Zahnersatz

3D-Druck – Zahnersatz aus dem Computer?

Immer mehr dentale Medizinprodukte werden zukünftig wohl am Computer konstruiert und per 3D-Druck hergestellt. Stichwort Zahnersatz: Was ist heute möglich? Was bringt die Zukunft? 

Der 3D-Druck ist eine sogenannte additive Fertigungstechnik. In vielen Branchen wie z.B. der Luft- und Raumfahrt oder beim Automobilbau ist sie bereits etabliert. Auch die Zahnheilkunde nutzt dieses Herstellungsverfahren. Additiv bedeutet: Ein Drucker trägt anhand von digitalen Daten Schicht für Schicht Materialien auf und/oder verbindet sie, bis er ein dreidimensionales Objekt gefertigt hat. Der Zahnarzt bzw. Zahntechniker hat das herzustellende Produkt zuvor mit einer speziellen Software konstruiert. Zahnärztliches und zahntechnisches Fachwissen sind also trotz Computerfertigung (CAD/CAM-Technologie, Computer aided Design/Computer aided Manufacturing) unerlässlich.
Die Stärke der additiven Verfahren ist, dass dreidimensionale Objekte, z.B. im Vergleich zu den abtragenden Verfahren, in deutlich komplexeren Formen hergestellt werden können. Als ein weiterer Vorteil im Vergleich zur abtragenden Fertigung, z.B. dem Herausfräsen eines Objekts aus einem Materialblock, entstehen zudem kaum Abfallprodukte.

Möglichkeiten und Grenzen des 3D-Drucks

„In der Zahnheilkunde ist es im sogenannten Laser-Sinter-Verfahren heute möglich, Gerüste für Kronen, Brücken und auch Prothesenbasen additiv aus Metall anzufertigen“, erklärt PD. Dr. med. dent. Jan-Frederik Güth, Leitender Oberarzt der Poliklinik für Zahnärztliche Prothetik der Ludwig-Maximilians-Universität München. Aus ihnen stellt der Zahntechniker mit präziser Handarbeit in weiteren Arbeitsschritten den fertigen Zahnersatz her.
„Mit Ausnahme von lasergesintertem Zahnersatz aus Metall liegen bisher keine wissenschaftlichen Daten und Langzeiterfahrungen zu 3D-Druckverfahren für Zahnersatz, der dauerhaft im Mund verbleiben kann, vor. Mit dieser Technologie können neben Provisorien auch Aufbissschienen sowie arbeitsvorbereitende Leistungen wie z.B. Kiefermodelle, chirurgische Schablonen oder Abformlöffel umgesetzt werden. Sie unterstützen die tägliche Arbeit erheblich“, so Güth. Insbesondere in der Kieferorthopädie kann der Kieferorthopäde oder Zahnarzt mit einer speziellen Software die Einzelschritte bis zur idealen Zahnstellung am Computer konstruieren. Für jeden Schritt stellt er ein Kiefermodell mittels 3D-Druck her, das als Basis für die Fertigung von Zahnkorrekturschienen dient. Dies vereinfacht die Planung und den Ablauf gegenüber dem herkömmlichen Vorgehen.

Was könnte zukünftig möglich sein?

Eine mögliche zukünftige Anwendung des 3D-Drucks in der Zahnheilkunde testen Forscher der Ludwig-Maximilians-Universität München. Sie prüfen, inwieweit mit dem 3D-Druck hergestellte geschichtete mehrfarbige Kronen und Brücken als Modell genutzt werden können, um den Zahnersatz im Mund des Patienten auf seine Funktion und Ästhetik zu überprüfen. Einen ähnlichen Ansatz gibt es für die Einprobe von Totalprothesen. Anhand des provisorischen Zahnersatzes aus dem Drucker, der im Mund des Patienten einprobiert und probegetragen wird, erhalten Zahnarzt und Zahntechniker konkrete Informationen für die Herstellung des definitiven Zahnersatzes. „Wir stehen hier noch am Anfang. Aber das Potential ist riesig – und unsere heutige wissenschaftliche Arbeit bildet die Basis für den 3D-gedruckten Zahnersatz von morgen“, so Güth.

Digitalisierung – Zahnersatz 4.0

  • Computergestützte Hightech-Verfahren bei Zahnersatz
  • Zahnarzt und Zahntechniker nutzen digitale Technologien
  • Computer ersetzt jedoch nicht Handwerk im Dentallabor

Digitale Technologien verändern unsere Lebenswelt. Computergestützte Hightech-Verfahren wie die CAD/CAM-Fertigung haben auch bei der Herstellung von Zahnersatz Einzug gehalten. Sie ersetzen nicht die handwerklichen Fähigkeiten, das Wissen und die Erfahrungen des Zahnarztes und des Zahntechnikers. Sie ermöglichen aber den Einsatz moderner Technologien sowie die Verarbeitung bestimmter Zahnersatzmaterialien.

Helga K. muss sich die Zähne machen lassen. Ein Zahn soll mit einer Krone versorgt werden. Sie entscheidet sich für Zahnersatz aus Vollkeramik. Der Zahnarzt bereitet den Zahn für die Versorgung vor. Um den beschliffenen Zahn und das Gebiss genau nachzubilden, registriert der Zahnarzt die Lage der Kiefer zueinander und nimmt mit Abformmasse sowie Metalllöffel Abdrücke von beiden Kiefern. Die Abdrücke und den Auftrag für die Versorgung gemäß Befund schickt die Zahnarztpraxis in ein Dentallabor.
Ausblick: Eine Alternative zur klassischen Abformung bilden sogenannte Intraoralscanner. Sie nehmen einen digitalen Abdruck. Der Computer errechnet hieraus ein 3D-Modell, das der Zahnarzt über ein Netzwerk elektronisch an das zahntechnische Labor senden kann.

Fräsroboter im Dentallabor

Mit den herkömmlichen, aus Abformmasse angefertigten Abdrücken stellt der Zahntechniker zunächst ein Arbeitsmodell aus Gips oder Kunststoff her. Dieses scannt er anschließend und bearbeitet das digitale 3D-Modell am Computer. Klick für Klick konstruiert der Zahntechniker in einer speziellen Software an einem leistungsstarken Rechner den Zahnersatz (CAD, Computer Aided Design). Die digitalen Konstruktionsdaten sendet er dann an eine Fräseinheit. Denn für die Vollkeramik-Krone verwendet der Zahntechniker hochfeste Keramiken. Sie haben einen großen Kristallanteil und sind besonders stabil und belastbar. Da hochfeste Keramiken wie das Zirkonoxid nicht auf dem herkömmlichen Weg verarbeitet werden können, haben Hightech-Verfahren Einzug in das zahntechnische Labor erhalten: Der computergesteuerte Fräsroboter schleift anhand des digitalen Datensatzes die Krone aus einem industriell gefertigten Keramikblock (CAM, Computer Aided Manufacturing). Mit dem CAD/CAM-Verfahren kann der Zahntechniker den Zahnersatz wie beispielsweise Kronen und Brücken oder die Gerüste als Ausgangsbasis für die endgültige Arbeit herstellen.

Computer ersetzt Handwerk nicht

In einem letzten aber entscheidenden Arbeitsschritt stellt der Zahntechniker dann den computergefertigten Zahnersatz mit handwerklicher Feinarbeit fertig. Mit einem Pinsel trägt er zwecks Individualisierung einzelne Keramik- oder Farbschichten auf. So fügt sich die Krone perfekt in die natürlichen Zähne von Helga K. ein. „Moderne Software und Herstellungsmethoden sind aus der heutigen Zahntechnik nicht mehr wegzudenken und unterstützen den Zahntechniker bei seiner täglichen Arbeit. Jedoch gehört sehr viel zahntechnisches Wissen und handwerkliche Erfahrung dazu, um auch mit diesen neuen Werkzeugen richtig umzugehen“, verdeutlicht Zahntechnikermeister Thomas Lüttke, Berlin. „Zudem ist und bleibt Zahnersatz individuell und auf jeden einzelnen Patienten abgestimmt. Die Handarbeit des Zahntechnikers ist es, die den Zahnersatz zu einem passgenauen Unikat macht.“