Η μέθοδος της επιλεκτικής τήξης ή σύντηξης με laser στην μορφοποίηση των κεραμικών υλικών. Νέες δυνατότητες στην οδοντική τεχνολογία

Abstract

Η τρισδιάστατη εκτύπωση αποτελεί μία αναπτυσσόμενη τεχνολογία που υπόσχεται πλήθος εφαρμογών με γρηγορότερο, οικονομικότερο και ευκολότερο τρόπο, αντικαθιστώντας σταδιακά τις παραδοσιακές τεχνικές κατασκευής. Υπάρχει πληθώρα τεχνολογιών που μπορούν να εφαρμοστούν καθώς επίσης και πολλοί τύποι υλικών που μπορούν να χρησιμοποιηθούν. Στην παρούσα διπλωματική εργασία αναλύθηκαν οι προσθετικές μέθοδοι που έχουν μελετηθεί μέχρι σήμερα στα κεραμικά υλικά. Οι προσθετικές μέθοδοι αυτοί είναι η εναπόθεση συγκολλητικής ουσίας (Binder Jetting), οι διεργασίες εξώθησης υλικού (Material Extrusion), οι διεργασίες εναπόθεσης υλικού (Material Jetting), οι διεργασίες φωτοπολυμερισμού σε κάδο (Vat Polymerization), οι διεργασίες εναπόθεσης με κατευθυνόμενη ενεργειακή δέσμη (Direct Energy Deposition), οι διεργασίες επάλληλων φύλλων (Sheet Lamination) και οι διεργασίες σύντηξης πούδρας σε κλίνη (Powder Bed Fusion). Συγκεκριμένα το ενδιαφέρον την παρούσας εργασίας στράφηκε στην επιλεκτική τήξη και στην επιλεκτική πυροσυσσωμάτωση με λέιζερ (Selective Laser Melting/Selective Laser Sintering) αλλά και στη σύγκρισή τους με τις υπόλοιπες προσθετικές μεθόδους κατασκευής. Η επιλεκτική τήξη και η επιλεκτική πυροσυσσωμάτωση με λέιζερ για τα κεραμικά, συγκριτικά με κάποιες άλλες μεθόδους κατασκευής όπως οι διεργασίες φωτοπολυμερισμού σε κάδο, δεν είναι αρκετά μελετημένες. Η επιλεκτική τήξη με λέιζερ δεν χρειάζεται μετέπειτα επεξεργασία, αποδίδει απευθείας ένα πυκνό αντικείμενο το οποίο όμως δεν είναι απαλλαγμένο από εσωτερικές ρωγμές και πορώδες. Η επιλεκτική τήξη και η επιλεκτική πυροσυσσωμάτωση με λέιζερ καταφέρνουν να κατασκευάσουν πολύπλοκες γεωμετρίες με επιφανειακή τραχύτητα σε μικρό βαθμό. Η διαδικασία της προθέρμανσης έχει δειχθεί ότι βελτιώνει την πυκνότητα των αντικειμένων αλλά και των εσωτερικών ρωγμών. Η επιλεκτική τήξη και η επιλεκτική πυροσυσσωμάτωση με λέιζερ στα κεραμικά είναι πολλά υποσχόμενες τεχνολογίες αλλά για να καταφέρουν να καθιερωθούν στον οδοντιατρικό χώρο χρειάζονται βελτίωση στην ακρίβεια κατασκευής, στην τελική επιφάνεια του αντικειμένου και βελτίωση της πυκνότητας και των μηχανικών ιδιοτήτων. Παραμένει πρόκληση η παραγωγή εξαιρετικά αξιόπιστων κεραμικών οδοντιατρικών αποκαταστάσεων με προσθετικές μεθόδους κατασκευής που μπορούν να αντέξουν δεκαετίες μασητικής φόρτισης.