3D-Modelldruck in der Zahnarztpraxis: Hohl oder massiv?
Der 3D-Druck von Modellen für die Fertigung von Retainern oder Alignern steigert in vielen Fällen die Effizienz und Wirtschaftlichkeit in der Zahnarztpraxis. In der Kieferorthopädie ist der Modelldruck sogar zu einer der treibenden Kräfte bei der Einführung des 3D-Drucks geworden. Dennoch gibt es Uneinigkeit darüber, wie genau man die Modelle am besten fertigt.
Sie haben vielleicht noch nie darüber nachgedacht, ob Ihre Modelle hohl oder massiv sein sollten. Grundsätzlich spart man Kosten, wenn weniger Druckharz verwendet wird. Und eine verlockende Möglichkeit, am Druckmaterial zu sparen, ist es, die Modelle nicht massiv zu drucken, sondern in der Konstruktion Hohlräume vorzusehen.
Wenn durch die Fertigung hohler Modelle keine funktionellen Nachteile entstehen, dann scheint diese Überlegung stichhaltig zu sein. Für ein vollständiges Bild der Kosteneinsparungen müssen aber alle Aspekte des Druckens von Hohlmodellen in Ihrer Zahnarztpraxis betrachtet werden.
Entsteht durch hohle Modelle Mehrarbeit und erhöht sich die Anzahl der Arbeits- oder gar Behandlungsschritte, dann müssen diese Materialeinsparungen erheblich sein, um dies auszugleichen.
Materialersparnis beim 3D-Druck von Modellen als Hohlkörper
Der erwartete Vorteil beim Drucken von hohlen Modellen ist also die Kostenersparnis. Da DLP-3D-Drucker wie der SprintRay Pro flüssiges Harz verwenden, wird nur die Menge des ausgehärteten Harzes verbraucht. Was während des Druckauftrags nicht verbraucht wird, bleibt für nachfolgende Drucke verwendbar. Da der Harzverbrauch einen großen Teil der Betriebskosten des 3D-Drucks ausmacht, ist es sinnvoll, Maßnahmen zu ergreifen, um diese Kosten so weit wie möglich zu senken.
Aber es ist wichtig, sich daran zu erinnern, dass es beim Drucken von Hohlkörpern nicht nur darum geht, ein Kontrollkästchen in einer Software zu setzen. Der digitale Prozess für die Aushöhlungen von Modellen kann je nach verwendeter Software erheblich variieren. Auch wenn der Ablauf in vielen Systemen nicht besonders komplex ist, kann er zeitaufwändig sein, vor allem wenn eine große Anzahl von Modellen verarbeitet wird, da die Software nicht immer Stapelverarbeitung anbietet.
Wenn Modelle hohl gedruckt werden, benötigen sie in der Regel Entleerungslöcher, damit das überschüssige Harz aus dem Inneren des Modells abfließen kann. Werden keine Ablauflöcher hinzugefügt, können Hohlmodelle ziemlich schwer werden, wenn flüssiges Harz darin eingeschlossen ist. Dies wiederum kann Haftungsprobleme verursachen, die zu fehlerhaften Drucken führen können.
Der Prozess für das Hinzufügen von Abflusslöchern ist nicht kompliziert, aber dennoch zeitraubend. Zudem kann durch Ablauflöcher nicht das gesamte Harz aus dem Inneren eines Hohlmodells entfernt werden, was den Gesamtnutzen des Druckens in dieser Konfiguration schmälert. Alles Harz, das nicht eigenständig durch die hinzugefügten Löcher abläuft, kann nicht wiederverwendet werden, da es erst durch das IPA weggewaschen wird.
Nach dem Aushöhlen und dem Hinzufügen der Ablauflöcher haben das hohle und das massive Modell die gleiche Höhe.
Effizienz und weniger Fehler bei 3D-gedruckten massiven Modellen
Massiv aufgebaute dentale Modelle ermöglichen in der Zahnarztpraxis den effizientesten Workflow für das Tieferziehen von Retainern und Alignern in der Zahnarztpraxis. Die Daten werden standardmäßig in dieser Form aus der CAD-Software exportiert, so dass Sie massive Modelle nach der Designphase direkt ausdrucken können.
Und die Arbeitszeit ist ein wesentlicher Faktor, wenn es um die Gestaltung effizienter Abläufe geht. Der Workflow bei massiven Modellen ermöglicht den einfachsten und kürzesten Weg zwischen Design und Endprodukt.
Ein weiterer Grund, dentale Modelle massiv zu drucken, ist die Verbesserung der Haftung auf der Plattform. Massive Modelle fallen weniger oft von der Bauplatte und in den Harztank, die Fehlerquote dieser Modelle ist dadurch niedriger.
Die Zeit- und Materialkosten eines fehlerhaften Drucks sind viel höher als die Einsparungen eines erfolgreichen ausgehöhlten Modells. Im Falle eines Falles muss der Tank entleert, der Fehldruck entnommen und dann das Harz vor der Wiederverwendung gefiltert werden. Massive Drucke bieten tendenziell eine bessere Erfolgsquote mit einer geringeren Fehlerwahrscheinlichkeit und einem effizienteren Gesamtworkflow.
Thema dieser Diskussion sind vor allem Aligner-Modelle. Da ein typischer Aligner-Fall mehr als 25 unterschiedliche Modelle benötigen kann, scheint das Potenzial für Kosteneinsparungen für Zahnärzte bei Hohlmodellen beträchtlich.
Aber wie die nachfolgenden Beispielrechnungen zeigen werden, sind die finanziellen Ersparnisse für den Druck von Hohlmodellen vernachlässigbar und der erforderliche Zeitaufwand oft beträchtlich.
Um diese Hypothese zu testen, hat SprintRay einen lokalen CAD/CAM-Experten beauftragt, in seiner Praxis zwei identische Modelle zu erstellen, die Aligner-Modelle nachbilden – ein massives und ein hohles. Es wurde herausgefunden, dass die massiven Modelle aus 15 ml Harz bestehen, während die hohlen Modelle 11 ml benötigen. Setzt man die Kosten von einem Liter SprintRay Die & Model Harz in Höhe von 150 US$ als Grundlage, dann kostet jeder ml Harz 0,15 US$.
Eine CAD-Analyse ergab, dass Hohlmodelle rund 20 % mehr Oberfläche haben. Ungehärtetes Harz neigt dazu, an Modellen zu haften – deshalb sind gedruckte Modelle nach Fertigstellung immer nass. Diese um 20 % vergrößerte Oberfläche bedeutet, dass in diesem Fall durch die Harzanhaftungen mindestens 1 ml Harz zusätzlich verbraucht wird, sodass sich die Summe für Hohlmodelle auf 12 ml erhöht.
Entscheidend ist aber der Mehraufwand bei der Konstruktion. Übung und automatisierte Software können den Prozess der Aushöhlung des Modells beschleunigen. Dennoch benötigt wahrscheinlich sogar ein erfahrener Anwender mindestens eine Minute pro Modell. Das heißt, Sie haben fast eine Stunde Ihrer Zeit geopfert, um 30 US $ in Materialien zu sparen. Für die meisten Labore und Zahnärzte ist das nicht wirtschaftliches Vorgehen.
Wenn Sie einen Mitarbeiter für die Durchführung der Aushöhlung schulen, besteht das Potenzial, die Kosten zu senken. Aber unter der Annahme von Standardarbeitskosten in der Zahnarztpraxis ist das Best-Case-Szenario möglicherweise nicht ausgeglichen.
So wirkt sich der Anstieg an ungehärtetem Harz auch auf den Waschprozess aus. Da an der Innenseite der hohlen Modelle flüssiges Harz anhaftet, müssen alle Modelle zur Reinigung von der Plattform entfernt werden. Das zusätzliche Harz auf dem Hohlmodell erhöht darüber hinaus die Frequenz, mit der Ihr IPA ausgetauscht werden muss.
Modelle können auch ohne Ablauflöcher hohl und senkrecht bedruckt werden, wodurch die Menge an überschüssigem Harz, das nach dem Prozess entfernt werden muss, reduziert wird. Dies erfordert jedoch die Zugabe einer Art Halterung für eine zuverlässige Haftung auf der Druckplattform, was bei der Vorbereitung zusätzliche Arbeitszeit kostet und zusätzliches Harz verbraucht. Da die Druckzeit wesentlich von der Höhe der Druckteile abhängt, verlangsamt der vertikale Druck auch den gesamten Druckprozess.
Der entscheidende Faktor beim Modelldruck in der Zahnarztpraxis ist die Effizienz
Das Drucken von dentalen Modellen, die hohl sind, kann den Materialverbrauch reduzieren. Aber diese Einsparungen sind geringer als auf den ersten Blick gedacht, da an der größeren Oberfläche mehr ungehärtetes Harz haften bleibt. Dieser Faktor erhöht zudem den IPA-Verbrauch.
Vor allem aber müssen den Kosteneinsparungen beim Materialverbrauch die höheren Arbeitskosten durch einen spürbar aufwändigeren Workflow in der Zahnarztpraxis gegenübergestellt werden. Das Ziel des 3D-Drucks, gerade in der (KFO-)Praxis und im Praxislabor, ist eine höhere Effizienz.
Deshalb sind in den meisten Fällen in der Praxis massive Druckmodelle die richtige Wahl. Es gibt bestimmte Fälle, wie zum Beispiel sehr große Modelle mit viel Volumen, bei denen die Konstruktion von Hohlraum-Modellen zur Einsparung von Material sinnvoll ist und sich auch der zusätzliche Aufwand beim Workflow rechnet. Aber für die Mehrzahl der Modelle, die im Praxislabor oder in der KFO-Praxis für Schienen und Aligner gedruckt werden, ist die Fertigung von Hohlmodellen nicht sinnvoll.
Dieser Text basiert auf einem englischen Artikel, der im SprintRay-Blog unter https://sprintray.com/3d-printing-models-hollow-vs-solid/ erschienen ist.
Diese Berechnung von SprintRay zum Kostenvergleich von hohlen und massiven Modellen ist für Zahnärzte und Kieferorthopäden interessant.
Grundsätzlich muss aber klar sein, dass in der Zahntechnik andere Anforderungen und Bedingungen für den Modelldruck herrschen, als in der KFO-Praxis oder in einem kleinen Praxislabor. Zum Beispiel werden im Dentallabor häufig Meistermodelle mit herausnehmbaren Stümpfen gedruckt. Für diese Art der Fertigung ist ein hohles Model in der Regel sinnvoller als der massive 3D-Druck.
– Marc Fütterer
Zahntechnik-Meister und CAD/CAM-Experte bei Henry Schein
Bei weiteren Fragen rund um den Einsatz von 3D-Druckern in der Zahnarztpraxis oder im Dentallabor und den effizienten 3D-Druck von Modellen für Retainer und Aligner unterstützen die CAD/CAM-Experten von Henry Schein herstellerübergreifend und individuell.
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