Funktion


Mein neuer Weg zum Funktionslöffel

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Die Herstellung von individuellen Löffeln und Funktionslöffeln in der Zahntechnik ist eine alltägliche Aufgabe. Doch mittlerweile ist auch dieser Herstellungsprozess digital. Funktionslöffel werden in der CAD-Software verschiedener Anbieter konstruiert und im Anschluss in diversen Druckverfahren gedruckt. Seit vielen Jahren verfolge ich die Entwicklung der Digitalisierung in der Zahntechnik und habe im Jahr 2013 begonnen, mit unterschiedlichen 3D-Drucksystemen zu arbeiten und die Software gängiger Dentalanbieter zu nutzen.

Sowohl für den Druck im FFF- als auch im DLP- und SLA-Verfahren gibt es 3D-Druck-Materialien für Funktionslöffel. Für mich hat sich das FFF-Verfahren als das effektivste herausgestellt. Nach anfänglichen Tests verschiedener Drucker habe ich mich für einen Ultimaker 3D-Drucker entschieden, der für mich unschlagbar verlässlich ist.

Herstellung von Funktionslöffeln im digitalen Workflow

Immer mehr Abformungen erreichten mich auf digitalem Weg, die im Anschluss in druckbare STL-Dateien eines Modells umgewandelt wurden. Vor dem Einsatz der Intraoral-Scans habe ich auf dem physischen Modell die Löffel mit lichthärtendem Löffelmaterial hergestellt. Digital wurde der Weg einer Implantat- oder Kombi-Arbeit erst durch den Scan des Modells und den Import der Datei in die CAD-Software zur Konstruktion der Krone.

Die Herangehensweise sollte jedoch für das Modell und den Löffel digital werden. Der digitale Weg ist ein Zusammenspiel von Hardware, Software, Material, Schulung und Service. In Zusammenarbeit mit der Dental 3D Agency haben wir diesen digitalen Weg, sozusagen ein Eco-System, für die Herstellung von Funktionslöffeln erstellt.

  • Abb. 1: Mit TrayFill gedruckter Funktionslöffel auf dem Ulitmaker 2+ connect.

  • Abb. 1: Mit TrayFill gedruckter Funktionslöffel auf dem Ulitmaker 2+ connect.
    © Jens Neubarth
Unser Ziel war es, einen Funktionslöffel ohne viel Nacharbeit herzustellen. Er sollte sterilisierbar sein und einen Medizinproduktegrad aufweisen, um den gesetzlichen Anforderungen Rechnung zu tragen. Mit dem Ultimaker Drucker habe ich die Hardware seit mehreren Jahren im Einsatz (Abb. 1). Für den Druck meiner CAD-Konstruktionen nutze ich neuerdings den Ultimaker 2+ connect.

Der Drucker hat, wie es bei Ultimaker Usus ist, eine kostenlose Slicing-Software. Die Objekte können auf der Druckplattform skaliert, rotiert und verschoben werden. Vor dem Druck kann ich mir in der Vorschau den Aufbau der einzelnen Schichten anschauen.

Den Druckauftrag kann ich per LAN, W-LAN oder auch mit einem USB-Stick an den Drucker weiterleiten. Ganz besonders einfach und intuitiv lässt sich der Drucker über das Touch Display bedienen.

Blender for dental: kostengünstige Alternative zu herkömmlicher CAD-Software

Aus Kostengründen habe ich mich gegen die Aufrüstung eines digitalen Arbeitsplatzes und für ein Update durch eine aktuelle Version meiner CAD-Software zuzüglich Modell- Modulen und Serviceleistung entschieden. Auf der Suche nach einer geeigneten Software bin ich auf die Open Source Software Blender aufmerksam geworden, mit der ich nun 7 Jahre arbeite.

  • Abb. 2: Fertiges Design eines individuellen Löffels in blender for dental.

  • Abb. 2: Fertiges Design eines individuellen Löffels in blender for dental.
    © Jens Neubarth
Insbesondere Stegarbeiten, die in der Standardsoftware nicht darzustellen sind, designe ich hiermit. Mit der Blender Software und den nötigen Add-ons von blenderfordental. com habe ich meinen neuen Weg zum Funktionslöffel gefunden (Abb. 2).

Die dentale Softwarelösung von „blender for dental“ erfordert immer das Grundmodul „ModelBuilder“. Mit dem Basis- oder Grundmodul wird nach dem Import der Scan-Dateien sehr schnell ein geschlossenes Modell hergestellt. Im Gegensatz zu gängigen CAD-Systemen kann ich das Modell nicht nur mit den von der Software vorgegebenen Standardeinstellungen sondern auch individuell verändern, so können z. B. Zylinder dem Modell zugefügt werden, die als Platzhalter für Abformpfosten dienen.

Das Add-on-Modul Tray-Designer ermöglicht, auf dem CAD-Modell einen individuellen Löffel zu konstruieren. Nach etwas Übung benötige ich hierfür lediglich 6 bis 8 Minuten Zeit.

Das Modell wird ausgeblockt und der Löffel eingezeichnet. Dann lege ich das Modell in die gewünschte Stärke hohl und erstelle den Löffel in meiner bevorzugten Wandstärke. Im Anschluss wird der Löffel beschnitten und ich gebe ihm einen definierten Rand.

Der Löffelgriff ist individuell anpassbar. Eigene Löffeldesigns sowie Gesichtsbogenanschlüsse sind importierbar. Ich habe mir eigene Löffelgriffe in Blender konstruiert, mit unserem Logo versehen und in die Bibliothek importiert.

Je nach Kundenwunsch können die Löffel auch perforiert werden. Den Löffel und den Griff drucke ich aus Stabilitätsgründen mit einer 100%igen Füllung und auch mit einem kompakten Löffelgriff. Hier wäre es kontraproduktiv, an Material und Zeit sparen zu wollen.

TrayFill: spezielles Filament für den dentalen 3D-Druck von Funktionslöffeln

Als Material nutze ich das TrayFill-Filament. Es hat den Medizinproduktegrad I und ist, nach vorherigem Tempern, im Autoklav sterilisierbar. Das Material gibt es inzwischen in der V2-Version.

Beim Tempern schrumpft das Material. Aus diesem Grund skaliere ich in der Cura-Software den Löffel um +2%. Die Datei wird dann nur noch ausgerichtet, es werden Supports erstellt und für eine gute Adhäsion lasse ich einen Brim erstellen.

  • Abb. 3: Ausgerichteter individueller Löffel in der cura Software.

  • Abb. 3: Ausgerichteter individueller Löffel in der cura Software.
    © Jens Neubarth
Der Brim ist eine dünne Schicht aus Linien im ersten Layer und einem Umfang von 17 Bahnen. Diese Schicht gibt dem Löffel die nötige Stabilität für einen aufrechten Druck auf der Druckplattform. Im Anschluss drucke ich mit dem voreingestellten Cura-Profil für das Material TrayFill (Abb. 3).

Der Ultimaker 2+ connect benötigt für den Druck eines individuellen Löffels durchschnittlich 2,5 Stunden. Ich lasse die Löffel aufrecht drucken, um wenig Supportmaterial zu verbrauchen. In dieser Position kann ich zudem die Druckplattform mit 6 Löffeln gleichzeitig bestücken.

Es ist wichtig, ein gutes, dem Material angepasstes Druckbettadhäsiv zu wählen. Die Dental 3D Agency hat für Tray-Fill ein Adhäsiv entwickelt, welches auf die saubere kalte Glasplatte aufgetragen wird. Es sollte dünn und gleichmäßig mit einem Pinsel verstrichen werden.

Nach dem Druck muss die Bauplattform vollständig abkühlen, damit sich die Drucke leicht ablösen lassen. Die Stützstrukturen lassen sich nach dem Tempern ebenfalls einfach ablösen. Die Ansatzpunkte verschleife ich und auch die Ränder werden bei Bedarf mit Sandpapier feingeschliffen.

Sollte es nötig sein, lässt sich der Löffel in der Praxis mit einer groben Fräse bearbeiten. Da es sich hier um einen Thermoplast handelt, ist es naturgemäß wichtig, die Umdrehungen der Fräse entsprechend anzupassen, damit sich keine zu große Hitze durch die Rotation entwickelt.

Die Bearbeitung sollte bei ca. 5.000 U/min. stattfinden. Die fertigen digitalen Modelle kann ich in die gängige Dentalsoftware importieren, um wie gewohnt die Kronen zu fertigen.

Das Ergebnis: eine saubere, unkomplizierte und funktionelle Herstellungsform

In dieser Form habe ich mir ein kostengünstiges Eco-System für die Erstellung von individuellen Löffeln geschaffen. Meine Investition für dieses System kann ich mit ca. 3 Spulen Filament und ca. 100 gedruckten Löffeln wieder erwirtschaften:

Ultimaker 2+ connect
2.050 EUR
B4D Module Model + Tray
100 EUR
3 x TrayFill 750 g
120 EUR
Summe
2.270 EUR

Für einen durchschnittlichen gedruckten Löffel benötige ich 20 g Filament. Mit einer Spule können ca. 35 Löffel gedruckt werden. Ich habe also einen Materialaufwand von 1,14 Euro/Löffel.

In der Abrechnung erhalte ich 23,80 Euro/Löffel. Nach 100 gedruckten Löffeln habe ich meinen finanziellen Einsatz gedeckt. Alles in allem ist diese Form der Herstellung von individuellen und Funktionslöffeln sauber, unkompliziert und funktionell.

Wie bei allen digitalisierten Prozessen bieten mir die Maschinen mehr Zeit und Freiraum im Arbeitsalltag. Die Arbeiten sind wiederholbar und können abgespeichert werden. Mir gefällt es sehr, unabhängig von den üblichen dentalen Softwareherstellern, Materiallieferanten und Maschinenherstellern digital arbeiten zu können.

Zusätzlich zur Herstellungsmöglichkeit von Funktionslöffeln bietet mir die „blender for dental-Software“ noch Module für Implantate, Kronen, Bohrschablonen und Schienen an. Den Ultimaker 2+ connect kann ich zudem für weitere dentale Indikationen, z. B. Situ-Modelle und KFO-Arbeitsmodelle, einsetzen.

Die Materialien der Dental 3D Agency geben mir mehr Freiraum für mein Dentallabor. Diese Eigenständigkeit und Flexibilität ist mir in meinem Arbeitsalltag sehr wichtig. So wird aus einem Drucker auch schon mal eine Reihe von Druckern.

Interessierte erhalten detaillierte Informationen auf dieser Website.


Dental 3D Agency oHG
Kattenpad 1a 
27726 Worpswede
www.dental-3d-agency.de


Abkürzungen

FFF = Fused Filament Fabrication bzw. FDM (Fused Deposition Modeling) = additives Schmelzschichtverfahren bzw. Herstellung mittels geschmolzenem Filament
SLA = Sterolithografie
DLP = Lichtverarbeitungs-Technologie
Slicing Software = 3D-Drucker-Programm zwischen 3D-Modell und 3D-Druck

Näheres zum Autor des Fachbeitrages: ZTM Jens Neubarth


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