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Zahntechnik
CAD/CAM


CAD/CAM 2020

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Mehr als 20 Jahre CAD/CAM-Technologie im Dentalbereich haben das Berufsbild des Zahntechnikers aber auch des Zahnarztes deutlich verändert. Schon Mitte der achtziger Jahre prägten Prof. Dr. Dr. Werner Mörmann und der Elektroingenieur Dr. Marco Brandestini mit der Entwicklung des CEREC-Systems wesentlich die digitale Entwicklung in der Zahnheilkunde.

Dabei wurde der vollständige digitale Workflow von der Datenerfassung über die Datenverarbeitung bis hin zur Fertigung der Restauration abgebildet. Am Anfang war also tatsächlich die sogenannte „Chairside“-Fertigung wegweisend. Der übersichtliche, schnelle und einfache Workflow führte letztendlich zum großen Erfolg dieses Fertigungsweges.

  • Abb. 1: Zirkonoxid hat in den letzten 20 Jahren die Zahntechnik erheblich verändert und die CAD/CAM-Technologie im Dentalbereich stark verbreitet.

  • Abb. 1: Zirkonoxid hat in den letzten 20 Jahren die Zahntechnik erheblich verändert und die CAD/CAM-Technologie im Dentalbereich stark verbreitet.
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.

Durchbruch der CAD/CAM-Technologie

  • Abb. 2: Die Fertigung mittels CNC-Fräsmaschinen ist inzwischen ein fester Bestandteil in den Zahntechnischen Laboren.

  • Abb. 2: Die Fertigung mittels CNC-Fräsmaschinen ist inzwischen ein fester Bestandteil in den Zahntechnischen Laboren.
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.

  • Abb. 3 und 4: Der Einstieg in die virtuelle dentale Welt erfolgt mit dem Intraoralen 3D-Scanner. Neben den Oberflächendaten sind moderne IO-Scanner in der Lage, beispielsweise die geometriebezogene Farbe der Mundsituation aufzunehmen.

  • Abb. 3 und 4: Der Einstieg in die virtuelle dentale Welt erfolgt mit dem Intraoralen 3D-Scanner. Neben den Oberflächendaten sind moderne IO-Scanner in der Lage, beispielsweise die geometriebezogene Farbe der Mundsituation aufzunehmen.
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.

  • Abb. 4

  • Abb. 4
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).

  • Abb. 5: Mithilfe von Modelbuilder-Software und Multimaterial-3D-Druckern können graphische 3D-Modelle hergestellt werden, die dem Zahntechniker Farbinformationen im Meistermodell liefern und so einen erheblichen Informations-Mehrwert bieten (Modell gedruckt von 3Dmedicalprint, A-Lenzing).

  • Abb. 5: Mithilfe von Modelbuilder-Software und Multimaterial-3D-Druckern können graphische 3D-Modelle hergestellt werden, die dem Zahntechniker Farbinformationen im Meistermodell liefern und so einen erheblichen Informations-Mehrwert bieten (Modell gedruckt von 3Dmedicalprint, A-Lenzing).
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.

 

Kombination von digital und analog

  • Abb. 6–11: Das hochinnovative trix™-System (Dekema, D-Freilassing) bildet erstmals den kompletten Press-Workflow digital ab. Dabei wird die CAD-Konstruktion intelligent mit dem 3D-Druck und der klassischen analogen Presstechnologie kombiniert.

  • Abb. 6–11: Das hochinnovative trix™-System (Dekema, D-Freilassing) bildet erstmals den kompletten Press-Workflow digital ab. Dabei wird die CAD-Konstruktion intelligent mit dem 3D-Druck und der klassischen analogen Presstechnologie kombiniert.
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
  • Abb. 7

  • Abb. 7
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).

 

 

 

  • Abb. 8

  • Abb. 8

 

 

 

 

  • Abb. 9

  • Abb. 9

 

 

 

 

  • Abb. 10

  • Abb. 10

 

 

 

 

  • Abb. 11

  • Abb. 11

 

 

  • Abb. 12: Lithoz (A-Wien) ermöglicht erstmals den 3D-Druck von Zirkonoxid-Restaurationen. Die extrem detaillierte Wiedergabe der Daten im Kronenrandbereich und den Kauflächen zeichnen diesen Fertigungsweg aus.

  • Abb. 12: Lithoz (A-Wien) ermöglicht erstmals den 3D-Druck von Zirkonoxid-Restaurationen. Die extrem detaillierte Wiedergabe der Daten im Kronenrandbereich und den Kauflächen zeichnen diesen Fertigungsweg aus.
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
  • Abb. 13: Die drei Stadien einer additiv gefertigten Krone aus Zirkonoxid: Grünling – Weißling – dichtgesinterte Krone nach dem Malfarben- und Glasurmassebrand.

  • Abb. 13: Die drei Stadien einer additiv gefertigten Krone aus Zirkonoxid: Grünling – Weißling – dichtgesinterte Krone nach dem Malfarben- und Glasurmassebrand.
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.

 

Fazit

Die Herstellung von Zahnersatz mit Hilfe der CAD/CAM-Technologie bildet einen festen Bestandteil in Labor und Praxis. Additive Verfahren gewinnen zunehmend an Bedeutung und ergänzen dabei sowohl die subtraktiven Technologien als auch die klassischen analogen Herstellungsverfahren, welche in ihrer Effizienz oftmals unschlagbar sind. Die Anforderungen an Zahnärzte und Zahntechniker nehmen dabei stetig zu, sodass das „lebenslange Lernen“ ein wesentlicher Baustein für den zukünftigen Erfolg von Labor und Praxis bilden wird.


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