Herausnehmbare Implantatprothetik


CAD/CAM-gefertigte Teleskope aus Edelmetall

05.05.2015

Abb. 1: Die vom Kunden ausgewählten Edelmetall-Dentallegierungen liegen bei C.HAFNER als Fräsblank in äußerst hoher Dichte vor. Nachweis für alle Bilder: © C.HAFNER
Abb. 1: Die vom Kunden ausgewählten Edelmetall-Dentallegierungen liegen bei C.HAFNER als Fräsblank in äußerst hoher Dichte vor. Nachweis für alle Bilder: © C.HAFNER

Die Domäne der deutschen Zahntechnik – die Herstellung teleskopierender Arbeiten aus Edelmetall-Dentallegierungen – ist auch mit CAD/CAM-gestützten Fertigungsverfahren möglich. Wie bei konventionell hergestellten Primär- und Sekundärteleskopen ist die richtige Vorgehensweise hierbei genauso wichtig wie die Einhaltung vorgegebener Parameter für den digitalen Fertigungsprozess. ZT Nico Gabler erläutert, welche passungsrelevanten Arbeitsschritte beachtet werden müssen.

Die Gold- und Silberscheideanstalt C.HAFNER (Pforzheim) hat einen Prozess für die digitale Fertigung von Teleskopkronen entwickelt, der sowohl mit optischen Scannern als auch mit einem taktilen Scanner zu optimalen Ergebnissen führt. Hierzu wird in diesem Beitrag die digitale Herstellung von Sekundärteilen aus Edelmetall-Dentallegierungen beschrieben.

Für die Fertigung von Teleskopen wurden dazu zwei bewährte und gut geeignete Legierungen verwendet: Orplid H, eine hochgoldhaltige klassische Gusslegierung sowie, für preissensible Patienten, die goldreduzierte Gusslegierung CeHaLIGHT Plus. Beide weisen hervorragende Werkstoffeigenschaften auf, wie sie für die CAM-gestützte Fertigung von Primär- und Sekundärteleskopen aus Edelmetall-Dentallegierungen benötigt werden (Abb. 1). Insgesamt werden von C.HAFNER aktuell fünf Legierungen für das Fräsen in Edelmetall angeboten.

Mit Genauigkeit zum Ziel

Um ein Primärteleskop digital erfassen zu können, bedarf es einer soliden analogen Grundarbeit. Andernfalls spielen zu viele Faktoren eine Rolle, die ein perfektes Ergebnis verhindern können. Faszinierend an dieser Technologie ist, dass aus vielen digitalen Puzzleteilen ein perfektes Ganzes entstehen kann. Diese Puzzleteile gilt es vom Anwender zu beherrschen.

So sollen die parallelen Flächen der Primärteleskope exakt in 0 Grad gefräst sein und dürfen keine Unebenheiten aufweisen. Zudem sollte eine zervikale Stufe vorhanden sein. Eine präzise digitale Erfassung ist dazu der erste Schritt, um passgenaue Ergebnisse bei Sekundärteilen zu garantieren. Doch birgt die optische Erfassung des Primärteils Tücken. Denn anders als beim sehr präzisen taktilen Scan muss hierfür die Lichtreflexion des Primärteils unterbunden werden. Es gibt hierzu verschiedene Möglichkeiten: die Oberflächenabdeckung mittels eines Scansprays oder mit einem Acrylstift. Eine falsche Anwendung oder Handhabung kann hier schon über Friktion oder Nicht-Friktion des Sekundärteils entscheiden (Abb. 2 u. 3). Um zu eruieren, mit welcher Abdeckmöglichkeit die geringsten, aber auch gleichmäßigsten Schichten erzielt werden, wurde anhand eines Referenzscans mit dem taktilen Scanner DS 10 (Renishaw, Pliezhausen) ein Primärteleskop erfasst. In der Folge wurde das Primärteleskop je einmal mit Scanspray und einem Acrylstift mattiert. Die optische Erfassung erfolgte mit dem Laserscanner D710 (3Shape, Kopenhagen/Dänemark). Beide Scans wurden in einer Best-fit-Analyse mit dem Referenzscan des taktilen Scanners verglichen. Doch wies hier das Datenvolumen des mit Scanspray beschichteten Primärteleskops zu große Abweichungen von der Referenz auf, um überhaupt eine genaue Analyse zu ermöglichen. Wesentlich besser stellte sich die Analyse des mit dem Acrylstift mattierten Primärteleskops dar. Sie zeigte die geringste Abweichung zum Referenzscan des taktilen Scanners. Daher empfiehlt es sich, für den Fertigungsprozess von C.HAFNER den Acrylstift „Molotow“ (Feuerstein, Lahr) zum Mattieren des Primärteils einzusetzen (Abb. 4, 5 u. 6).

  • Abb. 2: Die Reflexion der Primärteile beeinflusst bei optischen Scannern die Erfassung der Oberfläche.
  • Abb. 3: Um perfekte Scans zu erzielen, muss eine Oberflächenreflexion der zu scannenden Objekte verhindert werden. Dazu ist eine Vielzahl von Produkten erhältlich.
  • Abb. 2: Die Reflexion der Primärteile beeinflusst bei optischen Scannern die Erfassung der Oberfläche.
  • Abb. 3: Um perfekte Scans zu erzielen, muss eine Oberflächenreflexion der zu scannenden Objekte verhindert werden. Dazu ist eine Vielzahl von Produkten erhältlich.

  • Abb. 4: Wir haben unterschiedliche Abdeckmöglichkeiten in Referenzuntersuchungen miteinander verglichen: die mit einem Scanspray …
  • Abb. 5: … und die andere mit einem Acrylstift.
  • Abb. 4: Wir haben unterschiedliche Abdeckmöglichkeiten in Referenzuntersuchungen miteinander verglichen: die mit einem Scanspray …
  • Abb. 5: … und die andere mit einem Acrylstift.

  • Abb. 6: Mit dem von uns gewählten Acrylstift „Molotow“ ließen sich die besten Ergebnisse erzielen.
  • Abb. 6: Mit dem von uns gewählten Acrylstift „Molotow“ ließen sich die besten Ergebnisse erzielen.

Vor dem Einscannen von Primärteilen muss ein optischer Scanner zwingend kalibriert werden. Temperaturschwankungen am Scanner-Standort sollen unbedingt vermieden werden, da diese das Scanergebnis beeinflussen. Im Tageslauf sollte der Scanner deshalb mehrmals kalibriert werden, um optimale Ergebnisse zu ermöglichen.

Die Scaneinstellung bei optischen Scannern stellt einen weiteren sehr wichtigen Punkt dar. So kann bei einem 3Shape-Scanner der Detaillierungsgrad (Approximationswert) verändert werden. Er bestimmt die maximale bzw. minimale Dichte der verwendeten Dreiecke des Scans. Diese Veränderung kann im 3Shape-Programm in der „scan it restauration“ oder direkt vor dem Start des Scanprogramms unter Datei/Scaneinstellungen vorgenommen werden.

Das Endergebnis im Blick

Unsere Konstruktion des Sekundärteleskops erfolgte mit dem 3Shape Dental Designer. Beim Festlegen der Präparationsgrenze sollte die Einschubrichtung so ausgewählt werden, dass die rot markierten Hinterschnitte auf den parallelen Flächen des Primärteleskops zirkulär verlaufen. Zu beachten ist, dass die Linie der Präparationsgrenze auf der zervikalen Stufe und nicht im Hinterschnittbereich liegt (Abb. 7 u. 8).

  • Abb. 7: Die Ausrichtung des Primärteleskops …
  • Abb. 8: … und die Einstellung der Scanparameter sind ergebnisbestimmend.
  • Abb. 7: Die Ausrichtung des Primärteleskops …
  • Abb. 8: … und die Einstellung der Scanparameter sind ergebnisbestimmend.

Um die gewünschte Friktion einzustellen, werden im Schritt „Stumpfpassung“ folgende Werte verändert: Der Passungsparameter „Höhe“ ist individuell je nach Fräsfläche des Primärteils zu bestimmen. Um die gewünschte Friktion einzustellen, wird der Passungsparameter auf einen Wert von minimal 0 ?m für eine stramme Passung und maximal 35 ?m für eine lockere Passung eingestellt. Die Einstellung des zuzüglichen Zementspalts wird bei 15 ?m belassen. Zusätzlich wird der Fräserradius mit 0,700 und der Abstand der Fräserradiuskorrektur auf 0,750 justiert – die neue Fräserkorrektur ist ausgeschaltet. Danach wird wie gewohnt weiter mit dem Dental Designer konstruiert und das Design abgespeichert (Abb. 9).

Bei einer taktilen Erfassung kommt der Renishaw DS10- Scanner mit Exocad-Software (Darmstadt) zum Einsatz. Hier wird kein Scanspray benötigt, um das Primärteil digital erfassen zu können. Eine negative Beeinflussung durch einen Farbfilm kann hier nicht stattfinden. Der Renishaw-Scanner zeichnet sich durch seine bewährte Messtastertechnologie aus. Dank dem patentierten spiralförmigen Abtasten des Objektes werden Positionsdaten und Winkel perfekt erfasst. Außerdem ist der DS 10 der einzige Scanner im Dentalmarkt, der nach DIN ISO 10360-4 zertifiziert ist (Abb. 10).

  • Abb. 9: Über das Tool „Stumpfpassung“ wird die spätere Friktion des Sekundärteils eingestellt.
  • Abb. 10: Mit dem Renishaw-Scanner wird die geometrische Form der Primärkrone taktil erfasst.
  • Abb. 9: Über das Tool „Stumpfpassung“ wird die spätere Friktion des Sekundärteils eingestellt.
  • Abb. 10: Mit dem Renishaw-Scanner wird die geometrische Form der Primärkrone taktil erfasst.

  • Abb. 11: Auch in der Renishaw-Designsoftware lassen sich alle zahntechnisch relevanten Konstruktionsparameter einstellen.
  • Abb. 11: Auch in der Renishaw-Designsoftware lassen sich alle zahntechnisch relevanten Konstruktionsparameter einstellen.

Analog dem Dental Designer von 3Shape muss sich bei der Konstruktion mit dem Renishaw Dental Studio die Linie der Präparationsgrenze auf dem zervikalen Rand befinden und nicht im Hinterschnittbereich. Beim Festlegen der Einschubrichtung der Konstruktion ist darauf zu achten, dass sich die Unterschnittmarkierung im blauen Bereich befindet. Im Exocad-Wizard-Bereich „Kronenböden“ wird der Zementspaltstart in die Friktionsfläche hineingezogen und je nach Fräsfläche individuell eingestellt. Die gewünschte Friktion wird nun über die xy-Werte eingestellt. Für eine stramme Passung sollten 10 ?m und eine lockere Passung etwa 45 ?m gewählt werden. Wichtig ist, dass der Menüpunkt „Unterschnitte entfernen“ nicht aktiviert ist. Der Fräser wird auf 1,5 mm vorbereitet. Danach wird wie gewohnt mit der Exocad weiter konstruiert und abgespeichert (Abb. 11). Generell können in CAD/CAM-gefrästen Sekundärteilen keine mechanischen Retentionen erzeugt werden. Sind solche gewünscht, müssten sie mithilfe eines Dentallasers nachträglich manuell aufgebracht werden.

Präzision macht den Unterschied

Im Fertigungsprozess wird bei C.HAFNER zur CAM-Berechnung die Software von hyperDENT (München) eingesetzt. Dazu wird eine spezielle Frässtrategie für das Fertigen von Sekundärteleskopen aus Edelmetall- Dentallegierungen angewandt. Sie ist auf die beiden Legierungen CehaLIGHT Plus und Orplid H perfekt abgestimmt. Hauptaugenmerk liegt hierbei auf dem „finishing inside copings“, dem Erstellen der parallelen Flächen – dafür wird ein spezielles Fräswerkzeug eingesetzt. Zur Stabilisierung der Objekte im Fräsrohling (Blank) werden gezielt Konnektoren gesetzt. Nach erfolgter CAM-Berechnung und dem Postprozessieren des Datensatzes auf die CNC-Maschine (Computerized Numerical Control) beginnt die Herstellung der Sekundärteleskope (Abb. 12). Die bei C.HAFNER eingesetzten Fräsmaschinen sind sechsachsige Bearbeitungszentren mit enormen Freiheitsgraden. Diese werden unter anderem bei Rolls-Royce für die Fertigung von Turbinenrädern für Flugzeugtriebwerke eingesetzt. Sie bestehen aus hochkomplexen Geometrien mit zahlreichen Freiformflächen, für die eine hochpräzise Bearbeitung nötig ist (Abb. 13).

  • Abb. 12: Die zu fertigenden Objekte werden über der Maschinensoftware mit Konnektoren versehen und positioniert.
  • Abb. 13: Über speziell gesteuert „Fräswege“ (Algorithmen) werden die Objekte hochpräzise aus den Fräsblanks herausgearbeitet.
  • Abb. 12: Die zu fertigenden Objekte werden über der Maschinensoftware mit Konnektoren versehen und positioniert.
  • Abb. 13: Über speziell gesteuert „Fräswege“ (Algorithmen) werden die Objekte hochpräzise aus den Fräsblanks herausgearbeitet.

Um für eine gleichbleibende Qualität zu sorgen, wurden die maximalen Fräserlaufzeiten beim „finishing inside“ und „rest machining“ so gewählt, dass die Qualität der parallelen Flächen der Teleskope nicht durch Fräserverschleiß beeinträchtigt wird.

Nach dem Fräsen wird das Sekundärteil von eventuellen Verunreinigungen gesäubert und in der Qualitätskontrolle überprüft. Wie in der Abbildung 14 zu sehen ist, sind die Innenflächen des Teleskopes von einer sehr hohen Oberflächengüte. Hier endet nun die digitale Prozesskette und das fertig gefräste Sekundärteil wird analog weiterbearbeitet. Um ein perfektes Endergebnis zu erlangen, sollte das Sekundärteil beim Aufsetzen auf das Primärteil noch nicht ganz bis zur zervikalen Stufe hinunter gleiten. Hier kann nun der jeweilige Anwender durch gezieltes Aufpassen von Primär- und Sekundärteil die von ihm gewünschte Friktion einstellen (Abb. 15). Idealerweise erfolgt dies durch gezielte Nachbearbeitung des Primärteils im Fräsgerät, um die Parallelität der Friktionsflächen zu erhalten.

  • Abb. 14: Die Innenflächen des Sekundärteils sind ein exakter Spiegel der Außengeometrie des Primärteils.
  • Abb. 15: Das Sekundärteil ist fast vollständig mit dem Primärteil gefügt. Gut zu erkennen: In der Endposition wird ein perfekter Randschluss erzielt.
  • Abb. 14: Die Innenflächen des Sekundärteils sind ein exakter Spiegel der Außengeometrie des Primärteils.
  • Abb. 15: Das Sekundärteil ist fast vollständig mit dem Primärteil gefügt. Gut zu erkennen: In der Endposition wird ein perfekter Randschluss erzielt.

Weiterhin bedarf es einer grundsoliden zahntechnischen Ausbildung für das Erstellen von Primär- und Sekundärteleskopen aus Edelmetall-Dentallegierungen. Die digitale Fertigungskomponente ersetzt hierbei nicht unzureichende Kenntnisse in der Zahntechnik, sondern setzt diese voraus.

Näheres zum Autor des Fachbeitrages: ZT Nico Gabler

Bilder soweit nicht anders deklariert: ZT Nico Gabler


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