Herausnehmbare Implantatprothetik


Teleskoparbeiten: CAD/CAM-gestützt hergestellt

07.03.2016
aktualisiert am: 10.03.2016

Gefräste Brücke im Blank aus Titan.
Gefräste Brücke im Blank aus Titan.

CAD/CAM-affin zu sein, bedeutet nicht mehr nur, Kronen und Brücken für Versorgungen auf natürlichen Zähnen und Implantaten herzustellen. Jeder kann – und sollte – weitergreifen. Das meint und empfiehlt ZTM Michael Anger im hier vorliegenden Beitrag. Dazu nimmt er große teleskopierende Arbeiten aufs Korn.

Nicht zuletzt aufgrund der vorgeschriebenen Kassenpreise sind die diesbezüglichen Verdienstmöglichkeiten eines Zahntechnikers in den vergangenen Jahren gesunken, was den Beruf auf den ersten Blick nicht gerade attraktiv macht, auch hinsichtlich der Neueinsteiger-Frage. Als Gewinner in dieser Phase des stärker werdenden wirtschaftlichen Druckes sehe ich die Betriebe, die auf neue Technologien setzen oder bekannte Technologien innovativ ausbauen. Spannend ist die Herstellung präziser zahntechnischer Arbeiten für den gesamten Kiefer mit den modernen Fertigungsprozessen des CAD/CAM, was gerade dem sehr computeraffinen Publikum junger und kommender Generationen Spaß macht Und dadurch ergeben sich gleichzeitig neue Verhältnisse in der Wertschöpfung des Labors, nicht zuletzt in Verbindung mit neuen Materialien. Also müssen wir uns fragen, was es an neuen Technologien und Materialien gibt und dazu unser Wissen um die herkömmliche, die klassische Zahntechnik einbringen. Das Ziel ist die sinnvolle Verknüpfung, um die Verdienstmöglichkeiten und die Arbeitsfreude für uns Zahntechniker zu steigern. Neben CAD/CAM gibt es auch die Möglichkeit, große Gerüste im Lasersinter-Verfahren herzustellen, aber für Teleskop-Arbeiten erscheint mir dieses nicht so geeignet: Passungs-Korrekturen können nur händisch ausgeführt werden und mir erscheinen die Oberflächen und das Metallgefüge für die Teleskop-Technik nicht optimal, ganz zu schweigen von herstellungsbedingten Spannungen im Gerüst. Auf diese Technik werde ich deshalb hier im Zusammenhang der Ganzkieferversorgung nicht eingehen.

Das Beispiel teleskopierende Brücke

Wenn die wirtschaftlichen Sparzwänge zunehmen, werden die technischen Anforderungen an unser Handwerk, was Effizienz betrifft, immer größer. Im Goldzeitalterwäre eine teleskopierende Brücke auch für Kassenpatienten fraglos aus einer Hochgoldlegierung hergestellt worden, per Gusstechnik (vgl. auch in diesem Heft den Beitrag Die Cover-Denture-Prothese nach wie vor eine klassische Versorgung). Heute werden solche Konstruktionen, wenn es um das kleine Budget geht, fast schon standardisiert aus NEM und ohne zusätzliche Friktionselemente angefertigt. Dies ist aufgrund der Gießmethode mit ihren Risiken bezüglich Lunkern, Verzügen oder Einschlüssen und aufgrund des nicht stattfindenden Selbst-Füge-Prozesses wie bei Goldlegierungen eine wesentlich größere handwerkliche Herausforderung. Besonders für solche Konstruktionen werden erfahrene und gut ausgebildete Techniker benötigt, die aber aufgrund der vorhergehend beschriebenen Punkte nicht so leicht zu finden sind.

Wenn uns jedoch durch die Anwendung moderner Techniken unter die Arme gegriffen wird (Abb. 1) und solche Arbeiten fast ohne Risiko auch einem weniger geübten Techniker übertragen werden können, wenn also der frustrierende zufällige Untergang durch Fehlgüsse etc. der Vergangenheit angehört und sich somit auch die regelmäßige Terminsicherheit erhöht, kann am Ende größerer wirtschaftlicher Erfolg stehen, als mit herkömmlichen Mitteln erreicht. Grundsätzlich erlebe ich, dass eine geeignete Maschine bei großen NEM-Arbeiten eine vorher definierte Passung leichter, sicherer und besser reproduzierbar herstellen kann als die menschliche Hand. So kommt es, dass auch der traditionsbewusste Handwerker eigentlich nichts mehr am Umstieg auf eine automatisierte Fertigung von Zahnersatz auszusetzen haben kann. Als lukrativer Zugewinn kann es sich für das Labor erweisen, dass sich zum reinen Methodenwechsel die Perspektive des Einsatzes neuer Materialien wie z. B. Polyetheretherketon (PEEK) gesellt (Abb. 2). Zirkoniumdioxid muss dabei eigentlich schon als Klassiker bezeichnet werden. Natürlich gelten anderseits beim Methodenwechsel neue Faktoren, welche berücksichtigt werden müssen.

  • Abb. 1: Teleskopierende Brücke, aus NEM gefräst.
Alle Bilder: © Michael Anger
  • Abb. 2: Gefräste Außenteleskope aus zahnfarbenem PEEK, verklebt mit einem gepressten Modellguss, ebenfalls aus zahnfarbenem PEEK.
  • Abb. 1: Teleskopierende Brücke, aus NEM gefräst. Alle Bilder: © Michael Anger
  • Abb. 2: Gefräste Außenteleskope aus zahnfarbenem PEEK, verklebt mit einem gepressten Modellguss, ebenfalls aus zahnfarbenem PEEK.

Das Scannen – optisch und taktil 

Herkömmlicherweise finden in der CAD/CAM-Technik lichtoptische Systeme wie Streifenlicht- oder Laserscanner Anwendung. Diese Systeme sind auch in den zahntechnischen Laboren schon recht verbreitet und genügen den allgemeinen Anforderungen bei Kronen, Brücken, Inlays etc. vollkommen. Auch zum Einscannen einfacher geometrischer Körper, für welche in der Software Implantat-Geometrien hinterlegt sind, kurz: Scanbodys, sind diese lichtoptischen Systeme geeignet und sehr beliebt. 

Eine Grundanforderung für lichtoptische Scansysteme sind jedoch matte, nicht spiegelnde Oberflächen. Dies steht natürlich im krassen Widerspruch zum Scan hochglanzpolierter Oberflächen von Primärteleskopen oder Stegen. Selbst die Metalloberflächen von Implantat-Abutments benötigen eine spezielle Oberflächenbehandlung, nämlich das Mattieren, ohne dabei Rauigkeit zu erzeugen. Hierfür gibt es verschiedene Techniken, die Metalloberflächen mit Stiften oder Sprays scanbar zu machen.

Ich favorisiere ein weißes, sehr feines Okklusionsspray, das feiner als alle anderen Techniken ist aber dennoch findet ein Auftrag und somit eine Oberflächenvergrößerung statt. Dieser Auftrag auf die Oberfläche spielt, wenn sauber und fein gearbeitet wird, bei Kronen oder Brücken tatsächlich keine Rolle, ist jedoch bei Teleskopen bzw. Friktionspassungen, um die es hier geht, zu viel, um ignoriert zu werden. Wenn dieser Auftrag wenigstens auf allen Oberflächen immer gleichmäßig stark wäre, könnte man in der Software mit den Passungsparametern gegensteuern. Aber leider ist diese Schicht immer unterschiedlich dick (Abb. 3).

  • Abb. 3: Selbst bei dem feinen Sprühnebel des Okklusionssprays wird die Oberfläche deutlich verändert. Wird zu wenig aufgesprüht, finden sich im Scan kleine Verspiegelungen; wird zu viel gesprüht, wird der Auftrag für ein funktionierendes Primärteil zu stark.
  • Abb. 4: Beim taktilen Scannen werden die Oberflächen von Primärteleskopen, Abutments, Stegen usw. sauberer ab als mit jedem anderen dentalen Verfahren abgetastet (taktiler Dentalscanner DS10 von Renishaw).
  • Abb. 3: Selbst bei dem feinen Sprühnebel des Okklusionssprays wird die Oberfläche deutlich verändert. Wird zu wenig aufgesprüht, finden sich im Scan kleine Verspiegelungen; wird zu viel gesprüht, wird der Auftrag für ein funktionierendes Primärteil zu stark.
  • Abb. 4: Beim taktilen Scannen werden die Oberflächen von Primärteleskopen, Abutments, Stegen usw. sauberer ab als mit jedem anderen dentalen Verfahren abgetastet (taktiler Dentalscanner DS10 von Renishaw).

Also wird ein Scan benötigt, der die Oberfläche gleichmäßig und fein digitalisiert und dabei möglichst nichts verändert. Hierfür gibt es in der Zahntechnik nur eine einzige zuverlässige Technik, das taktile Scannen (Abb. 4). Nur ein Gerät im Dentalbereich ist zurzeit nach internationalen Normen der Messtechnik zertifiziert (ISO 10360-4): Der taktile Scanner DS10 von Renishaw (Pliezhausen), für den eine Toleranz von nur 0-5 Mikrometer angegeben wird. In den folgenden Abbildungen (Abb. 5a u. b, 6a-c) erkennt man sehr gut die unterschiedlichen Arbeitsweisen beim optischen und taktilen Scannen. Der lichtoptische Scanner macht so viele Bilder der Oberfläche wie nötig, gegebenenfalls muss der Anwender zusätzliche Einzelaufnahmen hinzufügen. Daraus berechnet die Software die Oberfläche des Innenteleskopes. Beim berührenden Verfahren fährt die Tastnadel in genau zu definierenden Bahnen spiralförmig um das Innenteleskop herum; wie engmaschig dieser Scan ausfallen soll, kann man selbst einstellen. Das Gemeinsame beider Methoden: Beim Zusammenfügen der Daten (Matchen) berechnet die Software die Oberfläche. Das jeweilige Ergebnis wird dann für die Modellation des Sekundärteiles benutzt. Meine Bewertung: Das optische führt im Vergleich zum taktilen Scannen zu weniger genauen Resultaten es entsteht schon allein ein Unterschied durch das Mattieren/Nicht-Mattieren der Oberflächen. Rechnen wir jetzt noch die unterschiedlichen Fehlertoleranzen beider Systeme hinzu, wird klar, warum ich ein entschiedener Befürworter des taktilen Scans für diese Art der Passungen bin (Abb. 7a u. b). Es fällt jedoch ein zusätzlicher Schritt vor dem Scanvorgang an. Klassischerweise werden die Primärteleskope im Mund einprobiert und überabgeformt (Abb. 8). Die Tastnadel des taktilen Scanners muss aber zumindest unter den Rand der Fräsflächen der Primärteleskope gelangen können, um ein sauberes Bild als Grundlage für die digitale Modellation zu erstellen. Zwar könnten die Primärteile auch einzeln eingescannt und dann in den Übersichtsscan des lichtoptischen Verfahrens hineingerechnet werden aber bei solch kleinen Teilen können Berechnungsfehler entstehen, die zu Passungsungenauigkeiten führen würden. Aus diesem Grund fertige ich für solche verblockten Konstruktionen extra ein Scanmodell an, welches genügend Freiraum für die Tastnadel bietet und das Scannen aller Primärteile gleichzeitig ermöglicht (Abb. 9).

  • Abb. 5a u. b: Die Schritte beim lichtoptischen
Scan.
  • Abb. 5a u. b: Von Einzelbildern des mattierten Primärteleskops
zur berechneten Oberfläche.
  • Abb. 5a u. b: Die Schritte beim lichtoptischen Scan.
  • Abb. 5a u. b: Von Einzelbildern des mattierten Primärteleskops zur berechneten Oberfläche.

  • Abb. 6a: Spiralförmiges Scannen mittels physischer Abtastung.
  • Abb. 6b: Die berechnete Oberfläche.
  • Abb. 6a: Spiralförmiges Scannen mittels physischer Abtastung.
  • Abb. 6b: Die berechnete Oberfläche.

  • Abb. 6c: Der daraus errechnete STL-Datensatz.
  • Abb. 7 a u. b: Der Vergleich der Oberflächen: Links nach dem taktilem, rechts nach dem Streifenlicht-Scannen.
  • Abb. 6c: Der daraus errechnete STL-Datensatz.
  • Abb. 7 a u. b: Der Vergleich der Oberflächen: Links nach dem taktilem, rechts nach dem Streifenlicht-Scannen.

  • Abb. 8: Überabformungsmodell.
  • Abb. 9: Scanmodell mit Kunststoffstümpfen.
  • Abb. 8: Überabformungsmodell.
  • Abb. 9: Scanmodell mit Kunststoffstümpfen.

 

Hinweise und Empfehlungen zur Fräsung

Je nachdem, auf welche Art die Innenseite und somit die Friktion des Teleskopes berechnet wurde, kann die Fräsung 3-achsig, oder muss 5-achsig ausgeführt werden. Jede Fräsmaschine fräst bauartbedingt etwas anders, aber sogar bei gleichen Baureihen und Modellen unterscheiden sich die Passungen der gefrästen Ergebnisse deutlich! Auch bei Temperaturdifferenzen kann ein- und dieselbe Maschine unterschiedliche Ergebnisse erzeugen. Zudem nimmt die Abnutzung der Fräswerkzeuge bei diesen hochpräzisen Passungs- Anforderungen starken Einfluss auf das Resultat. Frische Fräswerkzeuge besitzen natürlich einen geringfügig anderen Radius als benutzte oder gar abgenutzte und haben ebenfalls eine andere Schneid-Wirkung. Für die finalen Fräsungen, also das Fein-Fräsen der Innenseiten, ist es also entscheidend, relativ neue Fräser zu verwenden.

Von meinen 11 Fräsmaschinen gibt es eine, auf der ich täglich NEM- und Titan-Teleskope fertige (das Standgerät Coritec 550i), sowie eine andere für PEEK-Teleskope und Stege (das Tischgerät Coritec 450i; beide Imes-Icore/Eiterfeld). Für PEEK-Fräsungen verwende ich hierbei grundsätzlich einschneidige Fräswerkzeuge und PMMA-Frässtrategien im Trocken-Fräsverfahren. Es gibt zwar auch Empfehlungen, PEEK nass zu fräsen, aber mir scheint das eher kontraindiziert, weil der Fräs-Schlamm während der Fräsung eher hinderlich ist. NEM wird bei mir ebenfalls trocken gefräst, während Titan immer nass gefräst werden muss.

Entscheidend für die erfolgreiche Erzielung der gewünschten Passung ist auch die CAM-Software. Für Teleskop-Fräsarbeiten verwende ich ausschließlich Softwares, die eine Nach-Fräsung ermöglichen und mir somit erlauben, das fertig gefräste Ergebnis nochmals von der Maschine überarbeiten zu lassen. Grundlegend ist für mich zudem in dem vorgestellten Thema, dass ich jede einzelne Kronen-Innenfläche innerhalb eines Fräsobjektes separat nachberechnen und auf Passung fräsen kann, nicht nur alle Kronen-Innenflächen gemeinsam. Wir kennen das Phänomen aus der Gusstechnik, dass Teleskope innerhalb eines Brückenverbundes aufgrund unterschiedlicher Innendurchmesser unterschiedliche Passungen erhalten. Hierbei spielt die Länge der korrespondierenden Fräs- oder Friktionsflächen ebenso eine Rolle wie auch der Durchmesser grundsätzlich. In der Gusstechnik kann man sich hierbei mit unterschiedlichen Kern-Einbettungen bzw. mit unterschiedlichen Einbettmasse-Flüssigkeitskonzentrationen behelfen und nimmt ggf. einen zusätzlichen Aufwand bei der händischen Nachbearbeitung in Kauf. In der Frästechnik könnte man zwar auch versuchen, Werte für unterschiedliche Teleskopdurchmesser zu finden, besser ist es jedoch, die Teleskope, deren Friktion zu stark ist, noch in der Fräsmaschine kontrolliert und einzeln nachzufräsen (Abb. 10 u. 11). Hierbei entscheidet jeder Techniker selbst, wie viel an händischer Nacharbeit er sich anschließend noch vorbehält. Grundsätzlich kann man aber noch in der Maschine die Nachfräsungen bis zur endgültigen Endpassung durchführen jedoch hat man in dem Fall keinen Spielraum mehr für die Politur der Innenflächen der Außenteleskope (Abb. 12 u. 13).

  • Abb. 10: Gefräste Brücke im Blank aus Titan.
  • Abb. 11: Kontrolle der Passung jeder Krone einzeln.
  • Abb. 10: Gefräste Brücke im Blank aus Titan.
  • Abb. 11: Kontrolle der Passung jeder Krone einzeln.

  • Abb. 12: Detailansicht einer nach allen Regeln der Kunst passgenau gefrästen Krone.
  • Abb. 13: Kontrolle der Passung auf dem Modell.
  • Abb. 12: Detailansicht einer nach allen Regeln der Kunst passgenau gefrästen Krone.
  • Abb. 13: Kontrolle der Passung auf dem Modell.

  • Abb. 14: Gefräste Teleskopbrücke. Sie passt und wurde wirtschaftlich sowie terminlich kalkulierbar hergestellt.
  • Abb. 14: Gefräste Teleskopbrücke. Sie passt und wurde wirtschaftlich sowie terminlich kalkulierbar hergestellt.

Die Wirtschaftlichkeit 

In herkömmlich analoger Technik mit viel händischer Arbeit und Gießprozess sollten Teleskop-Arbeiten die Aufgaben für einen hochkarätigen Zahntechniker sein, welcher verdientermaßen einen hohen Stundensatz haben sollte. Wenn Sie ihn nicht am Markt finden, dann schauen Sie sich einmal meine folgende Kalkulation an.

Teleskop-Konstruktionen mit den neuen Techniken

Für eine komplette Sekundärkonstruktion 17-27 mit 7 Teleskopen inklusive eingestellter Friktion und fast verblendfertig (Abb. 14) wird im Fräszentrum wie folgt gerechnet:

Scanservice € 20,00 x 14
Fräsung inkl. Material € 26,00 x 14
Friktionspassung € 30,00 x 7
Total € 854,00 (ggf. zzgl. Versand & MwSt.)

Bei den genannten Preisen kalkuliert ein Fräszentrum natürlich inklusive aller anfallender Kosten und Gemeinkostenzuschläge (AfA etc.) sowie einem Gewinnzuschlag. Sollte das beauftragende Labor eigene geeignete Scanner und Fräsmaschinen besitzen, ergeben sich ggf. niedrigere Gestehkosten, da sowohl der Gewinnzuschlag als auch der Versand entfallen.

Anmerkungen zum herkömmlichen Prozess

 Ob Sie nun bei solchen Arbeiten, analog ausgeführt, mit der Einstückguss-Technik arbeiten oder die einzelnen Teile separat gießen und durch Laserschweißung bzw. Lötung miteinander verbinden: Es entstehen Ihnen außer den Kosten für Arbeitszeiten natürlich auch noch Kosten für Materialien, Strom, Abnutzung etc. Abgesehen von den normalen Gestehkosten kommen noch die Kosten des zufälligen Untergangs hinzu, den jeder von uns schon erlebt hat. Ein Betrag X muss für diesen Worst Caseeingehen, weil nochmals alles von vorne beginnt, mit der Modellation usw. usw. und der Termin kann plötzlich ganz schön knapp werden.

Die Materialien

Derzeit werden NEM, Titan, Goldlegierungen, Zirkoniumdioxid und verschiedene Arten von PEEK (graues, weißes, zahnfarbenes und auch neuerdings rosa PEEK) sowie PEKKTON für Teleskop-Arbeiten gefräst. Mit zunehmendem Einzug der Frästechnik in den zahntechnischen Alltag und darüber hinaus angesichts der voranschreitenden Sensibilisierung der Bevölkerung bezüglich Allergien können wir sicher sein, dass die Industrie viele weitere Materialien für ausgefuchstereArbeiten, wozu die Teleskoptechnik gehört, folgen lassen wird. Sie alle werden für den CAD/CAM-Prozess ausgelegt sein. Ist dieser also erst einmal selbstverständlicher Bestandteil des Labors, wird sich die Maschinen- Auslastung und damit die Aussicht auf mehr Umsatz und Gewinn erhöhen.

Fazit 

Durch den sinnvollen weitergreifenden Einsatz der modernen CAD/CAM-Techniken können bestimmte Herstellprozesse optimiert werden. Dies zeigt das Beispiel der teleskopierenden Brücke. Man kommt auch ohne jahrelange Übung terminsicher zu qualitativ überzeugenden Ergebnissen, wenn dem Labor kein zahntechnischer Zauberkünstler zur Verfügung steht. Der frustrierende zufällige Untergang wird quasi ausgeschlossen und die Mitarbeiter sind weniger gestresst.

Die Attraktivität des Berufsbildes steigt erheblich, da das Team mit modernster Fertigungstechnik arbeitet UND besser bezahlt werden kann. Frei werdende Arbeitskräfte können in anderen Bereichen (Ästhetik, Service etc.) sinnvoller eingesetzt werden. Die Wertschöpfung im Labor wächst, was wiederum vernünftige Gehälter für die Mitarbeiter und zukunftsorientierte Investitionen ermöglicht.

Abschließende Worte

Ich bin selbst Zahntechnikermeister mit Leib und Seele. Mein Handwerk habe ich auf traditionelle Art und Weise von meinem Vater erlernt und liebe das, was wir mit unserer Hände Arbeit zu schaffen in der Lage sind. Über die Jahre hinweg haben wir in unserem Familienbetrieb weit über 80 Lehrlinge in diesem wundervollen Handwerk ausgebildet und viele davon sind heute Stützen unseres Betriebes. Aber: Wenn ich verantwortungsbewusst mit den Arbeitsplätzen meiner Mitarbeiter umgehen will und wenn es auch in Zukunft noch Zahntechniker geben soll, die ihre Arbeit gerne ausüben und lieben sollen, die außerdem auch in Zukunft noch von dieser Arbeit leben und ihre Familien ernähren können, dann darf ich die Augen nicht vor weiterhin neu auftauchenden Techniken und Fertigungsmethoden verschließen. Ich muss am Ball bleiben und darauf bedacht sein, Zahntechnik wirtschaftlich und international konkurrenzfähig auf qualitativ höchstmöglichem Niveau zu gestalten. Neue Techniken muss ich kennen lernen und herausfinden, was davon mich und meine Mitarbeiter weiterbringt.

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Näheres zum Autor des Fachbeitrages: ZTM Michael Anger

Bilder soweit nicht anders deklariert: ZTM Michael Anger


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