Истории участников 3Dtoday Fest 2022: Иван Половнев

Иван Половнев — директор компании Hardlight, блогер 3Dtoday под ником Apollone и специалист по стоматологической 3D-печати, чьи элайнеры и хирургические шаблоны уже помогли вылечить сотни пациентов.

Иван родом из Санкт-Петербурга, окончил Балтийский государственный технический университет «Военмех» по специальности «Робототехника». Семь лет посвятил авиастроению, работая инженером-технологом на разных заводах. Занимался освоением ремонта и производства изделий авиационной техники, курированием вопросов поддержания рабочих характеристик эксплуатируемых изделий, а также проводил исследования по восстановлению и продлению ресурса авиационных двигателей. С 2016 года параллельно с работой на заводе начал развивать направление 3D-печати, в том числе работу в стоматологическом направлении, а последние пять лет полностью переключился на работу в аддитивной отрасли.

Поначалу в стоматологическом направлении Иван работал в одиночку: самостоятельно занимался и производством, и разработкой планов лечения при согласовании курирующих врачей. Самое главное — это контроль конечного результата врачом, делающим заказ. Когда заказов было много, находил техников на аутсорсе, выполнявших постобработку изделий — стоматологических или просто заказов по 3D-печати.

В 2020 году Иван начал сотрудничать с компанией «Хардлайт»: вместе строили планы по развитию технологий 3D-печати, дорабатывали 3D-принтеры, проводили выездное тестирование и демонстрации оборудования, разрабатывали технологии изготовления конкретных деталей для заказчиков. С 2021 года Иван занимает пост директора компании, тогда же предприятие запустило дни открытых дверей. В качестве хобби и чтобы не растерять навыки Иван моделирует различную игрушечную робототехнику.

«Моделирование, которым я занимаюсь в стоматологии, не является моделированием в привычном понимании этого процесса. Создание планов лечения для ортодонтов — это работа с тем, что имеется. Мне же нужно рассчитать динамику процесса выравнивания зубного ряда. Так же с хирургическими шаблонами: нужно совместно с врачом определить расположение имплантатов в костной ткани, а после выбрать точки опоры и рассчитать верное расположение втулок, обеспечивающих точность сверления. Далее программное обеспечение генерирует само тело шаблона», — рассказывает Иван.

Работая на 218 Авиационном ремонтном заводе Иван осваивал аддитивные процессы восстановления и изготовления новых деталей различными видами сварки, напылений и пайки. Во время работы на Иркутском авиационном заводе Иван постигал азы фрезерования крупногабаритных деталей из титана и сталей — лонжеронов, стрингеров. Тогда стало понятно, что фрезерование неоптимально из-за высокого объема отходов в виде стружки и что нужно искать методы, позволяющие использовать ресурсы более экономно.

Ремонт турбинных лопаток методом аргонодуговой сварки

3D-печатью Иван интересуется с 2016 года. Поначалу он занимался изготовлением простых детских стоматологических пластинок — этот процесс сам по себе не связан с аддитивной отраслью, но требовал оборудование для полимеризации пластика. Когда производство пластинок встало на поток, Иван нашел новое интересное направление и взялся за изготовление элайнеров. Под них и приобретался первый 3D-принтер.

«Со стоматологией вообще случайно получилось: через знакомых обратились стоматологи, которым нужно было собрать установку для полимеризации пластика. Пользуясь заводскими мощностями и собственной смекалкой собрал простой и функциональный аппарат. Далее предложили дополнительный заработок, от которого трудно было отказаться — самому делать детские пластинки. Когда освоил их изготовление, решил замахнуться на что-то посерьезнее — элайнеры и шаблоны. Количество пациентов за первые два года так выросло, что пришлось отказаться от работы на заводе, и это переросло в стартап. Но главный смысл в том, что после многолетнего опыта работы технологом не так принципиально, в какой отрасли обеспечивать качество и точность. Элайнеры — это полностью инженерный продукт. Большинство врачей, к сожалению, совершенно не понимают, как они работают. Некоторые просто соглашаются работать, видя результат. А принцип работы довольно прост: элайнер работает за счет минимального заложенного смещения зуба, под действием силы упругой деформации перемещая его по нужной траектории», — рассказывает Иван.

Помимо 3D-печати в работе Ивана используются и технологии 3D-сканирования: имеющийся в наличии 3D-сканер EinScan Pro от Shining 3D со своими задачами справляется, но для новых заказов проще отправлять пациентов в клиники, оснащенные высокоточными интраоральными сканерами 3shape. От лазерных стереолитографических 3D-принтеров (SLA) Иван в итоге отказался — слишком много с ними мороки в обслуживании. На смену пришли более удобные и точные системы по технологии ЖК-масочной стереолитографии (MSLA).

«Особенно после появления пиксельного сглаживания на материнских платах Chitu потребность в SLA-печати пропала совершенно. И материальная база сильно шагнула вперед: современный ассортимент стоматологических и инженерных фотополимеров позволяет найти решения почти любой задачи, уйти от классических способов производства — литья и фрезерования», — поясняет Иван.

Первым был отечественный принтер RK-1. Приобретался он специально для стоматологии из-за высокого разрешения лазерного диода. Далее, просто для знакомства с FDM-технологией и 3D-печати нужной оснастки появился самосборный Ultimaker, но и его приходилось запускать в работу во время ремонта и обслуживания RK-1. Следующим стал 3D-принтер Wanhao D7+, но оказалось, что скромного рабочего объема не хватает для большого потока пациентов, да и возиться с контролем уровня фотополимера и настройкой режимов надоело. Это привело к покупке Formlabs Form 2, но и тут выявились недостатки: отсутствие настройки режимов, что ведет к потере точности при деградации гальванометра, а также неудачная оптика с перспективными искажениями. Тогда-то Иван и вернулся к MSLA 3D-принтерам, выбрав Hardlight Sirius. Интерес возник на почве комплектации 3D-принтера новым на тот момент выпрямляющим светодиодным массивом ParaLED. Со временем парк оборудования пополнился «Сириусами» разных размеров и разрешений, заодно Иван присматривается к еще одному направлению — цифровой проекторной стереолитографии (DLP).

«У каждого 3D-принтера есть свои плюсы и минусы. У RK-1 главной проблемой было то, что в момент запуска продаж принтера был слишком маленький рынок фотополимерных смол. Приходилось брать что есть и довольно кропотливо подбирать режимы печати. Также, явным минусом является низкий ресурс оптики. С Wanhao мне повезло, так как приобрел крайнюю версию, в которой уже исправили все ошибки, и у меня к принтеру нареканий особых нет. Единственное, это необходимость калибровки масштабирования и добавления линзы Френеля для точной печати. После замены диода на ParaLED нареканий вообще не осталось. Минус Form 2 такой же — низкая точность, нужно так же проводить калибровку масштабирования. Для тех, кто возмутился прочитанным: напечатанная на Form 2 с отмасштабированными осями модель совпала с электронной моделью, а лечение на элайнерах стало давать стопроцентный результат. В работе с Sirius пока каких-то серьезных проблем не выявил», — рассказывает Иван.

«Поскольку 3D-печатью на заказ я не занимаюсь, а работаю только со стоматологией, то ценообразование полностью зависит от конъюнктуры рынка. Но все равно, таблицы с расчетами у меня есть. Они учитывают полную экономику — себестоимость, электроэнергию, амортизацию оборудования, время. Считаю цену печати мастер-модели под элайнер, цену термоформования, цену вырезки элайнера, но окончательную цену все равно формирую по рыночным реалиям», — рассказывает Иван.

«Главное конкурентное преимущество — это полный контроль над процессом за счет высокой дискретности процесса. Для сравнения, чтобы добиться такого же результата на брекетах пришлось бы использовать много дополнительных конструкций, вживляющихся в кость для получения контроля над вектором действующих сил. За семь лет работы на элайнерах вылечено около двухсот пациентов, в работе находятся еще около ста, проведены двадцать девять операций по имплантации. Каждый год количество заказов растет. На текущий момент я напечатал почти девять тысяч челюстей. Самое приятное — когда поначалу врачи просили приходить к ним на прием и показывать презентации с разработанными планами лечения, а пациенты, видя какими ровными будут их улыбки, начинали рыдать от счастья. Это непередаваемые эмоции — знать, что твой труд настолько высоко оценивается», — поясняет Иван.

На 3Dtoday Fest Иван покажет полную линейку напечатанных по технологии ЖК-масочной стереолитографии мастер-моделей под элайнеры, макет хирургического шаблона с мастер-моделью и напечатанную КТ пациента, а также выступит на конференции фестиваля с докладом «Выбор оптимальных режимов фотополимерной печати и контроль качества печатаемых деталей».