Laborführung

Eine wirtschaftliche Betrachtung aus dem Laboralltag

Die digitale Zahntechnik

Der Laborscanner und die Konstruktionssoftware.
Der Laborscanner und die Konstruktionssoftware.

Die Autorinnen beschreiben ihren Weg in die digitale Zahntechnik. Von ihrer jeweiligen Warte stellen die Unternehmerin ZTM Jacqueline Riebschläger und Mitarbeiterin ZT Nadine Schön den Einstieg in die CAD/CAM-Technik dar und berichten über ihre Erfahrungen bei der Integration der digitalen Technologien in den Laboralltag.

In Fachmedien, auf Kongressen oder auf Messen wird die Digitalisierung der zahntechnischen Abläufe als eine Gegebenheit dargestellt, die dem Labor nur Vorteile bringt. Doch so problemlos, schön und einfach – wie unter Umständen dargestellt – ist der Einstieg für ein „normales“, mittelgroßes Dentallabor aus unserer Sicht in der Regel nicht. Es gilt Hürden zu überwinden und zahlreiche Parameter zu bedenken – sowohl fachlich als auch wirtschaftlich. In diesem Erfahrungsbericht stellen wir unseren Weg in die Digitalisierung vor.

Warum CAD/CAM?

Die digitale Fertigung von Zahnersatz ist seit Jahrzehnten ein unter Zahntechnikern oft und kontrovers diskutiertes Thema. Anfängliche Horrorszenarien wie „CAD/CAM als Jobkiller“ haben sich nicht bewahrheitet und selbst der kritischste Zahntechniker kann den Vorteilen der CAD/-CAM-gestützten Fertigung nicht widersprechen. Passgenauigkeit, Reproduzierbarkeit oder Materialvielfalt sind nur einige der Mehrwerte, von denen wir Zahntechniker profitieren können. Aber auch aus wirtschaftlicher Sicht kann bei gezielter Investition und überlegtem Agieren viel gewonnen werden. Zur hohen Qualität gesellen sich im Idealfall Effizienz, Quantität und Wettbewerbsfähigkeit. Mit der CAD/CAM-Technik können wir dem harten Wettbewerb aus Billiglohnländern entgegentreten und unser zahntechnisches Know-how so entfalten, dass der Zahnersatz für fast jedes Patientenklientel bezahlbar bleibt. Das ist eine Herausforderung, die zunehmend an Labore gestellt werden wird. Wir müssen flexibel auf Patientenwünsche und deren finanzielle Möglichkeiten reagieren und in Zusammenarbeit mit dem Zahnmediziner jeweils entsprechende prothetische Konzepte anbieten. Der Digitalisierung kommt hierbei ein hoher Stellenwert zu. Aber bei der Entscheidung für die Investition in eine teure Technik sind viele Parameter zu bedenken. Auch wenn aus Sicht des Zahntechnikers die Möglichkeiten der digitalen Technik faszinieren, sind aus Unternehmersicht vor der Anschaffung Variantenberechnungen anzustellen.

Die Überlegungen vor der Investition

Generell schließen wir in unserem Labor vor großen Investitionen eine Entscheidungsmatrix in die Überlegungen ein. Bei begrenztem Investitionsvolumen sind bspw. die für eine Firma „nützlichsten Investitionen“ (höchster Nutzen) und die „dringlichsten Investitionen“ (Ersatz alter Geräte, Geräte mit hohem Risiko bei Ausfall) zu definieren. Die Dringlichkeit ergibt sich aus der Bewertung von Nutzungsfaktoren, Kosteneinflüssen, Risiko und Alter der Geräte. Auch die Entscheidung für die Digitalisierung der zahntechnischen Abläufe sollte nicht „aus dem Bauch heraus“ getroffen werden.

Auf den ersten Blick überwiegen die Vorteile der Inhouse- Fertigung: Die Wertschöpfung bleibt im Labor, ebenso die Datenhoheit. Im Idealfall entsteht aufgrund der kostengünstigen Herstellung durch automatisierte Prozesse ein Wettbewerbsvorteil. All diese Dinge sind bekannt und werden durch die Industrie oft an uns herangetragen. Doch deswegen ohne weitere Reflexion in ein Fräsgerät zu investieren, kann unter Umständen tückisch sein. Was in der Fachöffentlichkeit selten thematisiert wird, sind wirtschaftliche Überlegungen, denen sich der Laborinhaber vor der Investition stellen muss. Der Unternehmer muss nachfolgende Fragen beantworten, wobei die Interaktion mit den Mitarbeitern die eine oder andere Antwort erleichtern kann:

  • Welche Fertigungsvariante passt zum Labor? Ist die externe Fertigung eventuell wirtschaftlicher als die Investition in eine eigene Fräsmaschine mit den damit verbundenen Folgekosten?
  • Wie kann die Maschine ausgelastet werden? Wie stark belasten Abschreibungen und Folgekosten die Firma?
  • Wie soll die Finanzierung erfolgen? Wie kommt man zu einer günstigen Finanzierung?
  • Was kann durch die Investition gewonnen werden (Zeit, Image oder mehr Umsatz)?

  • Abb. 1: Bei der Entscheidung für den Weg in die Digitalisierung müssen viele Teile ineinander passen.

  • Abb. 1: Bei der Entscheidung für den Weg in die Digitalisierung müssen viele Teile ineinander passen.
Wir haben für uns vor einigen Jahren diese sowie weitere Fragen beantwortet und unser Ziel definiert: das „digitale Dentallabor“. Gemeinsam im Team haben wir uns aus fachlicher Sicht mit den digitalen Prozessen auseinandergesetzt. Es wurden Firmenrecherchen betrieben, Gespräche mit verschiedenen Anbietern geführt, Fachliteratur studiert, Kollegen befragt und Informationsveranstaltungen besucht. Dadurch, dass alle Zahntechniker des Labors in die Überlegungen eingeschlossen wurden, war die Motivation im Team groß.

Danach war der ideale Zeitpunkt, um wirtschaftliche Betrachtungen einzubeziehen. Denn nur mit der hohen Motivation und dem Verständnis für die technischen Prozesse ist es leider nicht getan (Abb. 1).

Betriebswirtschaftliche Überlegungen

Zuerst haben wir den Direktlohn- und Gemeinkostensatz unseres Labors für mehrere Produkte kalkuliert. Gehen wir bspw. von einem einzelnen Käppchen aus: Die Herstellungskosten in der konventionellen Produktion wurden mit der CAD/CAM-Produktion verglichen. Um mit den Zahlen „spielen“ zu können, haben wir mit einer eigens programmierten Excel-Tabelle gearbeitet, die verschiedene Variablen enthält. Grundlage unserer ökonomischen Betrachtungen ist eine Entscheidungsmatrix (Abb. 2). Die Matrix soll verdeutlichen:

  • Der fallende Zeitaufwand ist typisch für den Einsatz von CAD/CAM und muss exakt erfasst werden.
  • Betriebswirtschaftlich führt das zu Kostensenkungen, die bei entsprechendem Preis zu einer Erhöhung des Gewinns beitragen. Dies ist zu berechnen.

Alle 4 Felder der Matrix sind somit von großem Interesse für die analytische Betrachtung des CAD/CAMEinsatzes. Die abgebildeten Tabellen beinhalten unsere Zeit- und Kostenermittlungen für ein NEM-Gerüst in traditioneller Arbeitsweise (Tab. 1) und die Lösung der gleichen Aufgabe mit CAD/CAM-Einsatz (Tab. 2). Der Vergleich der beiden Tabellen macht deutlich:

  • Abb. 2: Entscheidungsmatrix.
  • Tab. 1 u. 2: Berechnung des Lohn- und Gemeinkostensatzes für ein konventionell modelliertes und für ein CAD-konstruiertes NEM-Käppchen. Bemerkungen: 1. Spalte: Die Gesamtzeit beinhaltet die Fertigungs- und Verteilzeit. 2. Spalte: Der Stundenlohn beträgt 18 EUR und setzt sich aus Bruttolohn und Sozialabgaben zusammen. 3. Spalte: Der Gemeinkostensatz der Firma beträgt 125 %. 4. Spalte: Materialkosten sind in Gemeinkosten integriert.
  • Abb. 2: Entscheidungsmatrix.
  • Tab. 1 u. 2: Berechnung des Lohn- und Gemeinkostensatzes für ein konventionell modelliertes und für ein CAD-konstruiertes NEM-Käppchen. Bemerkungen: 1. Spalte: Die Gesamtzeit beinhaltet die Fertigungs- und Verteilzeit. 2. Spalte: Der Stundenlohn beträgt 18 EUR und setzt sich aus Bruttolohn und Sozialabgaben zusammen. 3. Spalte: Der Gemeinkostensatz der Firma beträgt 125 %. 4. Spalte: Materialkosten sind in Gemeinkosten integriert.

  • Der Zeitaufwand sinkt um ca. 48 Minuten auf 10 Minuten; d. h. um ca. 80 %. Diese Aussage ist aber nur eingeschränkt bewertbar, denn in die Betrachtung werden Teile der Prozessschritte ins Fräszentrum verlagert. Realistisch erscheint aber eine echte Zeiteinsparung von 30-40 %.
  • Die Selbstkosten sinken von 38,74 EUR auf 33,74 EUR, d. h. um 5 EUR (13 %) pro Gerüst. Diese Kostensenkung ist sicher bei weitem noch nicht ausgereizt. Durch Einsatz einer eigenen CAM-Maschine und bessere Technologiebeherrschung sind wahrscheinlich nochmals 20 % Kostensenkung realistisch.

Was der Tabellenvergleich nicht zeigt, sind positive Effekte hinsichtlich der Qualität, der besseren Fertigungsorganisation, des Stressabbaus und der Mitarbeiterzufriedenheit – diese Faktoren werden zunehmend wichtiger.

Der 1. Schritt in die digitale Zahntechnik

  • Abb. 3: Der Laborscanner und die Konstruktionssoftware waren der optimale Einstieg in die digitale Zahntechnik.

  • Abb. 3: Der Laborscanner und die Konstruktionssoftware waren der optimale Einstieg in die digitale Zahntechnik.
Unser Einstieg in die Digitalisierung erfolgte im Jahr 2010 mit dem Kauf eines Modellscanners und der CAD-Software (Abb. 3). Nach den betriebswirtschaftlichen Berechnungen standen wir vor der Wahl des Produktes bzw. des Systems. Das Angebot war groß und es galt individuell abzuwägen. Preise wurden verglichen, und Investitionskosten, laufende Kosten sowie Rabatte der Zeiteinsparung, Produktivität und Qualität gegenübergestellt. Die Entscheidung fiel für einen Scanner mit offenen Schnittstellen (3Shape, Kopenhagen/Dänemark) und einen regionalen Support (R+K CAD/CAM Technologie, Berlin). Dank dem offenen System haben wir eine hohe Kompatibilität im CAD/CAM-Bereich. Diese Freiheit hatte zwar in der Anschaffung einen hohen Preis, doch das war gut investiertes Geld, wie sich im Nachhinein zeigt. Auch bei der Entscheidung für ein Fräszentrum haben wir diverse Überlegungen angestellt und die verschiedenen Anbieter nach Indikationsvielfalt und Qualität verglichen. Wichtig war uns zudem eine regionale Partnerschaft.

Die Option „Scanner und externe Fertigung“ war für uns der ideale Einstieg in die digitale Welt. Ohne die hohe Investition in eine Fräsmaschine konnten wir uns mit den Möglichkeiten und der Vielfalt der CAD/CAM-gestützten Fertigung vertraut machen. Wir haben Kronen und Brücken konstruiert und im Fräszentrum (R+K CAD/-CAM Technologie) fertigen lassen. Die Ergebnisse waren sehr gut und die Arbeit mit der Computer-Maus konnte relativ rasch in den Arbeitsalltag integriert werden.

Der 2. Schritt in die digitale Zahntechnik

  • Abb. 4 u. 5: Nach Kauf einer 4-Achs-Fräsmaschine konnten wir eine Vielzahl an Indikationen inhouse fertigen und behielten somit die Wertschöpfung im eigenen Unternehmen (oben: ausgefräster Wachs-Blank; unten: ausgefräster Zirkoniumdioxid-Blank).

  • Abb. 4 u. 5: Nach Kauf einer 4-Achs-Fräsmaschine konnten wir eine Vielzahl an Indikationen inhouse fertigen und behielten somit die Wertschöpfung im eigenen Unternehmen (oben: ausgefräster Wachs-Blank; unten: ausgefräster Zirkoniumdioxid-Blank).
Im Jahr 2011 setzten wir uns intensiv mit der internen Fertigung auseinander. Hierbei haben wir wertvolle Hilfe durch das Unternehmen Goldquadrat (Hannover) erhalten, welches uns z. B. eine konstruktive Berechnungsgrundlage zur Verfügung stellte. Da Nutzen aber erst durch Nutzung entsteht, ergab sich eine weitere Frage: Wie kommen wir zu einer rentablen Auslastung? Der Slogan „Stehende Anlagen verbrennen Geld“ erhält in diesem Zusammenhang eine hohe Bedeutung. Jetzt war der Zeitpunkt, um in unserem Kundenkreis verstärkt für Gerüstmaterialien wie Zirkoniumdioxid zu werben. Erfolgreich – und so folgte der 2. Schritt: Der Kauf einer CAM-Maschine. Wir verglichen verschiedene Geräte und entschieden uns letztlich für eine 4-Achs-Fräsmaschine der Firma vhf camfacture (Ammerbuch). Diese Tischfräsmaschine wird von vielen Dentalfirmen in unterschiedlichen Designvarianten angeboten, wie z. B. in Form der Quattro mill von Goldquadrat. Die Maschine hat ein adäquates Preis-Leistungsverhältnis und lässt sich durch die kompakte Größe ohne aufwendige Umbaumaßnahmen im Labor aufstellen. Im Arbeitsalltag zeigen sich passgenaue Ergebnisse und eine gute Oberflächenqualität der gefrästen Strukturen. Beim Kauf der Fräsmaschine war uns erneut der regionale Support wichtig und wieder haben wir in R+K CAD/CAM Technologie einen guten Partner gefunden. Mit der inhouse-Fertigung (Zirkoniumdioxid-Gerüste, Wachs- und Kunststoff-Konstruktionen) blieb von nun an die Wertschöpfung in unserem Unternehmen (Abb. 4 u. 5).

Der 3. Schritt in die digitale Zahntechnik

  • Abb. 6: Die Herstellung individueller Abutments gehörte zum nächsten Schritt – dem 3. für uns – der Digitalisierung unseres Labors.

  • Abb. 6: Die Herstellung individueller Abutments gehörte zum nächsten Schritt – dem 3. für uns – der Digitalisierung unseres Labors.
Im Jahr 2012 gingen wir den nächsten Schritt und haben uns erfolgreich an die Fertigung von Restaurationen gewagt, die wir bislang von der Industrie bezogen haben, z. B. individuelle Abutments aus Zirkoniumdioxid (Abb. 6). Eine weitere Indikation, die sich in unserem Laboralltag etabliert hat, ist die CAD/CAM-gestützte Fertigung eines Mock-up. Auf konventionellem Weg ist die Herstellung zeitaufwendig und die Materialqualität des händisch gefertigten Mock-up nicht wirklich überzeugend. Wird das virtuelle Wax-up aus dem Blank eines industriell gefertigten Hochleistungskomposits gefräst, entsprechen Parameter wie Restmonomer, Biokompatibilität, Wasseraufnahme usw. den hohen Ansprüchen unserer Kunden und Patienten.

Was haben wir gewonnen?

Mit den uns heute zur Verfügung stehenden Systemkomponenten können wir uns auf das Wesentliche der zahntechnischen Arbeit konzentrieren. In der Zeit, in der früher „gelackt“ wurde, scannen wir und atmen saubere Luft. In der Zeit, in der früher angestiftet, eingebettet, ausgebettet und ausgearbeitet wurde, fräst die Maschine und wir können bereits eine neue Arbeit beginnen. Wir haben mehr Zeit für Ästhetik, für die Kommunikation mit dem Zahnmediziner und für den pünktlichen Feierabend. Wir sind freier in der Materialauswahl; waren früher nur Gold- oder NEM-Legierungen möglich, arbeiten wir heute mit Zirkoniumdioxid oder Hochleistungskompositen.

Die nahe Zukunft

5-Achs-Fräsmaschine

  • Abb. 7: Unser Entwicklungsprozess in der Übersicht: auf dem Weg in die Digitalisierung.

  • Abb. 7: Unser Entwicklungsprozess in der Übersicht: auf dem Weg in die Digitalisierung.
Seit einigen Monaten merken wir, dass wir mit unserer 4-Achs-Maschine an Grenzen stoßen. So können bspw. Primärteile aus NEM, PEEK-Sekundärkonstruktionen, Schienen und vieles mehr nur mit einer 5-Achs- Maschine gefertigt werden. Daher ist der nächste Schritt bereits geplant und wird in diesem Jahr umgesetzt werden: Der Kauf einer 5-Achs-Fräsmaschine. Hierzu werden wir uns auf der IDS 2015 Angebote einholen und uns gezielt nach „handlichen“ Tischfräsgeräten umschauen (Abb. 7).

Intraorale Abformung – Praxisreif?

Modellscanner und Fräsgerät sind bei uns fast pausenlos im Einsatz und nun soll der nächste Baustein der digitalen Prozesskette gesetzt werden: die intraorale Datenerfassung im Mund des Patienten. Gemeinsam mit einer Zahnärztin haben wir bereits Geräte getestet, können aber nur von mäßigem Erfolg berichten und von Restaurationen, die sich auf Einzelkronen beschränken. Doch die Systeme werden besser und handlicher, sodass es nur eine Frage der Zeit ist, bis wir die Arbeit mit dem Intraoral-Scanner im Laboralltag integrieren werden.

Die Ängste vieler Zahntechniker, dass ihr Tun durch die vollständige Digitalisierung überflüssig wird, sind unserer Ansicht nach unbegründet. Durch den intraoralen Abformscan entsteht eine neue Art der Zusammenarbeit; der Austausch zwischen Praxis und Dentallabor wird optimiert. Als entscheidenden Vorteil für den Zahnmediziner erachten wir nicht die etwaige Chairside-Herstellung der Restauration, sondern die Möglichkeit der direkten Kontrolle der Arbeit. Unmittelbar nach der Präparation kann die Situation am Bildschirm beurteilt und es können Pfeilerdivergenzen korrigiert oder bessere Platzverhältnisse geschaffen werden.

Auch der Patient profitiert: Würgereiz oder eingeschränkte Atmung durch den Löffel und das Abformmaterial im Mund werden umgangen. Durch die Darstellung der Kiefersituation auf dem Bildschirm erfolgt eine patientengerechte Erklärung. Der Zahntechniker erhält die im Mund genommen Daten auf schnellem Weg übermittelt und kann bei Bedarf direkt mit der Arbeit beginnen. Umkehrprozesse (Abformung zu Gipsmodell, Gipsmodell zu digitalem Datensatz) und somit zusätzliche Fehlerquellen entfallen.

Manko: Leider sind nach wie vor viele Systeme geschlossen und es bedarf immer wieder einer neuen Investition, um die einzelnen Prozesse miteinander zu kombinieren. Offene Datenschnittstellen sind ein Wunsch vieler Anwender, der leider noch immer mit dem Satz „Da müssen wir etwas Geld in die Hand nehmen.“ verbunden ist.

3D-Druck im Laboralltag?

Trotz virtueller Konstruktion ist ein physisches Modell in der Regel unerlässlich, weniger für die Passungskontrolle, als vielmehr wegen der Unterstützung für die finalen, manuellen Arbeitsschritte (Verblendung, Okklusionskontrolle). Um aus den im Mund optisch erfassten Daten ein Modell zu fertigen, werden momentan zwei Verfahren angewandt: Fräsen und Drucken, wobei das Drucken erhöhte Aufmerksamkeit erhält. 3D-Drucker stehen im Fokus des dentalen Interesses. Ein 3D-Drucker funktioniert ähnlich wie ein klassischer Tintenstrahldrucker – nur: Statt Tinte fließt Kunststoff und statt mit Text wird der Drucker mit CAD-Daten gespeist. In der Zahntechnik werden hauptsächlich Modelle, Klammerprothesen (Modellguss in Wachs) sowie Schablonen gedruckt. Allerdings ist darauf hinzuweisen, dass „normale“ handelsübliche 3D-Drucker nicht die geforderte Genauigkeit liefern und die Oberflächen sehr grob sind. Der Druck dauert lange; die Materialkosten sind hoch. Hochgenauigkeits-Drucker, wie sie z. B. von spezialisierten Anbietern verwendet werden, sind in der Anschaffung für ein herkömmliches Labor nicht rentabel.

Auch wir haben Anfang 2014 den Schritt wagen wollen und uns einen 3D-Drucker bestellt; ein preisgünstiges Einsteigermodell. Doch schon nach dem ersten Druckversuch mussten wir eingestehen, dass dieses Gerät für die Fertigung von Modellen oder prothetischen Restaurationen nicht geeignet ist und sind vom Kauf zurückgetreten. Noch ist die Zeit für einen eigenen 3D-Drucker für uns nicht reif, wobei wir ein großes Potenzial in dieser Technologie sehen.

Zusammenfassung

Durch die Etablierung der digitalen Abläufe hat sich in unserem Labor die Effizienz erhöht und die Qualität der Arbeiten durch Reproduzierbarkeit noch verbessert. Allerdings sei darauf hingewiesen, dass wir – gerade in den Anfangszeiten – manche Arbeit doppelt erstellt und den einen oder anderen Euro Lehrgeld gezahlt haben. Durch Fortbildungen und stetiges Üben sowie Ausprobieren haben wir einen relativ hohen Wissensstand in der digitalen Zahntechnik erreicht. Trotzdem oder gerade deshalb wollen wir das Portfolio an CAD/CAM-gefertigten Arbeiten erweitern, unser Knowhow vergrößern und noch sicherer im alltäglichen Umgang werden.

Auch hier wieder das Manko: Die computergestützte Fertigung von Zahnersatz ist etabliert, doch die vollständige digitale Kette bleibt vorerst Zukunftsmusik. Um die Idee des „komplett“ digitalen Workflows zu leben, müssen die einzelnen Prozess-Bausteine miteinander vernetzt werden. Das geht nur mit offenen Schnittstellen, für die die Laborinhaber nicht jedes Mal erneut „etwas Geld in die Hand nehmen“ müssen.

Fazit

Die regelmäßige fachliche Fortbildung gehört ebenso zum erfolgreichen Weg in die „digitale Zahntechnik“ wie betriebswirtschaftliche Überlegungen. Um in der schnelllebigen Zeit immer auf dem aktuellen Stand der Entwicklung zu bleiben, können neben Kongressbesuchen und Fachliteratur Kollegengespräche sinnvoll sein, wie sie bspw. vom Dentista e. V. (Forum für Zahnmedizin und Zahntechnik) regelmäßig angeboten werden. Bei einem zweimal im Jahr in Berlin stattfindenden „Dentista CAD/CAM-Stammtisch“ tauschen wir uns regelmäßig unter Kolleginnen sowie mit Zahnärztinnen über die Möglichkeiten, Grenzen und Chancen aus. Letztlich sollte noch ein weiterer wesentlicher Punkt nicht unerwähnt bleiben: Die digitalen Prozesse begeistern, doch es sind nach wie vor die Menschen, die die Maschinen bedienen. Trotz CAD/-CAM bedarf es fundiert ausgebildeter Zahntechniker, die ihr Handwerk verstehen und die manuelle Abläufe mit den modernen Technologien zu ergänzen wissen.

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Näheres zum Autor des Fachbeitrages: ZTM Jacqueline Riebschläger - ZT Nadine Schön


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