Digitalisierung in der Zahntechnik

Die Zahnlabore stehen vor einem digitalen Umbruch: Bislang war handwerklich gegossener, gefräster und veredelter Zahnersatz das klassische Produkt der Zahntechniker für den Zahnarzt. Zunehmend werden nun lasergeschmolzene Implantate, Abutments, Kronen und Brücken in der Zahnheilkunde eingesetzt. Das Fertigungszentrum Fresdental in Spanien ist ein Beispiel für die digitale Industrialisierung in der Dentaltechnik, die die Methoden in der Odontologie zukünftig prägt und verändert.

Fresdental ist ein Fertigungszentrum zur industriellen Herstellung von Implantaten, Brücken und Kronen. Im Jahr 1999 wurde es in der Nähe von Alicante gegründet. Als Dienstleister für Dentallabore fertigt das Unternehmen Zahnersatz sehr schnell und maßgeschneidert. Die Stärke von Fresdental sind Implantate, die rund 70 Prozent des Umsatzes ausmachen. In einer spezialisierten Datenbank, der „Implantatebibliothek“, wird dieser Erfahrungsschatz dokumentiert und fortgeschrieben. Über 240 Zahnlabore werden auf der Iberischen Halbinsel und in Südamerika beliefert. Zum Einsatz kommen konventionelle Verfahren, wie die Herstellung von Zahnersatz auf 3-achsigen DSC-Fräsmaschinen, und seit 2005 auch CAD/CAM-Technologien, wie das Laserschmelzen von Metallen. Zudem unterstützt Fresdental Dentallabore bei der Herstellung von 3D-Modellen für Interoral-Scanner.

Wirtschaftlichkeit und Qualität vereint

Von insgesamt 11 Fertigungsanlagen auf der 840 m2 großen Produktionsfläche sind bereits zwei Anlagen aus der digitalen Welt: „Die zwei Laserschmelzanlagen Mlab cusing von Concept Laser sind Ausdruck des zunehmenden Einsatzes moderner CAD/CAM-Technik in der Dentaltechnik“, erläutert Francisco Perez Carrio, Fachtechniker für Zahnersatz bei Fresdental. In Spanien sei die CAD/CAM-Technik in der Odontologie früh angekommen. Die Gründe sind für ihn klar: Günstigerer Produktpreis, parallele Fertigung von Zahnersatz in einem Baujob auf einer Bauplatte und die hohe Aufbaugeschwindigkeit bis zum Endprodukt sind seine Kernargumente.

Aber auch beim Energieeinsatz, der Wiederverwendung des Materials, der Einsparung von Werkzeugen in der Fertigung sowie beim Thema Personalaufwand kann das Laserschmelzen punkten. „Wir können konkret mehr Dentalprodukte mit weniger Mitarbeitern herstellen“, so Perez Carrio: „Gegenüber der klassischen Kalkulation eines handwerklich orientierten Dentallabors ist die digitale Fertigung enorm wirtschaftlich und bietet auch noch qualitative Vorteile. Der Herstellungspreis eines durchschnittlichen Zahnersatzes liegt bei ca. 20 Euro – dank des Einsatzes des Lasercusing-Verfahrens sinkt er auf knapp unter 10 Euro. Wir sprechen also mindestens von einer Halbierung des Preises. Als industrielles Fertigungszentrum sehen wir uns als Dienstleister der Wahl und als verlängerte Werkbank für Dentallabore. Das Laserschmelzen mit Metallen ist logischer Ausdruck der Digitalisierung in der Fertigung, mit dem sich die höchsten Qualitätsstandards erzielen lassen. Die digitale Zukunft ist nicht vom Laserschmelzen zu trennen.“

Hohe Passgenauigkeit und filigrane Konstruktionen

Fresdental spezialisierte sich früh auf sehr komplexe Geometrien. Gerade hier, bei Konstruktionen mit hohen Spannweiten oder auch Implantaten, die kieferorthopädisch eingebettet werden müssen, kann das formungebundene Verfahren punkten. „Hinsichtlich Passgenauigkeit, Geometriefreiheit oder filigraneren Klammern ergeben sich neue Möglichkeiten für Zahntechniker und Zahnärzte“, erläutert Perez Carrio: „Grundsätzlich werden Konstruktionen möglich, die für den Patienten mehr Verwendungsnutzen ergeben. Die generativ hergestellten Konstruktionen sind konventionell hergestelltem Zahnersatz in Leistung oder Nutzzeit überlegen.“

Die generative Struktur ermöglicht sichere Keramikverblendungen, z. B. mit innovativer Verblendkeramik. Oberflächenfehler des Gussverfahrens, wie Lunker, entfallen ohnehin beim Laserschmelzen. Durch Rapid Manufacturing-Verfahren, wie dem Laserschmelzen, kann das Labor je nach Anforderung des Zahnersatzes auf die jeweils funktional, wie wirtschaftlich beste Lösung für einen Zahnersatz, als Krone und Brücke, Gerüst, Abutment, Primär- und Sekundärteil oder Implantat-Supra-Konstruktion, zurückgreifen.

Kontrolle aller Prozessparameter

Das Material wird je nach Anwendungsfall ausgewählt. Der Trend geht zu flexibel einsetzbaren, transparenten und zahnfarbenen Materialien. Das Lasercusing-Verfahren ermöglicht es, Käppchen, Brückengerüste, Modellgussteile, Abutments sowie Primär- und Sekundärteile aus Pulver wirtschaftlich herzustellen. Neben der maschinellen Technik ist das eingesetzte Legierungspulver für ein hochwertiges prothetisches Gerüst von elementarer Bedeutung: Zusammensetzung, Pulverform, Korngröße sowie Korngrößenverteilung bestimmen Qualität und Präzision der so hergestellten Teile. „Uns ist es wichtig, auf alle Prozessparameter im Bauprozess Einfluss nehmen zu können“, sagt Carrio, „denn so ist es möglich, die Geometrie, aber auch vor allem die Dichte, die Steifigkeit und die Elastizität beziehungsweise E-Module des Endprodukts zu definieren, und wie gewünscht zu fertigen.“ Ein anderer Aspekt sind Kombinationen aus Modul- bzw. Mehrkomponentenbauweise. Dabei kommen Basiskörper, die in den Kiefer implantiert werden, als Primärteile zum Einsatz. Hierauf kommt ein generativ gefertigter Grundkörper, der konstruktiv eine Keramikverblendung, zum Beispiel aus Heraceram, sicher und langlebig als Sekundärteil aufnimmt. Fertigungsbetriebe wie Fresdental verfügen als Pioniere in Fertigungstechnologien über langjährige Erfahrung und gelten als digitaler Knowhow- Träger im Orthodontie-Sektor.

Zauberwort: Entspannungsstrategien

Mit der optimalen Fertigungstechnik können z. B. Brücken mit mehr als 10 Gliedern nicht nur spannungsfrei in einem Fertigungsschritt hergestellt werden, sondern sie können in stark beanspruchten Bereichen verstärkt ausgelegt werden – etwa in freitragenden Bereichen, in Randzonen oder bei den Elastizitäten von Klammern. Im Modellguss ist dies nicht immer optimal zu lösen. Spannungen der Konstruktion werden durch Wärmebehandlung reduziert. Das gilt auch für Spannungen, die auftreten, wenn die Rohlinge zur kosmetischen Beschichtung in den Keramikofen kommen. „Methoden zur Spannungsreduktion sind vielfältig, auch wenn derzeit noch Schulungsbedarf besteht“, ergänzt Perez Carrio.

Zukunftstrend: Digitale Prozesskette

Eine durchgehend digitale Prozesskette ist der nächste Schritt des Laserschmelzens in der Dentaltechnik. Inter- oral-Scanner gehören daher logischerweise zum Engagement von Fresdental. Der Grund ist einfach: Interoral-Scanner, die beim Zahnarzt digitale Primärdaten generieren, können digital zur Generierung von STL-Konstruktionsdaten genutzt werden. „Die durchgehende digitale Prozesskette, vom Patienten bis hin zum Dentalprodukt, wird die Datenmigration qualitativ und zeitlich beschleunigen“, ist Carrio überzeugt. „Interoral-Scanner beim Zahnarzt werden bald ein Standard sein. Das Laserschmelzen mit Metallen ist logischer Ausdruck der Digitalisierung in der Fertigung. Die digitale Zukunft ist nicht vom Laserschmelzen zu trennen.“

Concept Laser GmbH www.concept-laser.de

Fresdental Innovatión y Manufacturas S.L. www.fresdental.es

Lasercusing

Mit dem Lasercusing-Verfahren werden mechanisch und thermisch belastbare metallische Bauteile mit hoher Präzision erstellt. Zum Einsatz kommen je nach Anwendung Edel- und Werkzeugstähle, Aluminium- oder Titanlegierungen, nickelbasierte Superlegierungen, Kobalt-Chrom-Legierungen oder auch Edelmetalle wie Gold- oder Silberlegierungen. Dabei wird feines pulverförmiges Metall durch einen hochenergetischen Faserlaser lokal aufgeschmolzen. Nach dem Erkalten verfestigt sich das Material. Die Bauteilkontur wird durch Ablenkung des Laserstrahls mittels einer Spiegelablenkeinheit (Scanner) erzeugt. Der Aufbau des Bauteils erfolgt Schicht für Schicht (mit einer Schichtstärke von 15 – 150 μm) durch Absenkung des Bauraumbodens, Neuauftrag von Pulver und erneutem Schmelzen.

Die Besonderheit der Anlagen von Concept Laser ist eine stochastische Ansteuerung der Slice-Segmente (auch „Islands“ genannt), die sukzessive abgearbeitet werden. Das patentierte Verfahren sorgt laut Hersteller für eine signifikante Reduktion von Spannungen bei der Herstellung von sehr großen Bauteilen.

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