Das Printmodell – ein wesentlicher Baustein der “digital dentistry”

Autor: Dr. André Hutsky

Trotz großer Fortschritte im Bereich der CAD/CAM-Systeme kommt dem Labside-Verfahren in punkto Qualitätsmanagement eine maßgebliche Bedeutung zu. Die Abformung einer Präparation und Weiterverarbeitung zu einem Gipsmodell in einem zahntechnischen Labor bergen diverse Handycaps, die schnell zu einem Präzisionsverlust in der Passgenauigkeit führen können. Eine Abformung erfordert ebenso viel Zeit und Sorgfalt in der Zahnarztpraxis wie die anschließende Herstellung eines Gipsmodells durch den Zahntechniker. Trotz steter Weiterentwicklung der Gipsmaterialien in den letzten Jahrzehnten ist es allein bei diesem Arbeitsschritt nur schwer möglich, regelmäßig konstante Ergebnisse zu erzielen, bei denen Mischungsverhältnis, Raumtemperatur und gleichmäßiges Ausgießen ohne den Einschluss von Luftbläschen immer im Einklang miteinander stehen.

Bei diesem Vorgehen unvermeidliche Variationen können für nachfolgende standardisierte CAD/CAM Verfahren einen möglichen Qualitätsverlust der digitalen Prozesskette darstellen. Die Detailtreue eines Gipsmodells kann sich während des Arbeitsprozesses reduzieren, wenn beispielsweise bei der Entnahme des ausgehärteten Modells aus der Abformung feine Gipslamellen oder wichtige Partien wegbrechen und anschließend notdürftig reponiert werden oder durch Abrieb bei wiederholten Aufpassvorgängen Veränderungen der Oberfläche mit einem Verlust von Kantendetails einhergehen.

absolute Ceramics/biodentis GmbH setzt daher auf neue Wege. Als Hersteller von vollkeramischem CAD/CAM gefertigem Zahnersatz bedient sie sich anstelle eines Gipsmodells eines innovativen Labside-Scan-Verfahrens in Verbindung mit generativ erstellten Modellen. Dazu führt der Zahnarzt mittels eines Dual-arch-Löffels oder demnächst auch geschlossenen halbseitigen Löffels eine auf das System abgestimmte Abformung durch. Diese Vorgehensweise ist für Zahnarzt und Patient wesentlich angenehmer sowie deutlich material- und zeitsparender als Abformungen beider gesamter Kiefer. Präparation und Antagonisten werden in einem Arbeitsschritt erfasst und die statische Okklusion präzise abgebildet. Anhand der gewonnenen Abformung werden im Fertigungszentrum mittels High End-Scanner hochpräzise digitale Modelle der präparierten Zähne und deren Antagonisten erstellt (Abb. 1).

Abbildung 1

Speziell dafür ausgebildete Zahntechniker modellieren die Restaurationen digital, welche anschließend mit hoher Passgenauigkeit in einer vollautomatischen Fräsanlage aus IPS Empress CAD oder IPS e.max^® CAD Blöcken der Firma Ivoclar Vivadent AG herausgearbeitet werden. Probleme hinsichtlich der Dimensionsstabilität, welche im Zuge einer Wachsmodellation durch das Expansionsverhalten von Einbettmasse und Guss-/Pressstück entstehen – dazu zählt auch die unkalkulierbare Reduktion der Unterschnitte beim Ausblocken mit Distanzlack –, können ebenso vermieden werden wie Einschlüsse bruchgefährdender Lunker in dem fertigen Werkstück.

Trotz modernster digitaler Verfahren bei der Herstellung des eigentlichen Zahnersatzes darf die Anschaulichkeit und Handhabung eines haptischen Modells für den Zahnarzt aber nicht unterschätzt werden. Neben der Lagerung und dem sicheren Transport stellt die Wiedergabe der genauen Lage einer Restauration in der Zahnreihe, eine große Hilfestellung bei der korrekten Eingliederung des Zahnersatzes in die dazugehörigen Kavitäten dar (Abb. 2, 3).

Abbildung 2:
CAD/CAM Infix^®-Krone auf Zahn 26

Abbildung 3:
Einprobe von CAD/CAM Keramikinlays

absolute Ceramics liefert deshalb formstabile 3D-Printmodelle aus Photopolymer.
Die dabei angewandten Verfahren des Rapid Prototyping und 3D-Printing werden bereits seit Jahren erfolgreich in der Humanmedizin für die Herstellung detailgetreuer Modelle von Knochen und Weichgewebe eingesetzt. Digitale Daten werden dabei schnell und direkt in dreidimensionale Werkstücke umgesetzt.

absolute Ceramics bedient sich bei der Anfertigung seines Printmodells „CADdy“ der PolyJet-Technologie. Ähnlich einem handelsüblichen Drucker, wandert der Maschinenkopf vor und zurück und hinterlässt eine hauchdünne Photopolymer-Schicht. Diese wird unmittelbar nach dem Auftragen mithilfe von UV-Licht ausgehärtet und der Vorgang beginnt erneut. Ein gelartiger Werkstoff, welcher abschließend mit einem harten Wasserstrahl entfernt wird, ersetzt Stützkonstruktionen und Hohlräume. Im Gegensatz zum absolut dimensionsgetreuen Zahnersatz wird bei der Herstellung der Printmodelle – vorerst infolge noch vorhandener technischer Limitationen als auch aus Gründen der Wirtschaftlichkeit – auf die µm-genaue Wiedergabe verzichtet. Da der Printer das Material in Bahnen und nicht Punkt für Punkt aufträgt, können parallel mehrere Modelle kostengünstig mit gleich bleibend hoher Oberflächenqualität und in kürzester Zeit erstellt werden (Abb. 4–7).

Da alle sonst typischen Arbeitsschritte wie Zahnkranz ausgießen, Sockeln oder Sägemodellherstellung entfallen, ist das PolyJet-Verfahren wirtschaftlicher und zukunftsweisend. Neue Generationen stehen darüber hinaus schon bereit. Sie versprechen technologisch verbesserte Modelle mit deutlich genauerer Detailwiedergabe.

Abbildung 4:
Digitalisiertes Modell ohne Krone

Abbildung 5:
Digitalisiertes Modell mit Krone

Abbildung 6:
Photopolymer-Platte mit etlichen Schichtaufträgen

Abbildung 7:
Printmodell mit CAD/CAM Keramikkrone