Kronen/Brücken

Schnarcherschiene, CAD / CAM Technologie

Flexibilität bei maßgeschneiderten Restaurationen – am Beispiel einer Schnarcherschiene


Wenn es darum geht, maßgeschneiderte Restaurationen wie zum Beispiel eine Schnarcherschiene umzusetzen, muß der Zahntechniker oft sein kreatives Potenzial und die Grenzen seiner Technologien ausreizen. Viele Labore besitzen zwar digitale Design- und Fertigungssysteme, deren Anwendungsspektrum jedoch beschränkt ist. Einige digitale Restaurationssysteme ermöglichen es aber auch, beliebige Designs und Restaurationen mit dem gleichen System zu entwerfen und jede vorstellbare Versorgung digital zu modellieren. Dieses Maß an Gestaltungsfreiheit fördert zahntechnische Innovationen durch den Einsatz neuer Materialien und Herstellungstechniken.

 

 

 

 

Mit der Herstellung von Schnarcherschienen können sich Zahntechniker ein interdisziplinär ausgerichtetes Geschäftsfeld erschließen: Über 20 Millionen Menschen in Europa leiden an chronischen Schlafstörungen [1], Schlafapnoe und Schnarchen. Der Zahnarzt und Somnologe Dr. Jürgen Langenhan, Leiter des „Idsteiner Zentrums für zahnärztliche Schlafmedizin“, verordnet Schnarcherschienen, welche den Kiefer während der Nacht in einer Position fixieren, die ruhiges Atmen gewährleistet (Abb. 1). In Zusammenarbeit mit ZTM Uwe Bussmeier entwickelte er eine Schnarcherschiene, deren Tragekomfort und Langzeitstabilität durch die Verwendung einer Metallbasis deutlich verbessert wurden. Anfangs modellierte ZTM Bussmeier nicht nur die Metallbasis traditionell, sondern gestaltete auch den Schienenanteil aus Kunststoff manuell, da seine laboreigene CAD / CAM-Lösung auf die Herstellung von K&B-Konstruktionen beschränkt war. Viele dentale CAD /CAM-Systeme sind Einzelplatzlösungen mit begrenztem Anwendungsbereich - in der Regel Kronen, Brücken und eventuell Implantaprothetik. Zur Umsetzung anderer Produkte – z.B. Schnarcherschienen – bleibt es dem Labor überlassen, eigene Patchwork-Lösungen zusammenzustellen oder auf nicht-digitale Methoden zurückzugreifen. Heute sind Softwarelösungen erhältlich, die sowohl Flexibilität als auch Automatisierungsfähigkeit für eine zeitnahe, kostengünstige Herstellung von jeglichem Zahnersatz und vielfältigen Sonderversorgungen bieten. Dem Zahntechniker eröffnen sich so Marktnischen, die ihm bisher nicht zugänglich waren (Abb. 2). In unserem Labor ist seit 2005 die Sensable–Software im Einsatz - seit einem Jahr das Sensable LabTools™- System mit einem automatisierten Arbeitsablauf für die digitale Gestaltung von Teilprothesen, Kronen und Brücken. Der automatisierte Arbeitsablauf spart Zeit beim Designen und gewährleistet eine präzise Passung, die Nacharbeiten auf ein Minimum reduzieren. LabTools erlaubt die virtuelle Konstruktion einer Vielzahl von Restaurationen, die als STLDatei (Branchenstandard) gespeichert an verschiedene Fräs- oder Herstellerfirmen übermittelt werden können. LabTools unterstützt das digitale Design von Teilprothesen - mit Konstruktionszeiten von 10-20 Minuten für typische Metallbasen - weshalb mindestens die Hälfte des Schnarcherschienenprojekts virtuell gestaltet werden kann. Da die Software darüber hinaus umfangreiche, vom Benutzer zu definierende Anpassungsoptionen bietet, sollte sie auch zur digitalen Konstruktion der Kunststoffschienenteile eingesetzt werden. Damit käme ein rein digitaler Arbeitsablauf für effizientere Fertigungstechniken und neue Materialien zum Einsatz.

  • Abb. 1: Die Schnarcherschiene gefertigt mittels digitaler Technologie.
  • Abb. 2: Sensable LabTools.
  • Abb. 1: Die Schnarcherschiene gefertigt mittels digitaler Technologie.
  • Abb. 2: Sensable LabTools.

Arbeitsablauf

Wie sich herausstellte, optimierte das LabTools System nicht nur die Konstruktion der Metallbasis, sondern ermöglicht es auch, Teile der Acrylschiene für ein breites Funktionsspektrum frei zu konstruieren. Durch individuell ausrichtbare Konstruktionsebenen wurden die Befestigungspunkte der Ankerstege genau festgelegt. Im Rahmen dieser digitalen Einbindung und Entwicklung stellte sich heraus, dass auch neue, monomerfreie Materialien sowie Technologien wie Laserschmelzen und „Kunststoffprints“ genutzt werden konnten. Nachdem die Software durch die Aktivierung verschiedener Zusatzwerkzeuge individualisiert worden war, erfolgte ein schneller, einfach nachvollziehbarer Arbeitsablauf:

  1. Einscannen des Modells ( hier SmartOptics- Scanner ) und Import dieser Datei ins LabTools- System. Das System umfasst Design- und Fall- Management-Software mit Workflow-Assistent sowie voreingestellte Passungs-, Material- und Fertigungsparameter, die als Basis für neue Konstruktionen herangezogen werden können. Individuelle Konstruktionswünsche lassen sich durch Modifikationen von Systemeinstellungen schnell umsetzen (Abb. 3 und 4).
  2. Anwendung unterstützter LabTools-Funktionen wie Unterlegwachs, Retentionsart und Basisdesign, die die schnelle Generierung von Teilprothesen erlaubt, sowie Wire Cut (Schneiden, Konstruieren mittels freier Zeichnung), mit der die Aufnahmepunkte und Stege schnell und einfach konstruiert und individualisiert werden können. Darüber hinaus arbeitet man bei der LabTools-Konstruktion mit einem haptischen Gerät (Force Feedback) anstelle einer Computer- Maus; man kann also das digitale 3D-Modell, das auf dem Bildschirm entsteht, buchstäblich „fühlen“. Dieser berührungsempfindliche Konstruktionsansatz erhöht die Effizienz ebenfalls (Abb. 5 und 6).
  3. Definition der genauen Position der Haltestege, nachdem die Metall-Teilprothese und die Teile der Acrylschiene konstruiert sind. Die Fähigkeit des Systems, eine Ebene zu definieren und damit den genauen Winkel und die Anbringungspunkte für jeden Haltesteg vorzugeben, verkürzt die Zeit im Vergleich zum manuellen Vorgehen wesentlich (Abb. 7 bis 9).
  4. Entwurf der Kunststoffschienen. Mit der Sensable- Design-Software ist der Entwurf hochorganischer dreidimensionaler Formen einfach: Man importiert die STL-Datei der Metall-Basis und nimmt sie als Ausgangspunkt für die Konstruktion der passenden Acrylschienen. Intuitive Systembefehle wie „Extrude“ (Extruieren) und „Remove“ (Entfernen) ermöglichten das schnelle Formen des digitalen Wachses (Abb. 10 und 11).
  5. Anlegen von zwei STL-Dateien je Kiefer nach Abschluss der Konstruktion und Datenversand. Die Metallbasen wurden mittels Laserschmelzen bei Innodema in Belgien gefertigt. Alternativ kamen Anlagen von 3D SYSTEMS und Envisiontec für Kunststoffplotts zu Einsatz. Die STL-Dateien für die Acrylschienen erhielt unser Fertigungspartner FDZ in Neu-Ulm. Zum Einsatz kam hier ein monomerfreies PMMA (Abb. 12 bis 15) .
  6. Auf diese Weise kann das Labor eine Art Bausatz nach Wunsch erhalten – zum Guß und Fräsen im Haus, oder wirklich nur zur Komplettierung (Abb. 16).
    • Abb. 3: Beschneiden des Scans.
    • Abb. 4: Virtuelle Modellation der Metallbasis.
    • Abb. 3: Beschneiden des Scans.
    • Abb. 4: Virtuelle Modellation der Metallbasis.

    • Abb. 5: Anlage der Aufnahmen des Herbstscharnieres.
    • Abb. 6: Ausrichtung der Stegpositionierung.
    • Abb. 5: Anlage der Aufnahmen des Herbstscharnieres.
    • Abb. 6: Ausrichtung der Stegpositionierung.

    • Abb. 7: Gegenkiefer in protrudierter Stellung.
    • Abb. 8: Offset der Schienenanteile.
    • Abb. 7: Gegenkiefer in protrudierter Stellung.
    • Abb. 8: Offset der Schienenanteile.

    • Abb. 9: Design der Protrusionsschiene.
    • Abb. 10: STL-Datensatz zum Export.
    • Abb. 9: Design der Protrusionsschiene.
    • Abb. 10: STL-Datensatz zum Export.

    • Abb. 11: SLM-Gerüst mit angeschweisstem Gewinde.
    • Abb. 12: 3-D-Print der Basis mit gefrästem Schienenanteil.
    • Abb. 11: SLM-Gerüst mit angeschweisstem Gewinde.
    • Abb. 12: 3-D-Print der Basis mit gefrästem Schienenanteil.

    • Abb. 13: Eine Art „Bausatz“ mit Kunststoffronde für die Frästechnik.
    • Abb. 14: Schienenanteile mit „Belüftung“ zur Komplettierung.
    • Abb. 13: Eine Art „Bausatz“ mit Kunststoffronde für die Frästechnik.
    • Abb. 14: Schienenanteile mit „Belüftung“ zur Komplettierung.

    • Abb. 15: Sensable 3-D-Print für die Gusstechnik.
    • Abb. 16: Testpolitur des SLM-Gerüstes und sauber gefräste Schiene.
    • Abb. 15: Sensable 3-D-Print für die Gusstechnik.
    • Abb. 16: Testpolitur des SLM-Gerüstes und sauber gefräste Schiene.

Umsatz steigernde Flexibilität

Nach der Arbeit mit verschiedenen digitalen Designsystemen für die Zahntechnik sind wir überzeugt, dass LabTools die einzige Lösung ist, um eine Konstruktion wie die hier beschriebene Schnarcherschiene nach unseren Vorstellungen umzusetzen – weil sie die gestalterische Freiheit und Flexibilität bietet, speziellen Aufgaben gewachsen zu sein. LabTools bot die Automatisierung und Geschwindigkeit einer digitalen Lösung und gleichzeitig die Möglichkeit, manuelle Erfahrung und Geschick einzubringen. Inzwischen gibt es weltweit vernetzte Produktionsstätten, die mit Konstruktionsdateien von Sensable getestet wurden und Erfahrungen im 3D-Print, in der Frästechnik und anderen CAM-Technologien besitzen. So hat das Labor den Vorteil, seine Design-Kompetenz inhouse zu behalten und mit erfahrenen, zuverlässigen Fachleuten beim Einsatz innovativer Herstellungstechniken zusammenzuarbeiten. 

Näheres zum Autor des Fachbeitrages: ZTM Jörg Bressem

Bilder soweit nicht anders deklariert: ZTM Jörg Bressem


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