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Accurate and cost-effective mandibular biomodels: a standardized evaluation of 3D-Printing via fused layer deposition modeling on soluble support structures - 10/11/20

Doi : 10.1016/j.jormas.2020.09.018 
Alexander-N. Zeller a, , Michael-Tobias Neuhaus a, Sina Fresenborg a, Rüdiger M Zimmerer a, Philipp Jehn a, Simon Spalthoff a, Nils-Claudius Gellrich a, Jan Alfred Dittmann a, b
a Department of Cranio-Maxillo-Facial Surgery, Hannover Medical School, Carl-Neuberg Straße 1, 30625 Hannover, Germany 
b Department of Cranio-Maxillo-Facial Surgery, Hospital Osnabrück, Osnabrück, Germany 

Corresponding author.
Sous presse. Épreuves corrigées par l'auteur. Disponible en ligne depuis le Tuesday 10 November 2020
Cet article a été publié dans un numéro de la revue, cliquez ici pour y accéder

Abstract

Introduction

Medical biomodels can be used for illustration of medical conditions, preoperative planning or to facilitate pre-bending of osteosynthesis material. They have been shown to be an effective and efficient method to reduce operating time, blood loss and wound stress in cranio-maxillo-facial surgery. Lately, new time and cost-efficient 3D-printing methods have been introduced into the mass-market. The aim of this study was to establish a standardized method of evaluation and consequently evaluate Fused Layer Deposition Modeling in combination with soluble support structures for fabrication of medical biomodels regarding precision and cost-effectiveness.

Materials & Methods

Twenty-one biomodels of human mandibles equipped with measuring appliances were printed on a FLDM 3D-printers (Ultimaker 3 Extended) using a polyactate filament and a water-soluble Polyvinyl alcohol-based support structures. Precision of these models was compared to commercial, polyamide sintered models and the planning data. Production costs, printing times and post processing procedures were evaluated.

Results

Duration of printing of mandibular biomodels was between 6 h 5 min - 15 h 9 min (mean 9 h 12 min, ±2 h 25 min). The average cost of materials was €5.90 (± €1.28) per model. With an average aberrance of 0.29 mm, FLDM printing delivered a high level of accuracy. It was significantly superior to the polyamide reference models in the area of the semilunar incision, yet inferior at the coronoid process.

Conclusion

FLDM printers are able to provide very precise biomodels at very low costs. The use of using soluble support structures reduces time, costs and equipment needed for post processing procedures close to zero.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Keywords : FLDM, 3D-Printing, Biomodels, CAD/CAM, Patient specific implants


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