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Wie 3D-Druck mit neuen Möglichkeiten die Digitalisierung in der Zahnheilkunde vorantreibt

25.09.2020

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Mit dem Einsatz der ersten 3D-Drucker in der Zahnmedizin wurde der Grundstein für ein neues Zeitalter in der Dental-Sphäre gelegt. Die 3D-Druck-Technologie verschafft Zahnärzten und -technikern enorme Vorteile im Vergleich zu den traditionellen Fertigungsmethoden. Egal ob es um die Herstellung von Bohrschablonen, Alignern oder Zahnersatz geht – 3D-Drucker erreichen in kürzester Zeit hochpräzise Ergebnisse.

Auf diese Weise können Fertigungsteile und weitere Objekte maximal an die Bedürfnisse der Patienten angepasst werden. Diese Entwicklung entspricht einem immer größer werdenden Trend, denn immer mehr Patientinnen und Patienten wünschen sich eine individualisierte Behandlung. Diese ist bisher meist mit höheren Behandlungskosten verbunden, die nicht jeder tragen kann oder möchte. Laut Statista sind es nur 36 Prozent, die bereit sind, einen Teil der Kosten für eine individualisierte Behandlung zu übernehmen. Durch moderne 3D-Druckverfahren wird individuell angepasste Medizin mehr Menschen zugänglich.

Intraoralscan statt Abformmasse

Schon heute verdrängen moderne Intraoralscanner in immer mehr Zahnarztpraxen die klebrige Abformmasse mit Minzgeschmack. Diese bilden die Anatomie des Patienten nicht nur im wahrsten Sinne des Wortes sauber ab, sondern auch besonders präzise. Dieser Vorgang ist der erste Schritt in der Herstellung verschiedener Elemente mittels eines 3D-Druckers. Die digitale Konstruktion wird an einen Computer mit CAD-Software übertragen und zum Beispiel an ein Labor übermittelt. Dort werden die benötigten Dentalanwendungen in kürzester Zeit entworfen und gedruckt. Einige Zahnarztpraxen drucken die benötigten Teile auch direkt In-House.

Dafür kommen zum Beispiel bei den 3D-Druckern des amerikanischen Herstellers Formlabs speziell entwickelte Kunstharze zum Einsatz. Vor dem Druck werden diese aus einer Kartusche in den Tank des 3D-Druckers gefüllt. Im Inneren des Druckers fährt von dem Start eine Druckplattform herunter, bis sie in die Flüssigkeit eintaucht. Unter dem Tank befindet sich ein Laser, der das flüssige Material mit UV-Strahlen Schicht für Schicht härtet. Ist eine Schicht gedruckt, fährt die Plattform nach oben und taucht anschließend die unterste Schicht wieder in das flüssige Kunstharz, damit die nächste Schicht nahtlos gedruckt werden kann. Nach abgeschlossenem Druckvorgang fährt die Plattform wieder hoch. Das Objekt hat zu diesem Zeitpunkt eventuell noch Stützstrukturen, die nun entfernt werden können. Die fertigen Elemente werden in Isopropanol (99 Prozent) gereinigt und mit einem Lichthärtegerät endgehärtet.

Anschließend veredeln Zahntechniker das Dentalprodukt in Handarbeit. Wartezeiten – etwa für den Versand der Abdrücke – entfallen durch die digitale Datenübermittlung. Die Zeitersparnis kommt nicht nur den Professionals zugute, sondern sichert zudem den Patienten einen besseren Service.

Einfache Reproduzierbarkeit bei hoher Qualität

Diese Fertigungsmethode hat zudem den Vorteil von einfacher Reproduzierbarkeit der benötigten Elemente. Dabei bleibt die Qualität der gedruckten Teile immer konstant.

Da sich der 3D-Druck in der Zahnmedizin immer mehr durchsetzt, steigt die Nachfrage stetig. Das führt zu einer regen Weiterentwicklung von 3D-Druckern und Druckmaterialien, was kontinuierlich neue Möglichkeiten auf dem Gebiet der Zahnmedizin schafft. Deshalb ist der 3D-Druck inzwischen in vielen Zahnarztpraxen und Dentallaboren ein fester Bestandteil der alltäglichen Arbeit.

Ein Beispiel für den Einsatz solcher Geräte ist die Herstellung einer Bohrschablone: Für präzise Bohrergebnisse benötigen Zahnärzte und Kieferchirurgen neben dem Scan des Gebisses auch die Anatomie der Operation, etwa bei einer Osteotomie wegen eines verlagerten Weisheitszahns. Für den Scan des Gebisses wird ein CBCT- oder ein Kegelstrahlscanner eingesetzt. Die so gewonnenen anatomischen Daten werden in einer CAD-Software verarbeitet – dabei wird eine Schablone designt. Anschließend kann sie mit dem Desktop-3D-Drucker gedruckt werden. Die präzisen Daten garantieren den Kieferchirurgen eine besonders genaue Planung der Operation. Auf diese Weise wird das Risiko von Komplikationen minimiert und die klinischen Ergebnisse werden insgesamt verbessert.

Mit der Konkurrenz der Internetkonzerne mithalten 

Ein weiteres Beispiel ist die moderne Herstellung von Alignern. Der 3D-Druck verkürzt und vereinfacht nicht nur die Produktion herkömmlicher zahntechnischer Produkte – durch die digitale Technologie können auch völlig neue Produkte hergestellt werden. Viele Patientinnen und Patienten empfinden klassische Zahnspangen optisch als störend. Transparente Aligner sind hier eine praktische Alternative. Bei der Herstellung dieser Kunststoffschienen ist es zentral, dass diese sehr genau auf das Gebiss des Patienten angepasst sind. Auch hier wird mit einem Intraoralscanner zunächst ein Bild des Gebisses aufgenommen. Alternativ können Kieferorthopäden einen klassischen, plastischen Abdruck nehmen und diesen später scannen. Mit dem digitalen Modell können nun die verschiedenen Progressionsstufen der Zahnpositionen geplant werden. Jeder neue Aligner wird nun 3D-gedruckt und thermisch geformt. 

  • Aligner aus dem 3D-Drucker.
  • Aligner aus dem 3D-Drucker.
    © Formlabs

Die Hersteller von 3D-Drucken arbeiten immer weiter daran, die Modelle so zu gestalten, dass sie aufgrund von ihrer Kompaktheit problemlos in den Arbeitsbereich der Zahnmediziner oder -techniker integriert werden können. Gepaart mit den spontan einsetzbaren Materialien können Zahnärzte viel effizienter arbeiten.

Das war nicht immer so. Die ersten 3D-Drucker waren groß, komplex und sehr kostenintensiv. Aktuelle Modelle wiegen dagegen unter 20 Kilogramm und passen auf die Fläche in der Größe eines DIN A3 Blattes. Aufbau und Anschluss dieser Deskop-3D-Drucker erfordern ebenfalls kaum Aufwand. Und auch wenn sie deutlich günstiger sind, stehen sie den großen industriellen Druckern qualitativ in nichts nach. Auch für kleinere Zahnarztpraxen, Dentallabore und Kieferorthopädien sind sie deshalb erschwinglich. Jede Praxis und jedes Labor bekommt so die Möglichkeit, vor Ort zum Beispiel Aligner zu fertigen und mit der Konkurrenz der Internet-Konzerne mitzuhalten.

Neue Generation von 3D-Druckern für biokompatible Materialien

Die Akzeptanz dieser Technologie nimmt auf dem Gebiet der Zahnmedizin immer mehr zu und führt zu einer stetigen Weiterentwicklung des 3D-Druckers – speziell für diese Sphäre. Auf der langjährigen Erfahrung aufbauend, geht Formlabs mit der Entwicklung des Form 3BL daher den nächsten Schritt. Dieses Modell wurde für biokompatible Materialien entwickelt und auf den Einsatz in der Zahnmedizin spezialisiert. Der Vorteil solcher innovativen 3D-Großformatdrucker besteht unter anderem darin, dass sie einen Non-Stopp-Durchsatz mit minimalem Eingriff ermöglichen. Die intuitive Software ist jedem zugänglich, möglich ist auch die Steuerung aus der Ferne. Zudem sind die neuen Geräte in der Lage, Benachrichtigungen per SMS oder E-Mail an ihre Nutzer zu schicken, für der Fall, wenn sie Betreuung brauchen. Auch die Handhabung wird immer einfacher: Teile der neuen Druckergenerationen können vor Ort ausgetauscht werden, das reduziert erheblich die Ausfallzeiten. 

In einigen Dentallaboren, Zahnarztpraxen und Kieferorthopädien weltweit laufen die 3D-Drucker schon heute ohne Pause. Die Technologie ergänzt das Handwerk – dieses Zusammenspiel birgt enormes Zukunftspotenzial für die Dentalbranche.

Stefan Holländer, Managing Director EMEA bei Formlabs


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