Geometrical accuracy of metallic objects
produced with Additive or Subtractive
Manufacturing: a comparative in-vitro study
David Jönsson
Mir Kevci
Supervisors:
Michael Braian, PhD-student, DDS, CDT Ann Wennerberg, Professor, DDS, PhD Department of Prosthodontics Department of Prosthodontics
Master thesis in odontology (30 ECTS) Malmö University
Programme in Dentistry Faculty of Odontology
Geometrisk säkring av metallobjekt
producerade via additiv eller subtraktiv
tillverkning: en jämförande in-vitro studie
David Jönsson
Mir Kevci
Handledare:
Michael Braian, Doktorand, DDS, CDT Ann Wennerberg, Professor, DDS, PhD Avdelningen för oral protetik Avdelningen för oral protetik
Examensarbete (30 hp) Malmö Högskola
Tandläkarprogrammet Odontologiska fakulteten
Abstract
Purpose: To evaluate the production tolerance of objects produced by additive manufacturing systems (AM) for usage in dentistry and to compare with subtractive manufacturing system (SM) through reverse engineering.
Materials and methods: Ten specimens of two geometrical objects were produced by five different AM machines and one SM machine. Object A mimics an inlay-shaped object, meanwhile object B reflects a four-unit bridge model. All the objects were divided into different measuring-axis; X, Y and Z.
Measurements were performed with validated and calibrated equipment. Linear distances were measured with a digital calliper while corner radius and angle were measured with a digital microscope.
Results: None of the additive manufacturing or subtractive manufacturing groups presented a perfect match to the CAD-file regarding all parameters included in present study. Considering linear
measurements, the standard deviation for subtractive manufacturing group were consistent in all axis, except for X- and Y-axis in object A and Y-axis for object B. Meanwhile additive manufacturing groups had a consistent standard deviation in X- and Y- axis but not in Z-axis. Regarding corner radius
measurements, SM group overall had the best accuracy for both object A and B comparing to AM groups.
Conclusion: Within the limitations of this in vitro study, results support the hypothesis, considering AM had preferable capability to re-create complex and small geometry compare to SM. Meanwhile, SM were superior producing simple geometry and linear distances. Further studies are required to confirm these results.
Sammanfattning
Syftet: Utvärdera produktionstolerans av objekt som producerats genom additiv framställningsteknik (AF) för användning inom tandvård, samt att jämföra denna teknik med subtraktiv framställningsteknik (SF) genom reverse engineering.
Material och metod: Tio exemplar av två olika geometriska objekt framställdes från fem olika AF maskiner och en SF maskin. Objekt A efterliknar ett inlay, medan objekt B återspeglar en modell av en fyrledsbro. Alla objekt delades in i olika mätled; X, Y och Z. Mätningarna utfördes med validerade och kalibrerade instrument. Linjära avstånd mättes med ett digitalt skjutmått och hörnradie samt vinklar mättes med ett digitalt mikroskop.
Resultat: Vare sig additiv eller subtraktiv framställning uppvisade en perfekt matchning till CAD-filen med hänsyn till de parametrar som utvärderades i denna studie. Standardavvikelsen gällande linjära mätningar för subtraktiv framställning uppvisade konsekventa resultat i alla led, med undantag för X- och Y-led för objektet A och i Y-led för objekt B. Samtliga additiva tillverkningsgrupper hade en konsekvent standardavvikelse i X- och Y-led, men inte i Z-led. Med avseende på hörnradiemätningar, hade SF gruppen i överlag bättre produktionsnoggrannhet för både objekt A och B medan AM grupperna var mindre noggranna.
Konklusion: Med hänsyn till begränsningarna med denna in vitro studie, stödjer resultat hypotesen, med hänsyn till att AF hade en bättre förmåga att återskapa komplexa och små geometrier jämfört med SF. Samtidigt identifierades en bättre reproducerbarhet hos SF gällande enkla geometrier och linjära avstånd.
