tulostussuunta vaikuttaa 3D-tulosteiden lujuuteen – paras suunta oli 90°.
- Crown X on huomattavasti edullisempi massatulostuksessa, mikä voi muuttaa laboratorioiden materiaalivalintoja.
Teknologian mahdollisuudet ja rajoitteet
Nopea kehitys 3D-tulostusmateriaaleissa antaa syytä uskoa, että tulevaisuudessa nähdään entistä kestävämpiä ja luotettavampia vaihtoehtoja myös pitkäaikaiseen kliiniseen käyttöön. Laboratorioiden kannalta materiaalivalinta ei ole enää pelkästään tekninen vaan myös strateginen päätös, jossa punnitaan kestävyys, esteettisyys ja kustannustehokkuus. Siksi on tärkeää, että uudet teknologiat, kuten 3D-tulostus, arvioidaan tarkasti myös käytännön toimivuutensa ja kustannustensa puolesta. Materiaalikehitys ja valmistusteknologiat etenevät nopeasti, ja hammasteknikon on pysyttävä ajan tasalla arvioidakseen jatkuvasti muuttuvia vaihtoehtoja. Tutkimuksemme osoittaa, että perinteinen Gradia® PLUS -komposiitti tarjoaa paremmat mekaaniset ominaisuudet, kun taas 3D-tulostettava Crown X -resiini voi olla taloudellisesti kannattavampi vaihtoehto suurissa valmistusmäärissä.
Pietikäinen, A. & Selin, V. 2025. Turun ammattikorkeakoulun opinnäytetyö. https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2025061623084