Il 3D nel laboratorio odontotecnico: perché, con quali applicazioni e vantaggi

La rivoluzione digitale, con l’introduzione delle tecnologie 3D, ha profondamente trasformato il laboratorio odontotecnico. Con il termine “tecnologie 3D” si fa riferimento a tutti quegli strumenti — hardware e software — che fanno parte integrante del flusso di lavoro CAD-CAM (Computer Aided Design – Computer Aided Manufacturing) (1–3).

Oggi, stampanti 3D, software CAD/CAM e scanner da banco sono strumenti quotidiani in molti laboratori e che offrono nuove possibilità operative, una maggiore accuratezza e una gestione più efficiente dei flussi rispetto al passato (4). Grazie a queste e ad altre tecnologie CAD/CAM, si può oggi progettare e realizzare manufatti protesici, ortodontici, gnatologici, chirurgici e implantari (5–7).

Tuttavia, l’impiego delle tecnologie 3D non è sempre eseguibile ed attuabile e deve essere valutato in funzione dell’applicazione clinica specifica, dei materiali utilizzati e della scelta tra produzione in-house e outsourcing, in particolare per le lavorazioni metalliche (8,9).

Le fasi del flusso di lavoro 3D in un laboratorio odontotecnico

Nel laboratorio odontotecnico, l’utilizzo del 3D si articola in diverse fasi del flusso di lavoro (10). La prima è quella dell’acquisizione, che può avvenire tramite impronta digitale rilevata direttamente in studio con scanner intraorali oppure tramite un’impronta tradizionale o un modello in gesso, successivamente digitalizzato mediante scanner da banco.

Il file STL generato rappresenta il punto di partenza per la modellazione del dispositivo prescritto dal medico odontoiatra. Con il software CAD, si procede poi alla progettazione digitale del manufatto richiesto, lavorando direttamente sul file STL acquisito. Si possono così progettare corone, ponti, strutture implantari, guide chirurgiche, bite e apparecchi ortodontici.

Una volta completato il progetto, si passa alla fase produttiva, che può avvenire tramite tecnologie CAM sottrattive — come la fresatura — oppure additive, mediante stampa 3D (11,12).

Il vantaggio è duplice: da un lato, si riducono tempi e costi legati alle fasi manuali, come la modellazione in cera; dall’altro, si ottiene un prodotto standard in quanto a caratteristiche meccanico-chimiche, con una forma perfettamente riproducibile a partire dal file STL del progetto (3).

Laboratorio odontotecnico 3D: in house o centri di produzione esterni

Per tutte queste fasi operative, in particolare quelle CAM, il laboratorio odontotecnico può scegliere se affidarsi a centri di produzione esterni (industrial manufacturing) oppure mantenere la produzione internamente, in-house (13). Questa scelta è particolarmente rilevante nella gestione dei materiali metallici (9).

I metalli, infatti, risultano più difficilmente lavorabili con flusso digitale all’interno del laboratorio, in quanto richiedono tecnologie avanzate e molto costose come il selective laser melting (SLM o DMLS), nonché ambienti controllati per il trattamento post-stampa (9,14). Anche considerando le tecnologie sottrattive, la fresatura dei metalli presenta delle criticità: è una lavorazione particolarmente usurante per le frese, che si deteriorano rapidamente.

Pro e contro dell’in-house production

Sono oggi disponibili anche metalli “soft” (cromo-cobalto), più semplici da fresare con macchinari standard, ma che richiedono un successivo trattamento di sinterizzazione. Quest’ultimo comporta un restringimento dimensionale di circa il 10%, che deve essere considerato con attenzione in fase progettuale (15).

Per questo motivo, molti laboratori preferiscono affidare la produzione di strutture metalliche a centri di fresaggio o service industriali specializzati. Questi centri dispongono di macchinari ad alta precisione, spesso più costosi e complessi da mantenere per una realtà medio-piccola, e offrono standard qualitativi elevati, in tempi competitivi.

L’in-house production si dimostra invece più vantaggiosa per altri tipi di lavorazioni, in particolare per la stampa di modelli 3D, di dispositivi in resina (come provvisori o bite) o di guide chirurgiche personalizzate (16). Anche le ceramiche risultano ben lavorabili in laboratorio. La zirconia, ad esempio, viene fresata in fase di presintering con una consistenza molto morbida, simile al gesso. Successivamente alla sinterizzazione subisce anch’essa una contrazione dimensionale (circa del 20%) e poi viene caratterizzata dal tecnico (17,18).

Inoltre, con la diffusione di stampanti 3D ad alte prestazioni e materiali ibridi composito/ceramica sempre più affidabili e certificati, molti laboratori riescono a ottenere risultati clinicamente validi anche nella produzione diretta di lavori definitivi (19).

L’utilizzo del modello stampato in 3D

Un tema cruciale resta l’uso del modello stampato in 3D (20): quando è davvero necessario e quando si può evitare? La risposta dipende dalla tipologia di lavoro e dai materiali usati. Sicuramente i modelli stampati 3D sono sempre utili come documentazione medico-legale, strumenti di verifica e adattamento, come repliche per il paziente, oppure come supporti per la comunicazione tra studio, laboratorio e anche paziente.

In ambito ortodontico, i modelli 3D sono la base per la termoformatura delle mascherine e per l’archiviazione digitale dei casi mentre, nell’implantologia, rappresentano un ausilio fondamentale per il controllo del fitting di protesi su impianti di lavori complessi (21). Sono utili anche per testare il fit delle mascherine chirurgiche in previsione della chirurgia guidata.

Nella protesi su elementi naturali, i modelli sono utili soprattutto quando è richiesto un controllo occlusale preciso e un fitting passivo. Servono come riferimento per la rifinitura, per la verifica dei contatti e per il controllo estetico. Possono essere usati modelli stampati 3D anche per realizzare mascherine utili a creare mock-up estetici diretti (22).

Tuttavia, in alcuni casi selezionati è attuabile la lavorazione in modalità completamente model free, cioè senza passare dalla stampa del modello (23). È il caso, ad esempio, di provvisori su denti, prelimatura, definitivi su impianti singoli o multipli. In questi contesti, l’adozione di flussi digitali senza modello consente una gestione ancora più rapida con tempi di consegna dei lavori ancora più ridotti (24).

Vantaggi e limiti delle tecnologie 3D

In conclusione, le tecnologie 3D hanno profondamente modificato il modo in cui il laboratorio odontotecnico lavora, portando vantaggi significativi in termini di precisione, velocità e riproducibilità.

Tuttavia, per ottenere il massimo da queste tecnologie, è fondamentale comprendere bene le indicazioni d’uso, i limiti dei materiali, e bilanciare in modo efficace la produzione interna con l’outsourcing industriale.

Solo così, il laboratorio potrà offrire dispositivi protesici e ortodontici di alta qualità, rispondendo in modo efficace alle esigenze cliniche del presente e del futuro.

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References:

1.         Carneiro Pereira AL, Bezerra de Medeiros AK, de Sousa Santos K, Oliveira de Almeida É, Seabra Barbosa GA, da Fonte Porto Carreiro A. Accuracy of CAD-CAM systems for removable partial denture framework fabrication: A systematic review. J Prosthet Dent. 2020 Mar 5;

2.         Papadiochou S, Pissiotis AL. Marginal adaptation and CAD-CAM technology: A systematic review of restorative material and fabrication techniques. J Prosthet Dent. 2018 Apr;119(4):545–51.

3.         Alghazzawi TF. Advancements in CAD/CAM technology: Options for practical implementation. J Prosthodont Res. 2016 Apr;60(2):72–84.

4.         Alghauli MA, Aljohani W, Almutairi S, Aljohani R, Alqutaibi AY. Advancements in digital data acquisition and CAD technology in Dentistry: Innovation, clinical Impact, and promising integration of artificial intelligence. Clinical eHealth. 2025 Dec;8:32–52.

5.         Grande F, Pavone L, Molinelli F, Mussano F, Srinivasan M, Catapano S. CAD-CAM complete digital dentures: An improved clinical and laboratory workflow. J Prosthet Dent. 2024 Dec 28;S0022-3913(24)00821-7.

6.         Grande F, Ortensi L, Ortensi M, Catapano S. Prosthetic implant rehabilitation using the scan-analog protocol: a clinical case. Dental Cadmos. 2023 Oct;91(08):682.

7.         Pozzi A, Tallarico M, Moy PK. Four-implant overdenture fully supported by a CAD-CAM titanium bar: A single-cohort prospective 1-year preliminary study. J Prosthet Dent. 2016 Oct;116(4):516–23.

8.         Revilla-León M, Özcan M. Additive Manufacturing Technologies Used for Processing Polymers: Current Status and Potential Application in Prosthetic Dentistry. J Prosthodont. 2019 Feb;28(2):146–58.

9.         Revilla-León M, Meyer MJ, Özcan M. Metal additive manufacturing technologies: literature review of current status and prosthodontic applications. Int J Comput Dent. 2019;22(1):55–67.

10.       Masri R, Driscoll C. Odontoiatria digitale: Presupposti teorici e applicazioni cliniche. Edra; 2017. 610 p.

11.       Dawood A, Marti Marti B, Sauret-Jackson V, Darwood A. 3D printing in dentistry. Br Dent J. 2015 Dec;219(11):521–9.

12.       Christensen GJ. Impressions Are Changing: Deciding on Conventional, Digital or Digital Plus In-Office Milling. J Am Dent Assoc. 2009 Oct 1;140(10):1301–4.

13.       Grenade C, Mainjot A, Vanheusden A. Fit of single tooth zirconia copings: comparison between various manufacturing processes. The Journal of Prosthetic Dentistry [Internet]. 2011 Apr 1 [cited 2025 May 1];105(4):249–55. Available from: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0022391311600401

14.       Zhou Y, Dong X, Li N, Yan J. Effects of post-treatment on metal-ceramic bond properties of selective laser melted Co-Cr dental alloy. Part 1: Annealing temperature. J Prosthet Dent. 2023 Apr;129(4):657.e1-657.e9.

15.       Taşın S, Turp I, Bozdağ E, Sünbüloğlu E, Üşümez A. Evaluation of strain distribution on an edentulous mandible generated by cobalt-chromium metal alloy fixed complete dentures fabricated with different techniques: An in vitro study. J Prosthet Dent. 2019 Jul;122(1):47–53.

16.       Reich S, Berndt S, Kühne C, Herstell H. Accuracy of 3D-Printed Occlusal Devices of Different Volumes Using a Digital Light Processing Printer. Appl Science. 2022 Jan;12(3):1576.

17.       Nakamura T, Nakano Y, Usami H, Okamura S, Wakabayashi K, Yatani H. In vitro investigation of fracture load and aging resistance of high-speed sintered monolithic tooth-borne zirconia crowns. J Prosthodont Res. 2020 Apr;64(2):182–7.

18.       Ohkuma K, Kameda T, Terada K. Five-axis laser milling system that realizes more accurate zirconia CAD/CAM crowns by direct milling from fully sintered blocks. Dent Mater J. 2019 Feb 8;38(1):52–60.

19.       Mangano FG, Cianci D, Pranno N, Lerner H, Zarone F, Admakin O. Trueness, precision, time-efficiency and cost analysis of chairside additive and subtractive versus lab-based workflows for manufacturing single crowns: An in vitro study. J Dent. 2024 Feb;141:104792.

20.       Choi JW, Ahn JJ, Son K, Huh JB. Three-Dimensional Evaluation on Accuracy of Conventional and Milled Gypsum Models and 3D Printed Photopolymer Models. Materials. 2019 Jan;12(21):3499.

21.       Jin G, Shin SH, Shim JS, Lee KW, Kim JE. Accuracy of 3D printed models and implant-analog positions according to the implant-analog–holder offset, inner structure, and printing layer thickness: an in-vitro study. J Dent. 2022 Oct 1;125:104268.

22.       Garcia PP, da Costa RG, Calgaro M, Ritter AV, Correr GM, da Cunha LF, et al. Digital smile design and mock-up technique for esthetic treatment planning with porcelain laminate veneers. J Conserv Dent. 2018;21(4):455–8.

23.       Piscopo M, Grande F, Catapano S. Full Digital Workflow for Prosthetic Full-Arch Immediate Loading Rehabilitation Using OT-Bridge System: A Case Report. Prosthesis. 2022 Jun;4(2):213–23.

24.       Stanley M, Paz AG, Miguel I, Coachman C. Fully digital workflow, integrating dental scan, smile design and CAD-CAM: case report. BMC Oral Health. 2018 Aug 7;18(1):134.