Top Artikel


IDS 2019: Update 3D-Drucker und -Materialien

Der dentale 3D-Druck war eines der absoluten Trendthemen auf der diesjährigen Dental-Schau. Ein neuer Schwerpunkt bildete unter anderem das Drucken von permanentem Zahnersatz. Unsere Autorin Dr. Christin Arnold hat sich auf der Kölner Messe umgeschaut und beschreibt im Folgenden detailliert interessante Neuerungen – ein Anspruch auf Vollständigkeit kann angesichts der enormen Anzahl an Ausstellern, die sich das Thema zu eigen gemacht haben, natürlich nicht bestehen.

Mehr noch als zur IDS 2017 präsentierten zahlreiche Anbieter einen Desktop-3D-Drucker auf Resinbasis. Das Angebot und die Messebesuchszeit liefen nicht konform, sodass dieses Update keinesfalls vollständig ist und lediglich auf meinem Messebesuch beruht.

Folgende verschiedene Schwerpunkte standen im Vordergrund:

Drucken von permanentem Zahnersatz

Bego

Explizit für die additive Herstellung von Totalprothesen und zum Drucken von permanenten Einzelkronen wurden auf der IDS 2019 Klasse-IIa-zertifizierte Materialien vorgestellt. Letzteres führte tendenziell zu einem Zuwachs an Resindruckern mit „visitenkartengroßen“ Bauplattformen. Auf diese Weise werden die Präzision und der Materialverbrauch optimiert. Gleichzeitig wird damit aber die Anwendung der Drucker materialspezifisch bzw. zumindest deren Produktivität eingeschränkt.

In Kombination mit dem hochauflösenden DLP-3D-Drucker Varseo XS (Abb. 1) war das Drucken von permanenten Einzelkronen eine Messeneuheit von Bego (Bremen). Varseo Smile Crown ist ein zahnfarbenes, keramisch gefülltes Hybridmaterial für permanente Einzelkronen, Inlays, Onlays, Veneers, Verblendschalen oder Prothesenersatzzähne in sieben VITA- classical-Farben (Abb. 2). Das Drucken von Brücken zählt derzeit noch nicht zum Indikationsspektrum. Laut Bego lässt sich das Hybridmaterial gut mit VITA-Verblendkompositen und Farben kombinieren sowie individualisieren. Mit dem Varseo XS können auch weitere Materialien wie VarseoSmile Temp, VarseoWax Model und VarseoWax CAD/Cast verarbeitet werden. Die vergleichsweise kleine Bauplattform (64 × 40 × 120 mm) zeigt die Spezifizierung auf präzisionsgenaue kleinere Bauteile (Layer und Auflösung 50 μm, Baurate 30 mm/h).

  • Abb. 1: DLP-3D-Drucker Varseo XS.
  • Abb. 2: VarseoSmile Crown.
  • Abb. 1: DLP-3D-Drucker Varseo XS.
  • Abb. 2: VarseoSmile Crown.

Für weitere Indikationen bietet das Bremer Unternehmen neben dem bewährten Varseo S-Drucker (siehe ausführliche Informationen in der Berichterstattung zur IDS 2017 unter www.ztm-aktuell.de/arnold2) den mittelgroßen DLP-Drucker Varseo M an. Neben dem bekannten Kartuschensystem zeichnet sich dieser durch eine größere Bauplattform (112 × 63 × 85 mm) und erhöhte Druckgeschwindigkeiten aus (Baurate 30–50 mm/h). Überdies stellte Bego für große Labore und Fertigungszentren den Varseo XL, einen Hochleistungsdrucker mit LED-Matrix und einer sechsfach größeren Bauplattform (270 ×160 × 300 mm) vor. Mit großer Geschwindigkeit (400 mm/h) können so Bauteile auf mehreren Ebenen (Materialumlaufsystem, bis zu 7 kg Kapazität) gedruckt werden. Durch eine Übertragungsplatte (All-in-one Plate) ist der Varseo XL zudem für eine Automatisation vorbereitet, in der später Reinigung und Lichthärtung ebenfalls digital erfolgen können. Geeignete Materialien für diese XL-Version sind VarseoWax Model, VarseoWax CAD/Cast und VarseoWax Tray.

formlabs

Zufrieden mit den Verkaufszahlen der vergangenen zwei Jahre bietet das Unternehmen formlabs (Berlin) wiederum den Drucker Form 2 mit gut organisiertem Supportservice (mehr Informationen siehe www.ztm-aktuell.de/arnold3) und Post-Processing- Geräten (Form Wash und Form Cure) an. Der Drucker wurde mit einem neuen Resin Tank LT bestückt. Laut Herstellerangaben weist dieser eine zehnfach erhöhte Lebensdauer auf.

Fokussiert wurden Indikationen bzw. entsprechende Arbeitsabläufe vorgestellt. Kernpunkt war der Druck von Totalprothesen, welche laut der Berechnung des Herstellers im Materialpreis sehr günstig zu produzieren sind (eine Basis aus Denture Base [LP-light pink, OP-original pink] für 2,45 Euro; eine Zahnreihe aus Denture Teeth [A1/A2/A3,5/B1] für 5,70 Euro). Die für Deutschland notwendige Materialzulassung wird jedoch erst am Ende des Jahres erwartet.

  • Abb. 3: 3D-gedruckte Prothesenbasis mit dem FotoDent® denture-Material von Dreve Dentamid.

  • Abb. 3: 3D-gedruckte Prothesenbasis mit dem FotoDent® denture-Material von Dreve Dentamid.
    © Dreve
Auch Dreve (Unna) hat sein Angebotsportfolio um FotoDent® denture erweitert (Zulassung geplant im 2. Quartal, Abb. 3) und bietet wie dentona (Dortmund) mit optiprint denture 385 und Weithas (Lütjenburg) mit Weiton-3D Base die Möglichkeit an, Basen zu drucken. Weithas stellte außerdem mit Weiton-3D C+B ein Klasse-IIa-zertifiziertes Material zum Drucken von Kronen und Brücken (bis dreigliedrig) vor.

Aufrüstung in Sachen Nachbearbeitung: Eigenständige Post-Processing-Systeme

Viele Händler haben ihr Angebot mit Geräten zur notwendigen Nachbearbeitung der Druckobjekte erweitert. Die Funktionsweisen der Geräte variieren dabei stark. Ziel ist es, manuelles Arbeiten weitestgehend zu vermeiden. Die Zeit der Anwendungen wird zeigen, ob alle Post-Processing-Systeme eine vollständige Säuberung bzw. Aushärtung (Fotopolymerisation) der gedruckten Bauteile gewährleisten können. Ein unzureichender Waschprozess mit noch flüssigem Fotopolymer am gedruckten Objekt – z.B. im Kronenlumen oder am Fissuren-Relief – könnte nach der End-Polymerisation negative Auswirkungen auf das Passverhalten haben. Mit Blick auf den Druck von ästhetisch hochwertigem Zahnersatz ist zudem zu klären, inwieweit entsprechende Reinigungsbäder zusammen bzw. – wegen der Gefahr von Verfärbungen – dem Material der Druckobjekte entsprechend separiert benutzt werden müssen.

Kulzer

  • Abb. 4: cara Print 4.0 (HD DLP-Technologie) mit cara Print Clean (2. v. r.) und cara Print LEDcure (ganz rechts).

  • Abb. 4: cara Print 4.0 (HD DLP-Technologie) mit cara Print Clean (2. v. r.) und cara Print LEDcure (ganz rechts).
    © Kulzer
Zum offenen cara Print 4.0 3D-Drucksystem (Abb. 4) präsentierte Kulzer (Hanau) neben dem bewährten Drucker (mehr Informationen unter www.ztm-aktuell.de/arnold2) und den hauseigenen dima Print Materialien, die durch dima Print Stone, Gingiva-Maske und Splint clear erweitert werden, den neuen cara Print Clean und den Prototyp von cara Print LEDcure. Letzterer wird ab Oktober verfügbar sein.

Im Clean-Gerät können die gedruckten Objekte, ohne sie von der Bauplattform zu entfernen, gereinigt werden. Die Funktionsweise wird über ein Zweikammer-System reguliert. Dabei befinden sich die zu reinigenden Bauteile im inneren und die Reinigungsflüssigkeit im äußeren Behälter. Mit dem Start wird die Flüssigkeit in den inneren Behälter gepumpt und reinigt die entsprechenden Objekte. Nach Ablauf der voreingestellten Reinigungszeit wird die Reinigungsflüssigkeit zurückgepumpt. Die Bauteile können abtrocknen, ein zu langer Verbleib in der Reinigungslösung und somit negative Auswirkungen auf die Geometrie etc. sind ausgeschlossen.

Mithilfe einer speziellen LED-Technologie (LEDs zwei verschiedener Wellenlängen, 385 und 405 nm) und eines transparenten Drehtellers (Durchmesser 17 cm) werden die Bauteile abschließend im Cure-Gerät, ohne manuelles Drehen, durch einen vollverspiegelten Innenraum von allen Seiten bestrahlt und somit durch die initiierte Lichtpolymerisation vollständig ausgehärtet. Zeit und Intensität sind für die jeweiligen Materialien hinterlegt.

Rapid Shape

  • Abb. 5: RS Family: Das Rapid Shape-Portfolio bietet professionelle Lösungen für Zahnärzte, Kleinlabore, Labore und die Industrie.

  • Abb. 5: RS Family: Das Rapid Shape-Portfolio bietet professionelle Lösungen für Zahnärzte, Kleinlabore, Labore und die Industrie.
    © Rapid Shape
Auch bei Rapid Shape (Heimsheim) wurde mit der dritten Generation der 3D-Druckerserie das Portfolio weiterentwickelt und stark erweitert (Abb. 5). Enthalten sind neben kleinen, smarten Druckern für Zahnärzte/Praxislabore (D10) und Kleinlabore/ Einsteiger (D20+cartridge, D20+) auch Drucker für spezialisierte Dentallabore (D30+, D30+ ortho und D40II). Im Vergleich zur IDS 2017 können speziell mit dem Drucker D30+ und seiner temperaturgesteuerten Materialwanne eine bessere Prozessstabilität und schnellere Druckgeschwindigkeiten erreicht werden. Zudem können die gedruckten Bauteile durch eine automatische Abtrennvorrichtung von der Bauplattform entfernt werden. Dabei trennt eine Art „Kuttermesser“ die Teile von der Plattform, welche dann in einem „Fangkorb“ aufgenommen werden.

Darüber hinaus wurden die Nachbearbeitungsgeräte RS wash und RS cure ergänzt und ermöglichen einen validierten Workflow. Für den Dauereinsatz in der industriellen Fertigung werden Drucker mit hochauflösenden Projektoren, klimatisierten Innenräumen, automatischen Resinnachfüll- und Abtrenneinheiten oder alternativ mit Plattformwechslern (PFC) für eine Automatisierung angeboten (D70+, D90+, D100+ ortho).

Shera

Seit Neuestem stützen auch Straumann (Basel/Schweiz) und seit Längerem die Shera Werkstoff-Technologie (Lemförde) ihr gesamtes „Print-Angebot“ auf die Gerätetechnologie von Rapid Shape. Wie bereits 2017 bietet Shera – analog der Rapid Shape- Nummerierung – die Drucker SHERAprint 20, 30 und 40 mit SHERAprint-Materialien an (ausführlichere Informationen unter www.ztm-aktuell.de/arnold2).

  • Abb. 6: SHERAprint Drucker, gestapelt (rechts): SHERAprint wash und cure.

  • Abb. 6: SHERAprint Drucker, gestapelt (rechts): SHERAprint wash und cure.
    © Shera
Die neuen Nachbearbeitungsgeräte (RS-Reihe = SHERAprint wash und cure; Abb. 6) sind durch interne Netzwerkverbindungen (WLAN/LAN) mit dem jeweiligen Druckjob verknüpft. Reinigungs- bzw. Belichtungszeiten der jeweiligen Materialien sind hinterlegt und werden automatisch gewählt. Durch zwei im „Waschgerät“ integrierte Behälter kann die eigentliche Waschkammer nacheinander befüllt und die Bauteile vom klebrigen Fotopolymer befreit werden. Ein integrierter „Propeller“ sorgt dabei für die notwendige Bewegung im Reinigungsbad.

Durch die Datenverbindung zum Drucker ist auch bei dem Lichthärtegerät das richtige Programm voreingestellt und kann ohne weitere notwendige manuelle Eingaben sofort gestartet werden. Mit leistungsstarken LEDs (UVA- und UVB-Bereich) von allen Seiten (360° = von oben und unten) belichtet sowie mit im Gerät eingearbeiteter Heizung und nach Wunsch mit definierter Atmosphäre können die Bauteile endpolymerisiert werden.

Mit SHERA easy base entwickelte Shera zudem ein neues Tool für das Drucken individueller Löffel (Abb. 7a). Abformverfahren und -material werden beim Löffeldesign (variable Entlastungslöcher, Umbördelung etc.) berücksichtigt und sollen den Kompressionsdruck und somit die Resultate der Abformung optimieren. Auch wurde das Drucken von Modellen mit herausnehmbaren Stümpfen modifiziert (Abb. 7b). Das Update Sheraprint-cone ermöglicht einen konischen Verlauf und eine Führungslinie (bzw. -rille) als Rotationsschutz entlang der Fixierung im „Alveolenfach“. Darüber hinaus können beim Stumpfmodell seitliche Kontrollfenster zur Überprüfung des Sitzes gedruckt werden.

  • Abb. 7a: Individueller Löffel mit SHERA easy base.
  • Abb. 7b: Modell mit herausnehmbaren Stümpfen – Sheraprint-cone.
  • Abb. 7a: Individueller Löffel mit SHERA easy base.
  • Abb. 7b: Modell mit herausnehmbaren Stümpfen – Sheraprint-cone.

Neu zur Messe in Köln präsentierte Shera außerdem zwei Materialien für den Druck. Ein helles (smoky white) Modellmaterial Sheraprint-model UV und das niedrigviskose Sheraprint-cast&press, welches sich neben allgemeinen Gussobjekten insbesondere für fragile Veneers, Inlays und Onlays eignet, die anschließend im Pressverfahren in Keramik überführt werden können.

Straumann

Straumann integriert die Rapid Shape-Technik in die CARES® P Series und bietet neben den P20, P30/P40 auch den P10 für die Zahnärzte und Praxislabore an. Letzterer basiert auf einem Einweg- Kapselsystem und ist für die Herstellung von temporärem Zahnersatz in Form von Kronen und Brücken (Capsule GC Temp Print, medium, light, dark) bzw. Schienen, sprich das Drucken von Medizinprodukten, gedacht. Je nach Kapsel ist auch hier der Druckbereich vergleichsweise klein (90 × 60 mm, 30 × 60 mm). Neben der Kapsel müssen nach jedem Druck die aus Kunststoff bestehende Bauplattform und die Wanne entsorgt werden.

DMG

Auch DMG Chemisch-Pharmazeutische Fabrik (Hamburg) adaptiert den D10 als DMG 3 Delite und die größere Version DMG 3 Demax in das hauseigene Drucker-Portfolio. Zusätzlich werden neun LuxaPrint-Materialien für ein weites Anwendungsspektrum angeboten. Neben den Medizinprodukten der Klasse IIa, einem Basismaterial für Totalprothesen (LuxaPrint Base rosa/dunkelrosa) und LuxaPrint Crown für semipermanente Versorgungen (Kronen, dreigliedrige Brücken, Inlays, Onlays) ist hier ein elastisches Material (LuxaPrint Ortho Flex) für Übertragungsschienen in der KFO oder als Schablone für die Herstellung von Provisorien interessant. Auch das Fraunhofer ISC (Würzburg) forscht an von der Umgebungstemperatur abhängigen, flexiblen Materialien für den Druck. Grundlage bilden monomerfreie Ormocere.

Ivoclar Vivadent

  • Abb. 8: PrograPrint®PR5 – der erste Drucker von Ivoclar Vivadent.

  • Abb. 8: PrograPrint®PR5 – der erste Drucker von Ivoclar Vivadent.
    © Ivoclar Vivadent
Erstmals zur IDS in diesem Jahr präsentierte auch Ivoclar Vivadent (Schaan/Liechtenstein) einen Drucker auf Resinbasis. Der Progra-Print®PR5 (Abb. 8) basiert auf einem DLP-Prinzip mit hoher Auflösung (4 Millionen Pixel) über die gesamte Bauplattform (125,44 × 100 × 78,4 mm) bei vergleichsweise kleiner Pixelgröße (49 μm). Wanne und Materialkartusche sind baulich miteinander verknüpft, was einen schnellen Materialwechsel und keinen Hautkontakt des Materials mit dem Anwender impliziert.

Zudem werden mit PrograPrint®Clean und PrograPrint®Cure auch Geräte für die Reinigung und Nachvergütung angeboten. Das Reinigungsgerät setzt sich aus zwei Bädern zusammen, in welche die Bauplattform mit den gedruckten Objekten nacheinander eingehängt werden kann. Die Gesamtreinigungszeit hängt vom Material ab. Die Reinigungswirkung wird durch einen Magnetrührer erzeugt, der das jeweilige Reinigungsbad in Bewegung versetzt. Während der Reinigung werden beide Wannen, dem Arbeitsschutz entsprechend, luftdicht mit einem Deckel abgeschlossen. Abschließend müssen die Bauteile im PrograPrint®Cure mit sehr leistungsstarken LEDs auspolymerisiert werden (1–2 Minuten). In Summe handelt es sich um ein geschlossenes System mit validiertem Arbeitsablauf.

Ivoclar Vivadent stellt dem Anwender dazu drei Materialien zur Verfügung: ProArt Print Wax, ProArt Print Splint und ProArt Print Model. Bei der additiven Verarbeitung der angebotenen Materialien liegt dabei die Layerschichtstärke materialabhängig bei 50–100 μm.

Problematik der „degenerativen“ Wanne

Je nach Gebrauch unterliegen die Materialwannen (Resintanks) einer mehr oder weniger stark ausgeprägten Verschleißreaktion. Der durchsichtige, meist glasklare Boden der Wanne wird milchig trüb und die Qualität der gedruckten Objekte verschlechtert sich. Ein regelmäßiger Austausch der Wanne ist obligat. Die Angaben der Nutzungsdauer variieren auch hier sehr stark und sind vom Material und dem Handling des Anwenders abhängig. Zudem sind die Preise der Wannen unterschiedlich hoch und sollten beim Kauf eines Druckers Berücksichtigung finden.

Organical CAD/CAM

  • Abb. 9: Organical® 3D Print S.

  • Abb. 9: Organical® 3D Print S.
    © Organical CAD/CAM
Erstmals in diesem Jahr in Köln präsentiert, zeichnet sich der Dentaldrucker Organical® 3D Print S (Abb. 9) von Organical CAD/CAM (Berlin) unter anderem durch einen auswechselbaren Wannenboden aus. Bei fortgeschrittener milchiger Verfärbung des Resintanks kann dieser mit Spezialfolien kostengünstig und leicht ersetzt werden. Der Drucker unterliegt dem LCD-DLP-Prinzip auf Basis von UV-integriertem Licht (405 nm). Je nach Material können Schichten zwischen 10 und 200 μm gedruckt werden. Alle klassischen dentalen Anwendungen können offen – nach Wahl des Anwenders – realisiert werden.

SISMA

Auch das Unternehmen SISMA (Piovene Rocchette/Italien) bewarb seinen EVERES ZERO DLP-Drucker als einen Drucker mit einem nicht degenerativen Resinbehälter, begründet mit der Verwendung von inertem PTFE als Boden des Behälters.

VOCO

Wie bereits 2017 zeigte VOCO (Cuxhaven) zur IDS die drei DLP-SolFlex-Drucker. Durch die flexiblen Materialwannen der patentierten Flex-Vat-Technologie wird durch geringere Abzugskräfte innerhalb der einzelnen Layerschichten der Druckprozess verkürzt. Zur IDS 2019 wurde für den SolFlex 650 jedoch eine starre Wanne vorgestellt. Die durch die Flexibilität möglichen negativen Auswirkungen des Eigengewichtes der Wanne auf den Druck sollen somit gänzlich ausgeschlossen werden. Der starre Wannenboden wird mit einer Folie geschützt, diese sollte regelmäßig ausgetauscht werden. Laut VOCO kann so eine fast unbegrenzte Lebensdauer gewährleistet werden.

Zukunftsmusik: Drucken von Zirkoniumdioxid

  • Abb. 10a: CeraFab 7500 Dental.

  • Abb. 10a: CeraFab 7500 Dental.
    © Lithoz
Lithoz „Lithoz goes dental“ mit dem Drucker CeraFab 7500 Dental (Abb. 10a). Mit der Lithoz LCM-Technologie (Lithography based Ceramic Manufacturing) können erstmals keramische Kronen bzw. Brücken und Implantate aus Zirkoniumdioxid (LithaCon 3Y 210/230) oder gar Knochenersatzmaterial aus Tricalciumphosphat (LithaBone TCP 300) oder Hydroxylapatit (Litha- Bone HA 400) additiv hergestellt werden. Bislang erfolgte die Zertifizierung des Prozesses und der Materialien durch die Kunden von Lithoz. Für rein dentale Anwendungen wird aber auch eine allgemeine Zulassung des Zirkoniumdioxids von Lithoz angedacht. Erfolgreiche Untersuchungen wurden bereits an der Universität Zürich unter der Leitung von Prof. Christoph Hämmerle durchgeführt.

Laut Hersteller Lithoz (Wien/Österreich) besteht die Möglichkeit, das Materialspektrum mit anderen keramischen Mischungen zu erweitern. Grundlage bildet ein flüssiges Fotoharz mit entsprechend dispergierten Keramikpartikeln. Diese viskose Suspension – analog einem zähflüssigen Honig – wird im Drucker durch eine Rakel als dünne Schicht (einige Hundert Mikrometer) auf die Wanne mit durchsichtigem Boden aufgetragen. Die Bauplattform (Bauvolumen: 76 × 43 × 170 mm) wird in die Suspension getaucht, bis die gewünschte Schichtstärke (Abstand Wanne zur Bauplattform bzw. später zum Bauteil) erreicht ist. Dem DLP-Prinzip entsprechend wird jede einzelne Bauteilschicht gehärtet. Hierbei können diese bei Bedarf sehr dünn (10–100 μm) gewählt werden. Laut Hersteller wird entsprechend den Materialien zumeist eine Layerdicke von 25 μm empfohlen. Der Abzug und das erneute Kontaktieren erfolgen durch Kippung der Wanne, welche gleichzeitig ein Nachfließen des Materials in eine Richtung ermöglicht und Blasenbildung ausschließt. Nach Rakelglättung der neuen Schicht auf der Wanne wiederholt sich der Vorgang bis zur Fertigstellung des zu druckenden Bauteils immer wieder.

Wie bei dem klassischen 3D-Druck von Fotopolymeren muss nach dem Druck eine Nachbearbeitung der Objekte erfolgen. Für die Reinigung und die Entfernung eventueller Supportstrukturen hat Lithoz explizit eine Station (LITHOZ CeraCleaning Station Ultra) entwickelt (Abb. 10b). Diese ist mit einer Absaugeinrichtung, Druckluft und einem Airbrush-System, mit dem auch Reinigungsflüssigkeiten gezielt eingesetzt werden können, ausgestattet. Nach dem Reinigungsprozess müssen die Bauteile einem Entbinder- und Sinterprozess unterzogen werden. Bei diesem „Entbindungsprozess“ wird die Kunststoffmatrix, die dem additiven Prozess geschuldet ist, entfernt. Laut Lithoz ist bei diesem Prozess die Regelgenauigkeit (bis rund 300°C) des Ofens essenziell. Zu schnelles Aufheizen und ungenaue Temperaturführungen können unerwünschte Rissbildungen im Bauteil verursachen. Der Sinterprozess ist neben dem Material auch von der Wandstärke der Bauteile abhängig. Nach dem Sinterprozess weisen die Bauteile eine vergleichsweise glatte Oberfläche (Ra im Bereich von 0,4 μm) auf. Je nach Indikation können diese einer abschließenden Politur unterzogen werden.

  • Abb. 10b: LITHOZ CeraCleaning Station Ultra.
  • Abb. 10c: Gedruckte Zirkoniumdioxidkrone (LithaCon 3Y) mit Malfarben verfeinert.
  • Abb. 10b: LITHOZ CeraCleaning Station Ultra.
  • Abb. 10c: Gedruckte Zirkoniumdioxidkrone (LithaCon 3Y) mit Malfarben verfeinert.

Mit Blick auf das durch 3 mol% Yttrium stabilisierte Zirkoniumdioxid muss die Kompatibilität zu Verblendkeramiken, Mal- bzw. Spraytechniken derzeit noch geprüft werden. Eine Einfärbung mit herkömmlichen Zahnmalfarben wurde jedoch schon erfolgreich getestet und auf der IDS 2019 präsentiert (Abb. 10c). Die Grundfarbe des Rohmaterials ist – wie aus der Frästechnik bekannt – opak weiß und ohne hohe Transluzenz.

Die hohe Präzision des Druckers (laterale Auflösung 40 μm, Pixelanzahl 1920 × 1080) gepaart mit der Festigkeit des Materials erlauben die Herstellung von sehr grazilen und dünnen Strukturen bzw. Kanten. Laut Hersteller können Table Tops mit Schichtstärken von 150 bis 200 μm, auch mit anatomisch ausgeprägten Fissurenreliefs und diversen Höckergeometrien, realisiert werden. Zukunftsmusik könnten Stiftimplantate mit mikrometerfeiner Oberflächen-Netzstruktur im Bereich der Knochen – für eine optimale Einheilung – sein.

Der Drucker CeraFab 7500 Dental beinhaltet die zweigeteilte Software CeraFab Control. Dabei ist Data Preparation (DP) für die Erstellung der Druckjobs und Hardware Control (HC) für die Maschinensteuerung notwendig. Basis für den Druck (CAM) bildet eine .stl-Datei (CAD). Der Anwender hat Zugriff auf alle Druckparameter. Das Softwaremodul CeraDoc4Med ermöglicht zudem eine einfache automatisierte Erstellung von Berichten für die technische Dokumentation zur Herstellung der jeweiligen Medizinprodukte. Benutzerindikationen sind somit transparent und verfolgbar für die benannten Stellen.

DWS

Wie 2017 (mehr Informationen unter www.ztm-aktuell.de/arnold3) präsentierte die Firma DWS (Thiene/Italien) die Druckerreihe DFAB Desktop und Chairside (Abb. 11a u. b). Wie bei anderen Anbietern steht die vergleichsweise kleine Bauplattform (50 × 20 × 40 mm) für das Drucken hochpräziser Kronen und Brücken in Form von Langzeitprovisorien (Temporis®, MPG-Klasse IIa). Die Firma wirbt damit, eine fünfgliedrige Brücke (Abb. 11c) in weniger als 20 Minuten drucken zu können. Das Alleinstellungsmerkmal dabei ist, dass mit dem Druck – auf Basis des Kapselsystems – der natürliche Zahnfarbverlauf (A1–A3,5) simuliert werden kann.

  • Abb. 11a: DFAB Desktop.
  • Abb. 11b: DFAB chairside.
  • Abb. 11a: DFAB Desktop.
  • Abb. 11b: DFAB chairside.

  • Abb. 11c: Mit DFAB gedruckte Brücke.
  • Abb. 11c: Mit DFAB gedruckte Brücke.

Noch nicht auf dem Markt, jedoch in der Zulassungsphase befindlich, sind ein transluzentes Nanokomposit (Irix Max®) sowie ein Zirkoniumdioxid (Irix Z®) für permanente Restaurationen – beide in sechs verschiedenen Farben (A1, A2, A3, A3,5, 1, N). Die Herstellung von Bohrschablonen (DS3000), Guss-Pressrohlingen (Fusia RF080) und Modellen (Precisa RD096GY) ist mit dem Kapselsystem ebenfalls realisierbar.

Für das gesamte Anwendungsspektrum bietet DWS – etwas spezifiziert – erneut auch die SLA-Druckerreihe XFAB mit den Druckern 2500PD (Abb. 12) und 3500PD (Abb. 13) an. Besonderheiten bei diesen Druckern sind eine explizite Kalibrierung (Ausrichtung der Bauplattform über Verankerung mit Kugelgelenk), eine Bauplattform mit Relief und inklusive passendem Werkzeug zur leichteren Abtrennung der Bauteile, eine ovale Resin-Wanne, die nach Verschleiß gedreht wird und somit durch das TTT-System (Tank Translation Technology) an Lebensdauer gewinnt. Für große Produktionsmengen wurden der XPRO S und XPRO Q präsentiert.

  • Abb. 12: XFAB 2500PD.
  • Abb. 13: XFAB 3500PD.
  • Abb. 12: XFAB 2500PD.
  • Abb. 13: XFAB 3500PD.

Weitere neue Technologien

3D Systems

  • Abb. 14: NextDent-5100-for-Ceramill.

  • Abb. 14: NextDent-5100-for-Ceramill.
    © Amann Girrbach
Durch die Figure4™-Technologie verspricht 3D Systems (Rock Hill/USA) mit dem NextDent™5100 eine Produktivitätssteigerung von bis zu 90%. Neben dem Vertrieb durch Metaux Precieux Dental GmbH (Stuttgart) hat diesen Hochgeschwindigkeitsdrucker auch Amann Girrbach (Koblach/Österreich; Abb. 14) in den hauseigenen Ceramill Workflow integriert. Die Besonderheit dieses Verfahrens soll in der licht- und sauerstoffdurchlässigen Membran und der mit einem Fotopolymer gefüllten Wanne liegen. Im Vergleich zum klassischen DLP-Verfahren scheint die vom Sauerstoff beeinflusste – am Boden der Wanne stattfindende – Fotopolymerisation zu einem geringeren Verbund zwischen dem Bauteil und dem Wannenboden zu führen.

Dies hat zur Folge, dass die Abzugskräfte geringer sind und ein Wechsel zur neuen Layerschicht schneller sattfinden kann (Druckdauer bis zu 12,1 cm/h je nach Schichtstärke). Infolgedessen sind die Abgrenzungen zwischen den einzelnen Schichten und die Gefahr eines Bauteilverzugs minimiert, auch die Lebensdauer der Materialwanne ist erhöht. Supportstrukturen können filigraner gestaltet und ohne großen Aufwand nach dem Druck entfernt werden.

Die Größe der gelöcherten Bauplattform wird mit 12,4 × 7,0 × 19,6 cm, die Auflösung mit 1920 × 1080 Pixel und die Schichtstärken werden von 30 bis 100 μm angegeben. 3D Systems propagiert eine gleichbleibende Druckqualität über Jahre – unterstützt durch intelligente Software, die beispielsweise den Verschleiß der LED etc. berücksichtigt und automatisch notwendige Änderungen in den Druckprozess integriert.

Hinsichtlich der Materialien handelt es sich um ein geschlossenes System (Aktivierung durch QR-Codes). Durch die Nutzung von NextDent-Materialien sind folglich eine validierte Prozesskette und guter Support gewährleistet. Die NextDent-Materialien decken ein weites Indikationsspektrum ab (12 Indikationen, 30 Farben).

3D Systems stellte zur IDS den effizienten Druck von Totalprothesen in den Mittelpunkt. Nacheinander werden die Basis (Next-Dent Denture 3D+ in fünf Farben) und die Zahnreihe (NextDent C&B MFH – auch für Kronen und Brücken) gedruckt. Letztere gibt es in sechs verschiedenen Farben und kann individuell auf den Patienten abgestimmt werden. Abschließend wird die Zahnreihe mit dem Denture 3D+-Material in der Basis integriert.

3D Systems bietet zudem einen LC-3D MIXER (Abb. 15a) an. Mit dieser Vorrichtung können die 3D-Druckwerkstoffe in der Flasche durch andauernde Kipp- und Rollbewegungen – bevor sie in das Harzbecken des Druckers gegossen werden – gut vermischt werden. Durch eine optimale Konsistenz und eine ausgewogene Partikelvermischung können Farbabweichungen und Fehldrucke ausgeschlossen werden.

  • Abb. 15a: LC-3D MIXER.
  • Abb. 15b: LC-3D PRINT UV-Licht-Box.
  • Abb. 15a: LC-3D MIXER.
  • Abb. 15b: LC-3D PRINT UV-Licht-Box.

Ebenfalls wird eine LC-3D PRINT UV-Licht-Box (Abb. 15b), welche mit einem vergleichsweise großen Innenraum mit 12 auswechselbaren UV-Lampen ausgestattet ist, für die Nachbearbeitung angeboten.

EnvisionTEC

Neben vielen anderen Druckern bietet auch EnvisionTEC (Dearborn/ USA) mit dem Envision One cDLM Dental einen Drucker mit ähnlicher Funktionsweise an (Baurate bis zu 80 mm/h je nach Schichtstärke, Bauvolumen 180 × 101 × 85 mm, Auflösung 93 (60) μm; Schichtstärken 25–150 μm). Ein zusätzlicher Sauerstoffkonzentrator, der an der hinteren Seite des Druckers angeschlossen wird, und zwei Wannen zählen zum Lieferumfang bei der Bestellung des Druckers.

Carbon

  • Abb. 16: Printer-Reihe mit Waschgerät von Carbon.

  • Abb. 16: Printer-Reihe mit Waschgerät von Carbon.
    © Carbon
Mit neuer Miet-Verkaufsstrategie, primär für Labore mit großen Produktionsmengen, bietet das Unternehmen Carbon (Redwood City/USA) die Nutzung von Druckern (M2 Printer – Bauvolumen: 18,9 × 11,8 × 32,6 cm, M2d Printer – Einstiegsoption (Abb. 16); L1 Printer – Großlabor) mit dem eigens patentierten, proprietären CLIP (Continuous Liquid Interface Production) 3D-Druck-Verfahren an. Der Mietpreis enthält neben einer ausführlichen Instruktion vor Ort einen vollumfänglichen Support. Materialien sind im Mietpreis nicht enthalten. Auch bei diesem Verfahren spielt eine sauerstoffdurchlässige Membran in der Wanne eine große Rolle. Durch die flüssig bleibende Übergangsphase, in der das Fotopolymerisat sich nicht am Boden ablagern und polymerisieren kann, wird der übergangslose und vergleichsweise schnelle Druck gewährleistet. Ziel von Carbon ist, das Materialspektrum zu erweitern (Dreve, Dentsply) und recycelbare Kunststoffe herzustellen.

Im Smart Part Washer werden softwaregesteuert mit optimierten Waschprotokollen die Bauteile gereinigt. Prozesssteuerungsdaten für die Rückverfolgbarkeit der Teile und regelmäßige Software-Updates liefert Carbon für dieses Gerät.

ASIGA

Auch ASIGA (Sydney/Australien) hat auf der IDS 2019 eine Reihe neuer professioneller 3D-Drucker vorgestellt. Laut ASIGA kennzeichnet alle Versionen ein offenes Material-System, eine intuitive Benutzersteuerung und unbegrenzter technischer Support. Optionen für jeden Benutzer je nach Budget und/oder Anwendung werden angeboten.

Das neue preisgünstigere Einsteigermodell MAX LCD bietet alle Funktionen, die im MAX UV vorhanden sind, verwendet zur Materialhärtung jedoch ein LCD-Display (LCD-Imaging-Technologie; 405-nm-LED; Pixelauflösung 47 μm; Bauvolumen 121 × 68 × 76 mm). Der MAX UV, der von vielen Laboren bereits getestet und verwendet wird, beruht auf der DLP-Technologie mit Hochleistungs-UV-LEDs von 385 nm (Pixelauflösung 62 μm; Bauvolumen 119 × 67 × 76 mm). Für den professionellen Einsatz hat ASIGA außerdem ihre PRO-Serie in PRO HD und PRO 4K neu aufgelegt. Beide Drucker beinhalten die Technologien des MAX UV in einem größeren Format. Der PRO HD bietet drei Pixelmodi 65, 80 und 100 Mikrometer (PRO HD65 125 × 70 × 200 mm; PRO HD80 153,6 × 86,4 × 200 mm; PRO HD100 192 × 108 × 200 mm), die jeweils von einem qualifizierten ASIGA-Händler neu konfiguriert werden können. Der Endbenutzer kann flexibel zwischen den einzelnen Modi wechseln.

Der PRO 4K verwendet die neueste DLP-Imaging-Technologie, um mehr Pixel und damit einen größeren Druckbereich mit hoher Auflösung bereitzustellen. Der PRO 4K ist in 65 und 80 Mikrometern erhältlich (Hochleistungs-UV-LED 385 nm, PRO 4K65 176,5 × 99 × 200 mm; PRO 4K80 217 × 122 × 200 mm).

Kompaktpakete – „Autonomous Post-Processing“

Structo (Block/Singapur) präsentierte zur IDS mit dem 3D-Desktop- Drucker Velox ein Gesamtpaket für die Zahnarztpraxis. Dieser Drucker ist analog einem rotierenden Karussell aufgebaut. In drei automatisierten Stufen – dem Druck, der Reinigung (zwei Bäder) und der Lichthärtung – werden die Objekte autonom hergestellt. Allein der Platzbedarf im Gerät bedingt eine vergleichsweise kleine Bauplattform (75 × 45 × 75 mm). Die Auflösung wird mit 50 μm und die Schichtstärken von 25 bis 100 μm angegeben. Neben temporärem Zahnersatz, Bohrschablonen, kleinen Modellen können auch Löffel gedruckt werden.

Beeindruckend wurde von Structo zugleich die Möglichkeit, große Produktionsvolumen (bis zu 500 Modelle pro Tag – Alignerproduktion) mit Modulen bzw. Structo-Elementen zu realisieren, demonstriert. Die Elemente können jederzeit erweitert und die Kapazität erhöht werden. Die eingebaute Automatisierung, ein integrierter Portalroboter und ein Fördersystem stellen sicher, dass sich alle Module nahtlos zu einem vollwertigen Fabriksystem verbinden.

Die Funktionsweise der Drucker beruht auf dem MSLA-Prinzip, der Maskenstereolithografie. Dabei ist laut Structo über einem dauerbelichteten Feld eine digitale Maske angeordnet, die sich entsprechend dem .stl-Datensatz bzw. der zu druckenden Schicht verändert. Die Maske steuert, welche Bereiche in der Druckebene von der Lichtquelle darunter beleuchtet werden. Ähnliche Ansätze, die beim Druckprozess notwendigen „Stationen“ in einem Gerät komprimiert zu platzieren, zeigte MOGASSAM 3D PRINTING (Newark/USA) mit DentCase.

(Nicht) Biologisch abbaubar

Hinsichtlich recycelfähiger Fotopolymere zeigten sich noch keine Fortschritte im Bereich der Materialien für die Desktop-Resin-Drucker. In der Hoffnung, dass dies ein wichtiger Punkt auf der Agenda der Materialhersteller ist, bietet das Thema Stoff für die IDS 2021.

Teamziereis

Mit gedruckten, biologisch abbaubaren und sterilisierbaren Löffeln als Indikationsbeispiel war sicherlich der Filamentdrucker TZ 3D-Drucker Pro 2, dargeboten von Teamziereis (Engelsbrand), einer der „umweltfreundlichsten Drucker“ auf der IDS. Grundsätzlich können natürlich verschiedenste Filamente (thermoplastisch verformbare „Kunststofffäden“) mit diesem – laut Teamziereis wartungsfreien – Drucker verarbeitet werden. Der Drucker bietet auch die Möglichkeit, Dual-Extruder zu integrieren. Folglich ist die Kombination zweier verschiedener Filamente in einem Druckvorgang möglich. Zum Drucker gibt es die zugehörige Software ideaMaker. Neben den Löffeln, die es auch in voreingestellten Templates S/M/L und XS gibt, können prothetische Modelle und Modelle zum Tiefziehen erzeugt werden.

Johannes Weithas (Lütjenburg) war auf der IDS präsent (mehr Informationen siehe www.ztm-aktuell.de/arnold4). Das Unternehmen vertreibt Materialien, die mithilfe von Filamentdruckern verarbeitet werden können. Neben dem für Prothesenbasen zertifizierten Valplast 3D werden auch Arfona Filamente für individuelle Abformlöffel, Bohrschablonen und Try-ins angeboten. 

Näheres zum Autor des Fachbeitrages: Dr. Christin Arnold


Alle Ausgaben des Zahntechnik Magazins als E-Paper lesen!

+Die nächste Ausgabe erscheint am 10. September+

Besuchen Sie uns doch mal auf unserer Facebookseite! Wir freuen uns über jeden Like und sind gespannt auf Anregungen, Kommentare, Kritik und Ideen für neue Themen!

Hier geht's direkt zur Seite