3D-geprinte aligners zorgen voor een revolutie in de orthodontische behandeling en zijn aanzienlijk nauwkeuriger dan traditionele methoden. We hebben ontdekt dat direct geprinte aligners nauwkeuriger zijn dan thermogevormde opties, met kwadratische gemiddelde waarden van 0,140 mm tegenover 0,209 mm voor conventionele aligners.
Lager betekent beter, maar wat maakt dit verschil zo belangrijk? Uit onderzoek blijkt dat wanneer de discrepanties groter zijn dan 0,25 mm, dit kan leiden tot een gebrek aan klinisch waarneembare tandbeweging. In feite kunnen onnauwkeurigheden in thermogevormde aligners de bewegingsnauwkeurigheid met 57% verminderen bij sommige geplande orthodontische bewegingen. Direct geprinte aligners daarentegen behouden gemiddelde absolute discrepanties tussen 0,079 mm en 0,224 mm - ruim binnen het bereik van klinische effectiviteit.
3D-geprinte aligners bieden meer voordelen dan alleen precisie. Ze worden rechtstreeks geproduceerd op basis van digitale scans, waardoor de productietijd aanzienlijk wordt verkort en behandeling op dezelfde dag mogelijk is.
Bovendien produceert het productieproces minimaal afval in vergelijking met traditioneel thermovormen, waardoor het een duurzamere optie is. De materialen die gebruikt worden in direct geprinte aligners zijn ook ontworpen voor consistente prestaties. Ze zorgen voor een uniforme dikte en sterkte van de aligner en bieden vaak polymeer vormgeheugeneffecten.
In deze gids onderzoeken we beide productieprocessen, meten we de maatnauwkeurigheid, identificeren we mogelijke foutbronnen en onderzoeken we de klinische implicaties van elke methode. Aan het eind zult u begrijpen waarom 3D-printtechnologie wel eens de toekomst van orthodontische behandelingen zou kunnen zijn.
De fabricageprocessen achter clear aligners volgen duidelijk verschillende workflows, elk met unieke voordelen en beperkingen. Inzicht in deze verschillen helpt verklaren waarom de eindproducten verschillend presteren in klinische settings.
Het conventionele productieproces van clear aligners verloopt in meerdere stappen. Eerst maken de behandelaars digitale afdrukken door intraorale scans of door fysieke afdrukken te digitaliseren. Vervolgens worden de tandposities virtueel gemanipuleerd voordat de kritieke productiefase begint. Deze traditionele werkwijze vereist het afdrukken van fysieke 3D-modellen voor elke behandelingsfase, gevolgd door het thermovormen van plastic vellen over deze modellen.
Het thermovormen zelf bestaat uit verschillende arbeidsintensieve stappen: het 3D-printen, het wassen en UV-uitharden van het model, het verhitten van een thermoplastisch plaatje, het vacuümvormen over het model en tot slot het met de hand bijsnijden van de randen [1]. Het hele proces duurt ongeveer 2 uur of zelfs langer [2].
Een belangrijke beperking zijn de onvoorspelbare veranderingen in fysische eigenschappen die optreden tijdens het thermovormen. Onderzoek toont aan dat een plaatdikte van 0,75 mm vóór verwerking varieert tussen 0,38-0,69 mm in de uiteindelijke aligner, waarbij een diktevermindering van 10% de krachten met wel 30% kan verminderen [3]. Deze inconsistentie creëert uitdagingen voor de voorspelbaarheid van de behandeling.
Direct 3D printen daarentegen elimineert tussenstappen door aligners direct vanuit digitale ontwerpen te printen. Deze gestroomlijnde workflow maakt gebruik van DLP (Digital Light Processing) printers met fotopolymeerbare harsen die speciaal ontwikkeld zijn voor clear aligner behandelingen.
Het proces is aanzienlijk efficiënter: afdrukken van de aligner (30-60 minuten), centrifugeren om overtollig hars te verwijderen (6 minuten), UV-uitharding (20 minuten) en een korte verhitting in kokend water om de vormgeheugenteigenschappen te activeren (60 seconden) [2]. De totale productietijd varieert van 60-90 minuten - ongeveer 30-50% sneller dan thermovormen [2].
Bovendien biedt direct printing ongekende ontwerpflexibiliteit. In tegenstelling tot thermogevormde aligners die ondersnijdingen moeten blokkeren, kunnen direct geprinte aligners een nauwkeurige diktecontrole behouden doorheen de vorm [2]. Aligners worden geprint onder een hoek van 45 graden om de maatnauwkeurigheid, transparantie en materiaaleigenschappen te optimaliseren [4].
De materiaalkeuze heeft een fundamentele invloed op de prestaties van aligners. Voor thermogevormde aligners worden meestal polyethyleentereftalaat glycol (PETG) of polyurethaan platen gebruikt vanwege hun transparantie en duurzaamheid [5]. Het thermovormproces zelf verandert echter de materiaaleigenschappen, zoals transparantie, oppervlaktehardheid, waterabsorptie en elasticiteitsmodulus [3].
3D-geprinte aligners daarentegen maken gebruik van speciale fotopolymeerbare harsen die door de FDA (en MDR) zijn goedgekeurd voor het direct printen van aligners [3]. Deze materialen hebben een uniforme dikte (meestal rond de 0,5 mm) en hebben waardevolle vormherstellende eigenschappen die de precisie van de tandbeweging verbeteren [2].
Toch hebben sommige 3D printharsen nog steeds te maken met uitdagingen op het gebied van oppervlakteruwheid en kleurstabiliteit in vergelijking met thermoplastische materialen [6]. De voortdurende vooruitgang in de materiaalkunde blijft deze beperkingen aanpakken.
Nauwkeurige metingen van de pasvorm van aligners onthullen kritische verschillen tussen productiemethoden. Voor een uitgebreide evaluatie zijn gestandaardiseerde technieken nodig die discrepanties tussen ontworpen en geproduceerde hulpmiddelen kwantificeren.
Onderzoekers evalueren de nauwkeurigheid van aligners door middel van STL superimpositie, waarbij digitale modellen van het intaglio oppervlak van de aligner nauwkeurig worden uitgelijnd met referentiemodellen van de tandboog met behulp van best-fit algoritmen [1]. Deze techniek meet lineaire afstanden tussen overeenkomstige mesh-punten op anatomisch belangrijke oriëntatiepunten. De meeste onderzoeken maken gebruik van drie bilaterale categorieën oriëntatiepunten: incisale/occlusale punten (midden van de incisale randen, centrale groeven), midden van de kroon (functionele aspunten, midden van het palatinale oppervlak) en gingivale randreferenties (zenitpunten, hoogste palataal-gingivale punten) [1].
Het superpositieproces maakt meestal gebruik van gespecialiseerde metrologiesoftware zoals Geomagic Control X, die punt-tot-punt afstanden tussen meshes berekent na uitlijning [7]. Voor klinische validiteit wordt registratie op basis van oriëntatiepunten vaak verbeterd met oppervlaktegebaseerde methoden die gebruikmaken van iteratieve dichtstbijzijnde punt (ICP)-algoritmen [8].
De juistheid - hoe goed aligners overeenkomen met het beoogde ontwerp - wordt gekwantificeerd door middel van RMS-waarden (Root Mean Square), waarbij metingen dichter bij nul duiden op een superieure pasvorm [1]. Direct geprinte aligners laten consistent een superieure juistheid zien (0,140 ± 0,020 mm) in vergelijking met thermogevormde aligners gemaakt met Zendura FLX™ (0,188 ± 0,074 mm) en Essix ACE™ (0,209 ± 0,094 mm) [9].
Precisie meet de productieconsistentie over meerdere versies. Standaarddeviaties voor thermogevormde aligners variëren van 0,057 mm tot 0,422 mm, terwijl direct geprinte aligners opmerkelijk kleinere bereiken laten zien (0,033-0,055 mm) [1]. Dit aanzienlijke verschil geeft aan dat direct printen aanzienlijk voorspelbaardere resultaten oplevert.
Intraclass correlatiecoëfficiënten (ICC) bevestigen deze bevindingen, met waarden variërend van 0,802 tot 1,000 over de meetpunten, wat duidt op een uitstekende reproduceerbaarheid [1]. De betrouwbaarheid van de metingen door de operator is eveneens hoog, met ICC-waarden die in de meeste onderzoeken constant boven de 0,90 liggen [12].
Discrepantiepatronen variëren aanzienlijk per tandgebied. Bij direct geprinte aligners treedt de laagste gemiddelde absolute discrepantie op bij premolaire groefmarkeringen (0,072 ± 0,035 mm), terwijl thermogevormde aligners minimale discrepanties laten zien bij gingivale zenithpunten van de centrale snijtand (0,076 ± 0,057 mm) [1].
Daarentegen treden de maximale discrepanties van thermogevormde aligners vaak op bij buccale pit landmarks (0,457 ± 0,350 mm voor Essix ACE™), aanzienlijk meer dan die van direct geprinte aligners op dezelfde punten [1]. Thermogevormde aligners vertonen met name grotere discrepanties op molaar- en kroonpunten, wat met name van invloed is op de voorspelbaarheid van orthodontische bewegingen in posterieure regio's [1].
Daarnaast beschouwt de American Board of Orthodontics discrepanties van meer dan 0,5 mm in lineaire metingen of 2° in hoekmetingen als klinisch relevant - drempels die direct geprinte aligners consistenter bereiken [13].
Beide productiemethoden introduceren unieke foutbronnen die de uiteindelijke uitlijnnauwkeurigheid beïnvloeden, zij het op fundamenteel verschillende manieren.
Het thermovormproces zorgt voor aanzienlijke dikteverschillen in de aligner. Het materiaal wordt extreem dun - ongeveer 60-75% reductie in de gingiva en het middengebied tegenover slechts 20% aan de incisale randen [14]. Deze inconsistente dikte heeft een directe invloed op de krachtoverbrenging en mechanische eigenschappen.
Bovendien veranderen de materiaaleigenschappen drastisch tijdens het verhitten. Studies tonen aan dat thermovormen de transparantie verandert, de waterabsorptie verhoogt en de oppervlaktehardheid wijzigt [15]. De temperatuur en duur van het verhitten zorgt voor onvoorspelbare variaties, aangezien te weinig verhitten de maatnauwkeurigheid specifiek belemmert [1].
Door het meerstappenproces worden fouten vanaf het afdrukken van het model tot en met het uiteindelijke bijsnijden vergroot. Ongeacht zorgvuldige standaardisatie introduceert elke extra productiestap potentiële onnauwkeurigheden die zich verspreiden doorheen de workflow [1].
Direct geprinte aligners hebben te maken met verschillende uitdagingen, voornamelijk gerelateerd aan materiaalgedrag. Volumetrische krimp blijft een belangrijk probleem, met commerciële harsen die 9,19-11,2% krimp vertonen in vergelijking met 7,28% in nieuwere experimentele formuleringen [16]. Deze krimp treedt op omdat monomeermoleculen veranderen in polymeren met een kleiner vrij volume [2].
Een ander belangrijk probleem is de overbelichting tijdens het printen. Het DLP-printproces kan transparante materialen verder uitharden dan de beoogde afmetingen, wat resulteert in aligners die ongeveer 12% dikker zijn dan ontworpen [17]. Deze overmatige dikte voorkomt dat de aligner volledig op de tanden aansluit [17].
De nabewerking heeft nog meer invloed op de nauwkeurigheid. Resthars dat overblijft na mechanische verwijdering wordt gepolymeriseerd tijdens het uitharden, wat bijdraagt aan maatonnauwkeurigheden [17]. Tijd en temperatuur tijdens het uitharden hebben een aanzienlijke invloed op de uiteindelijke mechanische eigenschappen [15].
De meettechnieken zelf introduceren helaas ook fouten. De doorschijnende aard van aligners maakt het noodzakelijk om contrastspray aan te brengen, waardoor een materiaaldikte tussen 0,01899-0,0803 mm wordt toegevoegd aan het intaglio oppervlak van de aligner [1]. Deze niet gekwantificeerde laag beïnvloedt alle metingen.
Scannernetechnologie introduceert extra variabelen. Scattering vermindert vaak de nauwkeurigheid bij het scannen van reflecterende oppervlakken [18], terwijl cumulatieve fouten optreden tijdens het uitlijnen en hechten van beelden [18]. Verschillende scantechnologieën (desktopscanners versus intraorale scanners) produceren inconsistente resultaten, zelfs bij het meten van identieke objecten [19].
Inzicht in deze foutbronnen helpt clinici dimensionale discrepanties te interpreteren en de werkelijke klinische prestaties van beide alignertypes beter te voorspellen.
Ondanks indrukwekkende metingen laat de effectiviteit van clear aligners in de klinische praktijk een genuanceerder beeld zien. De nauwkeurigheid van bewegingen met aligners varieert gemiddeld van 55% tot 72% [20], waarbij bepaalde bewegingen een bijzondere uitdaging vormen. Rotatie van de hoektand, bijvoorbeeld, bereikt minder dan 36% nauwkeurigheid [20], terwijl de rotatie van tanden met ronde kronen een ratio laat zien van ongeveer 0,4° per 1° voorgeschreven [13].
Tijdens het klinische gebruik ondergaan aligners een aanzienlijke degradatie. De intraorale omgeving onderwerpt de materialen namelijk aan temperatuurschommelingen, vochtigheid, speekselenzymen en elastische vervorming [21]. Hoewel de chemische samenstelling grotendeels onveranderd blijft, verslechteren de mechanische eigenschappen door intraorale veroudering [20]. Deze verslechtering leidt tot een snelle afname van kracht - aligners vertonen snelle en belangrijke dalingen in krachtafgifte als gevolg van spanningsrelaxatie eigenschappen [20]. Als gevolg hiervan heeft meer dan de helft van de aligners verfijningen, correcties of vaste voorzieningen nodig [20].
De degradatie varieert per materiaalsamenstelling. Met name aligners op basis van polyurethaan (zoals Zendura FLX) bleken beter bestand tegen drank in vergelijking met PETG- en PET-materialen [22]. Bovendien zorgt het contact met de attachments voor extra slijtagepatronen. Onderzoeken hebben aangetoond dat door schuren veroorzaakte defecten zoals krassen, marginale scheurtjes en breuken ontstaan op de oppervlakken van de attachments [3].
Voor 3D-geprinte aligners zijn de klinische gegevens nog beperkt. Aangezien de mondholte aanzienlijk verschilt van andere lichaamsholten - een combinatie van chemische stoffen en mechanische krachten - worden de materialen geconfronteerd met unieke uitdagingen [4]. Daarom blijven uitgebreide tests essentieel voordat ze op grote schaal klinisch worden toegepast [23]. Vroege vergelijkende studies tonen aan dat aligners met directe afdruk consistentere verticale krachten leveren (0,73-1,69 N) dan thermogevormde alternatieven (4,60-15,30 N) [23], wat mogelijk een meer voorspelbare tandbeweging mogelijk maakt.
Als gevolg hiervan helpt inzicht in deze beperkingen clinici om de behandelresultaten nauwkeuriger te voorspellen en realistische verwachtingen te stellen aan patiënten die een van beide productiemethoden overwegen.
Het gebied van alignertherapie staat op een kruispunt, met direct geprinte aligners die veelbelovend zijn. Vooruitkijkend vragen verschillende belangrijke gebieden om gerichte onderzoeksaandacht.
Vormgeheugenpolymeren (SMP's) zijn een baanbrekende verbetering voor alignertherapie. Deze materialen kunnen hun macroscopische vorm veranderen bij blootstelling aan stimuli zoals temperatuurveranderingen [26], waardoor er mogelijk minder aligners per behandeling nodig zijn. Vandaag de dag kunnen thermoresponsieve aligners het aantal benodigde stappen met bijna 50% verminderen [27]. Naast materiaalinnovaties breiden AI-toepassingen in de behandeling met clear aligners zich snel uit [28]. AI-technologieën blinken met name uit in segmentatie van tanden (nauwkeurigheid 0,89-0,98) en voorspellingen van behandelresultaten [29]. Het belangrijkste is dat AI-gestuurde segmentatie de verwerkingstijd drastisch verkort van meer dan 400 seconden met conventionele software tot minder dan 7 seconden met AI-oplossingen [29].
De milieuvoordelen van direct printen zijn aanzienlijk:
- Afschaffing van fysieke modellen, vermindering van plastic afval [27]
- Kortere toeleveringsketens met aanzienlijk kortere doorlooptijden [30]
- Lagere transportgerelateerde CO-voetafdruk door interne productie [27]
Vanuit het perspectief van de workflow maakt direct printen het mogelijk om aligners op dezelfde dag te leveren, waardoor de behandeling direct kan beginnen [31]. Daarnaast is het modelvrije productieproces kosteneffectiever [26] en maakt het ontwerpen met variabele diktes mogelijk die de krachttoepassing optimaliseren voor specifieke tandbewegingen [30].
De vergelijking tussen 3D-geprinte en thermogevormde aligners laat een significante technologische vooruitgang zien in orthodontische behandelingen.
Direct-3D-geprinte aligners bereiken een RMS van 0,140 mm in vergelijking met 0,209 mm voor thermogevormde aligners, waardoor ze strakker en voorspelbaarder passen.
Met een precisiebereik van slechts 0,033-0,055 mm (vs. 0,057-0,422 mm) zorgen 3D-geprinte aligners voor een nauwkeurigere controle van de tandbeweging.
Het volledige proces - van ontwerp tot afgewerkte uitlijner - neemt slechts 60-90 minuten in beslag, wat de productietijd met ongeveer 50% verkort ten opzichte van thermovormen.
Direct 3D-printen maakt modellen overbodig, vermindert materiaalverspilling en ondersteunt milieuvriendelijke productiepraktijken
Dankzij de uniforme dikte en stabiele mechanische (vormgeheugen) eigenschappen leveren direct geprinte aligners consistentere orthodontische krachten.
Minder productiestappen betekent minder risico op cumulatieve fouten, in tegenstelling tot meerdere stappen en handmatig bijsnijden bij thermovormen.
Vormgeheugenharsen en AI-gebaseerde ontwerpverbeteringen positioneren 3D-geprinte aligners als de volgende generatie orthodontische oplossingen.
Ongetwijfeld betekenen 3D-geprinte aligners een belangrijke stap voorwaarts in de orthodontische technologie.
Bij Sweeth hebben we deze technologische sprong vertaald naar efficiëntie in de praktijk. Onze aanpak voor direct 3D printen is ontworpen voor tandheelkundige klinieken en labo's die op zoek zijn naar snelheid, precisie en volledige controle - of het nu via onze On-Demand Solution is, die functioneert als een labo om aligners op dezelfde dag te leveren, of onze All-in-one Solution waarmee de productie van aligners volledig in huis wordt gehaald.
Met Sweeth:
Van scan tot glimlach, Sweeth stelt professionals in staat om snellere, slimmere en duurzamere orthodontische zorg te leveren.
.png)
[1] https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC9314211/
[2] https://www.mdpi.com/2073-4360/17/5/610
[3] https://academic.oup.com/ejo/article/46/4/cjae026/7694307
[4] https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1073874622000809
[5] https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC9588987/
[6] https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0889540624002452
[7] https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S030057122400109X
[8] https://www.nature.com/articles/s41598-023-31339-8
[9] https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35466087/
[10] https://bmcoralhealth.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12903-023-03025-8
[11] https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC10239183/
[ 12] https://e-kjo.org/journal/view.html?uid=2121&vmd=Fspringeropen.com/articles/10.1186/s40510-022-00453-0
[14] https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0300571222003323
[15] https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC8038630/
[16] https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0300571222000148
[17] https://www.nature.com/articles/s41598-022-09831-4
[18] https://dimensionsofdentalhygiene.com/strategies-to-minimize-scatter-and-movement-artifacts/
[19] https://e-kjo.org/journal/view.html?volume=52&number=4&spage=249
[20] https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC9000684/
[21] https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC10282513/
[22] https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1991790223001927
[23] https://journals.lww.com/joos/fulltext/2024/11250/the_new_additive_era_of_orthodont.aspx
[24] https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37243819/
[25] https://www.quintessence-publishing.com/usa/en/article/4763243/journal-of-aligner-orthodontics/2023/04/impact-of-buccopalatal-translation-and-trimline-design-on-clear-aligners-an-in-vitro-study-of-the-maxillary-right-central-incisor
[26] https://www.mdpi.com/2076-3417/14/22/10084
[27] https://www.orthodontic-update.co.uk/content/orthodontics/the-ecological-impact-of-resin-printed-models-in-clear-aligner-treatment/
[28] https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0300571225000107
[29] https://www.drbicuspid.com/dental-specialties/orthodontics/invisible-aligners/article/15712249/ai-applications-on-the-rise-in-clear-aligner-therapy
[30] https://www.frontiersin.org/journals/dental-medicine/articles/10.3389/fdmed.2022.1089627/full
[31] ht
17 juli 2025
Jens Linard
Inzicht in de industrie
3D-geprinte aligners zorgen voor een revolutie in de orthodontische behandeling en zijn aanzienlijk nauwkeuriger dan traditionele methoden.
Sweeth biedt complete 3D printoplossingen voor tandheelkundige professionals om aligners, veneers en op maat gemaakte tandheelkundige apparatuur zelf te ontwerpen en te produceren - waardoor workflows worden gestroomlijnd met deskundige ondersteuning.
