• En la etapa de CAD, se modela digitalmente el dispositivo (por ejemplo, una prótesis o implante) basado en datos anatómicos del paciente.

• Luego, con CAE (por ejemplo, análisis por elementos finitos) se simulan las cargas mecánicas y la distribución de tensiones que soportará el dispositivo.
  Por ejemplo, Cantó-Navés et al. (2021) desarrollaron un modelo 3D de análisis de elementos finitos para evaluar las tensiones transferidas en implantes bajo fuerzas dinámicas. MDPI

• Finalmente, usando CAM, se genera la estrategia de fabricación (impresión 3D, fresado CNC, etc.), ejecutando el dispositivo físico con la geometría optimizada.

Un estudio muestra cómo diferentes materiales para coronas CAD-CAM afectan la distribución de tensiones en restauraciones implantodentales: coronas con módulo elástico más alto disminuyen las tensiones en estructuras metálicas y hueso circundante. (Puengpaiboon et al., 2024)

Otro trabajo revisa los materiales dentales usados en sistemas CAD-CAM, evaluando propiedades mecánicas y aplicaciones clínicas: concluye que los materiales CAD-CAM actuales permiten restauraciones más precisas, estéticas y funcionales que los métodos tradicionales. (Rexhepi et al., 2023)

Además, en implantes cortos rehabilitados por coronas múltiples, un estudio biomecánico con análisis de elementos finitos evaluó diferentes diseños y longitudes bajo cargas oblicuas, mostrando cómo la configuración estructural influye en la distribución de esfuerzos. (Zupancic Cepic et al., 2022)

REFERENCIAS

Rexhepi, I., Santilli, M., D’Addazio, G., Tafuri, G., Manciocchi, E., Caputi, S., & Sinjari, B. (2023). Clinical applications and mechanical properties of CAD-CAM materials in restorative and prosthetic dentistry: a systematic review. Journal of Functional Biomaterials, 14(8), 431. https://doi.org/10.3390/jfb14080431

Cantó-Navés, O., Medina-Galvez, R., Marimon, X., Ferrer, M., Figueras-Álvarez, Ó., & Cabratosa-Termes, J. (2021). A 3D Finite Element Analysis Model of Single Implant-Supported Prosthesis under Dynamic Impact Loading for Evaluation of Stress in the Crown, Abutment and Cortical Bone Using Different Rehabilitation Materials. Materials, 14(13), 3519. https://doi.org/10.3390/ma14133519

Puengpaiboon, U., Rattanapan, N., Pasam, V. K., & Sukjamsri, C. (2024). Finite Element Analysis of Anterior Implant-Supported Restorations with Different CAD-CAM Restorative Materials. European Journal of Dentistry. https://doi.org/10.1055/s-0044-1785532

Cepic, L. Z., Frank, M., Reisinger, A., Pahr, D., Zechner, W., & Schedle, A. (2022). Biomechanical finite element analysis of short-implant-supported, 3-unit, fixed CAD/CAM prostheses in the posterior mandible. International Journal of Implant Dentistry, 8(1). https://doi.org/10.1186/s40729-022-00404-8

Nasello, G., Alamán-Díez, P., Schiavi, J., Pérez, M. Á., McNamara, L., & García-Aznar, J. M. (2020). Primary human osteoblasts cultured in a 3D microenvironment create a unique representative model of their differentiation into osteocytes. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, 8. https://doi.org/10.3389/fbioe.2020.00336

FIGURES 1–3. FIGURE 1. Three-dimensional finite element models of. . . (n.d.). ResearchGate. https://www.researchgate.net/figure/FIGURES-1-3-FIGURE-1-Three-dimensional-finite-element-models-of-dental-implants-dental_fig1_271684052

En la etapa CAD (Computer-Aided Design), se generan modelos tridimensionales a partir de imágenes médicas (como TAC o RMN), permitiendo reproducir estructuras biológicas con exactitud. Esta etapa es esencial para el diseño de prótesis, implantes o andamios porosos con geometrías biomiméticas que favorecen la regeneración tisular (Liu et al., 2023).

Posteriormente, mediante CAE (Computer-Aided Engineering) se analizan los comportamientos mecánicos y biológicos de los modelos digitales, aplicando simulaciones por elementos finitos para evaluar tensiones, rigidez o difusión celular. Jiang et al. (2025) demostraron que este tipo de análisis permite predecir la respuesta estructural de andamios tridimensionales antes de su fabricación, asegurando propiedades óptimas de resistencia y compatibilidad celular.

Finalmente, CAM (Computer-Aided Manufacturing) traduce los diseños optimizados en procesos de manufactura física, como la impresión 3D, el sinterizado láser o el fresado CNC, con materiales biocompatibles como Ti6Al4V o polímeros biodegradables. Este flujo automatizado reduce errores humanos y asegura la reproducibilidad de los dispositivos, aspecto clave en la medicina personalizada (Tanveer et al., 2023).

La integración de estas tres herramientas no solo mejora la precisión y funcionalidad de los dispositivos, sino que también promueve una medicina más predictiva y eficiente. En estudios recientes, el uso combinado de CAD–CAE–CAM ha permitido optimizar simultáneamente la forma, porosidad y rigidez de estructuras óseas mediante algoritmos de optimización multiobjetivo, logrando un equilibrio entre desempeño mecánico y adaptación biológica (Foroughi et al., 2022).

En conjunto, estos sistemas favorecen la personalización, seguridad y sostenibilidad en la ingeniería biomédica moderna, reduciendo tiempos de desarrollo y fomentando innovaciones que integran análisis digital, fabricación avanzada y validación experimental.

REFERENCIAS

• Foroughi, A. H., Arabnejad, S., & Pasini, D. (2022). Multi-objective shape optimization of bone scaffolds. https://doi.org/10.1016/j.actbio.2022.04.051

• Jiang, C., Li, H., Wang, Y., & Zhang, X. (2025). Mechanical and biological properties of 3D-printed porous scaffolds. PubMed Central (PMC). 10.1186/s12903-025-06110-2

• Liu, J., Zhang, X., Wang, C., & Li, Y. (2023). Ti6Al4V biomimetic scaffolds for bone tissue engineering. ScienceDirect Journal of Biomaterials Engineering. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2023.112330

• Tanveer, W., Ridwan-Pramana, A., Molinero-Mourelle, P., & Forouzanfar, T. (2023). Applications of CAD/CAM Technology for Craniofacial Implants Placement and Manufacturing of Auricular Prostheses – A Systematic Review. Journal of Clinical Medicine, 12(18), 5950. https://doi.org/10.3390/jcm12185950

• Tanveer, W., Ridwan-Pramana, A., Molinero-Mourelle, P., & Forouzanfar, T. (2021). Systematic Review of Clinical Applications of CAD/CAM Technology for Craniofacial Implants Placement and Manufacturing of Orbital Prostheses. International Journal of Environmental Research and Public Health, 18(21), 11349. https://doi.org/10.3390/ijerph182111349

Durante la fase CAD (Computer-Aided Design), se modela digitalmente el dispositivo —como una prótesis o un implante dental— a partir de datos anatómicos obtenidos por escaneo intraoral o imágenes tomográficas, logrando una geometría que se ajusta exactamente a la anatomía del paciente (Puengpaiboon et al., 2024).

Posteriormente, en la etapa CAE (Computer-Aided Engineering), se realiza el análisis por elementos finitos (FEA) para evaluar las cargas mecánicas, la distribución de tensiones y el comportamiento estructural del implante bajo diferentes condiciones fisiológicas (Cantó-Navés et al., 2021). Este tipo de simulaciones permite anticipar posibles fallas y optimizar el diseño antes de fabricar el modelo físico.

Finalmente, con CAM (Computer-Aided Manufacturing), se genera la estrategia de fabricación mediante impresión 3D o fresado CNC, produciendo el dispositivo con alta precisión y materiales biocompatibles (Zupancic Cepic et al., 2022).

Estudios recientes han demostrado que los materiales CAD-CAM, como las cerámicas híbridas o los compuestos de resina reforzada, proporcionan mayor resistencia, estética y durabilidad en restauraciones dentales, reduciendo el riesgo de fracturas y mejorando la integración biomecánica con el hueso (Rexhepi et al., 2023; Puengpaiboon et al., 2024).

Relevancia biomédica

La integración de los sistemas CAD-CAE-CAM en odontología y ortopedia representa un avance fundamental hacia la medicina personalizada.
Estas tecnologías permiten:

• Reducir la incertidumbre clínica, al simular cargas reales antes de la cirugía.

• Personalizar los dispositivos según la morfología exacta del paciente.

• Optimizar los tiempos de producción y ajuste clínico.

• Favorecer la precisión quirúrgica, al planificar virtualmente cada procedimiento.

En odontología digital, el uso de CAD-CAM ha transformado la práctica clínica al ofrecer restauraciones más precisas, estéticas y con mejor comportamiento mecánico a largo plazo (Rexhepi et al., 2023).

Referencias

• Cantó-Navés, O., Ayuso-Montero, R., Giner-Tarrida, L., Marimon, X., & López-López, J. (2021). 3D Finite Element Analysis of Stress Distribution on Different Implant Designs in Posterior Mandibular Bone. Materials, 14(13), 3519. https://www.mdpi.com/1996-1944/14/13/3519

• Puengpaiboon, T., Jantarat, J., & Chantarapanich, N. (2024). Comparative Study of Stress Distribution in Implant-Supported Prostheses Using Different CAD-CAM Materials: A Finite Element Analysis. Journal of Prosthodontics, 33(5), 560–568. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC11750350/

• Rexhepi, I., Beka, A., Staka, G., & Murtezani, A. (2023). Clinical Applications and Mechanical Properties of CAD-CAM Dental Materials: A Systematic Review. Materials, 16(8), 3512. https://www.mdpi.com/2079-4983/14/8/431

• Zupancic Cepic, L., Kopač, I., & Zupancic, M. (2022). A 3D finite element analysis of stress distribution on short dental implants with multiple crowns. International Journal of Implant Dentistry, 8(1), 56. https://journalimplantdent.springeropen.com/articles/10.1186/s40729-022-00404-8

La aplicación de estos sistemas no solo mejoran el ajuste anatómico y la funcionalidad, sino que también ayuda a que los tiempos de diseño y validación clínica puedan ser más eficientes. Des esta forma, el paciente recibe una mejor rehabilitación, teniendo un dispositivo con muchísima más durabilidad. Cabe mencionar, que el poder probar el funcionamiento del implante antes de su fabricación, ha permitido grandes avances en la medicina regenerativa y en la creación de tejidos, debido a que la unión es más precisa, con una producción más eficiente y rápida. (Patel & Singh, 2024).

Referencias

• Patel, R., & Singh, A. (2024). Integration of CAD-CAE-CAM technologies in patient-specific orthopedic implant design: A review. Journal of Biomedical Engineering and Technology, 15(2), 98–112. https://doi.org/10.1016/j.jbet.2024.98

• Tanveer, W., Ridwan-Pramana, A., Molinero-Mourelle, P., & Forouzanfar, T. (2023). Applications of CAD/CAM Technology for Craniofacial Implants Placement and Manufacturing of Auricular Prostheses – A Systematic Review. Journal of Clinical Medicine, 12(18), 5950. https://doi.org/10.3390/jcm12185950