CAD/CAM 2020

Mit der Entwicklung der oxidischen Hochleistungskeramik Zirkonoxid für die dentale Anwendung etablierte sich die CAD/CAM-Technologie auch im zahntechnischen Labor. Und wieder waren es Forscher von der Universität Zürich, die hier einen Meilenstein setzten. Prof. Dr. Peter Schärer entwickelte zusammen mit Prof. Dr. Ludwig Gauckler ein völlig neues Verfahren zur Herstellung von Kronen- und Brückenzahnersatz aus Zirkonoxid. Zusammen mit einem Experten-Team gelang es beiden im Jahre 1998, das sogenannte DCM-Verfahren (DCM = Direct Ceramic Machining) erstmals einzusetzen. Dabei wurden Restaurationen aus Zirkonoxid in einem vorgesinterten Stadium (Weißling) mittels CAD/CAM-Technologie bearbeitet und anschließend dichtgesintert (Abb. 1). Damit war es erstmals möglich, Zirkonoxid schonend und extrem wirtschaftlich zu bearbeiten.

Diese Entwicklung läutete letztendlich den Siegeszug von Zirkonoxid als Restaurationsmaterial und vor allem auch den breiten Durchbruch der CAD/CAM-Technologie ein (Abb. 2). Nicht zuletzt aus diesen beiden Entwicklungen resultiert der „Digitale Workflow“, so wie wir in heute kennen. Inzwischen ist es für Zahnarzt und Zahntechniker selbstverständlich, dass die mit dem Intraoralscanner gewonnenen Daten online an das zahntechnische Labor gesendet werden und dort eine Vielzahl von Indikationen durch digitale Herstellungswege abgedeckt werden. Neben der klassischen subtraktiven Bearbeitung mit CNC-Fräsmaschinen ziehen zunehmend die additiven Verfahren die Aufmerksamkeit auf sich. Allerdings wird der 3D-Druck die CNC-Fertigung nicht verdrängen. Beide Technologien haben ihre Stärken.

Die Kombination aus additiven und subtraktiven Herstellungswegen kann dabei die Vorteile bündeln und so hochqualitative Produkte bei gleichzeitig konkurrenzfähigem Preis ermöglichen. Die Entwicklungsgeschwindigkeit bei den 3D-Druck-Systemen ist enorm. Neben der Steigerung der Baugeschwindigkeit und der Erhöhung der Präzision der Bauteile bildet die Entwicklung neuer Bautechnologien einen äußerst spannenden Teil im Bereich der Additiven Fertigung.

Graphische 3D-Farbmodelle beispielsweise ermöglichen es erstmals, die Farbinformation des Patienten im digitalen Workflow in ein physisches Modell zu übertragen. Der Einstieg in die virtuelle Welt erfolgt hierbei durch die digitale Abformung mit dem Intraoralscanner (Abb. 3 und 4), der Ausstieg in die reale Welt wird durch den 3D-Drucker ermöglicht (Abb. 5).

Da Farbinformation nicht mit einer analogen Abformung übertragen werden kann, stellt diese digitale Möglichkeit eine sogenannte „Killerapplikation“ dar. Der Mehrwert für den Zahntechniker ist insbesondere bei der Anfertigung von ästhetischem Zahnersatz, wie beispielsweise vollkeramischen Frontzahnkronen, gegeben.

Dass analoge Techniken oftmals in ihrer Effizienz unschlagbar sind, ist allseits bekannt. Deshalb werden diese Verfahren auch weiterhin ein fester Bestandteil in Zahntechnik und Zahnmedizin bleiben. Interessant wird es jedoch, wenn man die Effizienz der digitalen Konstruktion mit der Produktivität der analogen Fertigung kombiniert. Umgesetzt wird diese Strategie erstmals von der Firma DEKEMA (Freilassing), welche die CAD-Konstruktion mit der Presskeramik unter Zuhilfenahme eines 3D-Druckverfahrens kombiniert. Nach der digitalen Konstruktion der Versorgungen (Abb. 6) werden diese virtuell an einen Muffelformer angestiftet und anschließend inklusive Presskanal additiv hergestellt (Abb. 7 und 8). Dabei können zwei Bauplattformen mit jeweils drei Pressstempeln gleichzeitig gebaut werden. Nach dem Bauprozess und dem Säubern der Bauteile können diese umgehend eingebettet, aufgeheizt und gepresst werden (Abb. 9 bis 11).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Im Bereich der Fertigung von Kronen- und Brückengerüsten aus NEM-Legierungen hat die Additive Fertigung inzwischen einen stabilen Marktanteil erlangt. Lasersintern von CoCr-Legierungen ist „Stand der Technik“. Anders stellt sich die Situation des 3D-Druckes bei keramischen Materialien dar. Hier sind wir noch ganz am Anfang. Erste Prototypen konnten auf der vergangenen IDS bestaunt werden. Die Firma Lithoz aus Wien kann mithilfe eines patentierten Verfahrens Restaurationen aus Zirkonoxid additiv herstellen (Abb. 12 und 13). Die Ergebnisse sind sehr vielversprechend. Insbesondere die sehr glatten Oberflächen und die extrem detaillierte Wiedergabe der Daten im Kronenrandbereich und den Kauflächen zeichnen diesen Fertigungsweg aus. Das zukünftige Potential von additiv gefertigten Zirkonoxid-Restaurationen erscheint enorm – ist man doch beim 3D-Druck in der Lage, die Eigenschaften des Bauteiles während des Bauprozesses individuell zu beeinflussen, während bei Fräsrohlingen für die CNC-Fertigung diese Eigenschaften bereits vom Hersteller vordeterminiert werden und damit nur in einem eingeschränkten Rahmen verändert werden können.