Кобальт-хром в стоматологии: сплав, порошок и 3D-печать

Кобальт-хром в стоматологии - это сплав на основе кобальта с хромом (обычно ещё с молибденом или вольфрамом), из которого печатают и отливают каркасы мостов, основы под керамику и бюгельные протезы. На SLM-принтере его получают из тонкого порошка, который лазер сплавляет слой за слоем: так каркас выходит плотным и повторяемым.

Три элемента сплава

Что такое кобальт-хром и зачем в нём каждый элемент

Основа сплава - кобальт. Он даёт прочность и жёсткость, поэтому тонкий каркас моста не прогибается под нагрузкой. Второй главный элемент - хром. Он образует на поверхности тонкую защитную плёнку, благодаря ей металл устойчив к коррозии во рту. Третья добавка - молибден: он делает структуру мельче и повышает стойкость материала.

В прайсах и паспортах вы увидите разные обозначения. Расшифровываются они просто: буквы - это элементы.

1. CoCr - общее название: кобальт и хром.
2. CoCrMo - с молибденом (Mo).
3. CoCrW - с вольфрамом (W) вместо молибдена.
4. CoCrMoW - сразу и молибден, и вольфрам.

Разница не в названии, а в проценте элементов и в поведении металла. Вольфрамовые составы часто берут под облицовку керамикой, потому что у них подходящее тепловое расширение. Какой состав в вашей партии, видно только в паспорте на партию.

Состав и свойства

Для типового сплава CoCr28Mo6 хрома 27-30 %, молибдена 5-7 %, остальное кобальт. Порошки, которые есть у нас, различаются так:

Плотность напечатанного кобальт-хрома лежит около 8,3 г/см³, у образцов VMP предел прочности 1085-1232 МПа, твёрдость 335-360 HV10.

Кобальт-хром для 3D-печати: чем печать отличается от литья

Классический путь - литьё по выплавляемой модели. Техник лепит каркас из воска, формует, отливает металл. Это работает десятилетиями, но у метода есть слабые места: в отливке бывает пористость, металл даёт усадку, а пузырь или недолив в одном месте означает, что каркас делают заново.

3D-печать кобальт-хромом строит деталь послойно по цифровой модели. Лазер каждый раз плавит порошок по одному и тому же сценарию, поэтому от каркаса к каркасу результат повторяется. На одной платформе размещают много работ сразу, а модель в CAD правится за минуты.

Честно про затраты: у литья нет расходов на принтер, и в лаборатории с малым потоком работ и налаженным литейным участком отливка может оставаться выгоднее. Печать выигрывает, когда работ много, нужна повторяемость и хочется убрать ручной воск. Машины для этого - в разделе SLM-принтеры для стоматологии.

Порошок кобальт-хром для SLM: что смотреть при выборе

Порошок кобальт-хром для SLM - это мелкие шарики сплава. Лазер плавит их полностью, поэтому после печати металл по плотности близок к литому. Порошки разных марок лежат в разделе порошки кобальт-хром и титан для SLM, цена указана на странице товара.

На что смотрим в карточке порошка:

1. Фракция - размер частиц. Она должна подходить к толщине слоя вашей машины.
2. Сыпучесть. Порошок тонким ровным слоем раскатывает ракель, и если он плохо течёт, слой выходит с пропусками. Сыпучесть меряют по Холлу: сколько секунд порошок вытекает через стандартную воронку. Чем меньше секунд, тем лучше. У Riton C01 и C02 это меньше 22 секунд на 50 г.
3. Сферичность. Круглые частицы укладываются плотнее и текут лучше угловатых.
4. Содержание кислорода и примесей. У Riton C01 кислорода меньше 0,1 %.
5. Состав и паспорт на партию.

Фракция порошка для SLM

Фракция - это диапазон размеров частиц в микрометрах. Для SLM он узкий. Слишком крупные частицы не успевают проплавиться на всю глубину слоя и оставляют поры. Слишком мелкие слипаются, летят пылью и хуже текут. Поэтому порошок рассеивают на ситах и отбирают нужный диапазон.

Типовые диапазоны для стоматологических CoCr-порошков: 15-58 мкм у Riton C01 и C02, 12-65 мкм у RXT-01, 15-53 мкм и мелкая 10-30 мкм у VMP. У машин Riton слой 20-60 мкм. Мелкую фракцию берут для тонкого слоя и малого пятна лазера.

Хранение и повторное использование

После печати неспечённый порошок собирают, просеивают и добавляют к свежему. Так расход почти равен массе самой детали и поддержек. Порошок хранят в сухом месте в закрытой таре: влага ухудшает сыпучесть, а контакт с воздухом поднимает долю кислорода. Если порошок использовали много раз, свойства партии проверяют и смешивают его со свежим.

3D-печать коронок и каркасов из кобальт-хрома

Печать каркасов из кобальт-хрома идёт на SLM-принтере. Это лазерное спекание в стоматологии, хотя точнее сказать лазерное плавление: порошок расплавляется целиком. Подходит всё, что раньше отливали: каркасы мостов, основы под керамику, цельнометаллические коронки, вкладки и бюгельные протезы.

Путь от сканирования до готового каркаса:

1. Сканирование или слепок. Получаем цифровую модель челюсти и опорных зубов со сканера или с отсканированного слепка.
2. Моделирование в CAD. Техник рисует каркас, задаёт толщину стенок и зазор под цемент.
3. Подготовка задания. В программе принтера расставляют конструкции на платформе, добавляют поддержки и задают параметры.
4. Печать на SLM. Машина слой за слоем плавит порошок в защитной атмосфере инертного газа.
5. Остывание и снятие с платформы. Деталь снимают, когда она остыла, и отрезают от плиты.
6. Отделение поддержек. Их убирают вручную и обрабатывают места крепления.
7. Термообработка. Отжиг снимает напряжения, накопленные при быстром нагреве и охлаждении.
8. Пескоструй. Поверхность очищают и готовят под керамику.
9. Припасовка. Каркас примеряют на модели и доводят.
10. Облицовка керамикой. Техник наносит и обжигает керамику.

Для лаборатории с небольшим потоком есть настольные SLM-принтеры, например Riton M-150. Все машины бренда - на странице Riton. Если лаборатория делает ещё и модели и шаблоны из смолы, для этого нужны принтеры для зуботехнической лаборатории, но металл они не печатают: это другая технология. Общий раздел с металлическими машинами - SLM 3D-принтеры по металлу.

Кобальт-хром или титан: что выбрать

У нас в каталоге есть оба материала, и выбор зависит от задачи. Кобальт-хром берут для большинства несъёмных работ: каркасов под керамику, мостов и бюгелей. Титан нужен там, где важны малый вес и биосовместимость.

Соотношение плотностей: 8,30 / 4,42 примерно 1,9, то есть титановая конструкция почти вдвое легче при том же объёме.

Никель, аллергия и документы

Никеля в современных стоматологических CoCr-сплавах обычно не добавляют. Безникелевые составы есть у Riton C02 и RXT-01 (никеля меньше 0,1 %). Но состав всегда смотрят по паспорту на конкретную партию, а не по названию марки.

Про аллергию честно: случаи реакции на кобальт и хром описаны. Поэтому выбор материала для пациента - решение врача, особенно если известна металлическая аллергия. Для таких пациентов обычно рассматривают титан.

Допуск к медицинскому применению зависит от конкретной марки порошка и документов на партию. Мы не обещаем его заранее для любого порошка: это проверяется по каждой позиции.

Часто задаваемые вопросы