3D-Drucker dental: Additive Fertigung in Zahntechnik und Praxis
Wir haben die wichtigsten Fakten rund um die verschiedenen Druckverfahren, die wichtigsten Anwendungsbereiche im Dentalbereich und die Stärken und Schwächen aktueller 3D-Drucker im Vergleich zusammengestellt.
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3D-Drucker im Dentalbereich: Wichtiger Trend in Zahnmedizin und Zahntechnik
3D-Drucker in Zahntechnik und Zahnarztpraxis sind auf dem Vormarsch. Analysten rechnen angesichts der kontinuierlichen Weiterentwicklung von 3D-Technologien und Druckmaterialien mit jährlichen Wachstumsraten im dentalen 3D-Druck zwischen 17 und 25 %.
Wir befinden uns also mitten in der lautstark prognostizierten und trotzdem stillen Revolution „3D-Druck“. In kaum einem anderen medizinischen Bereich scheint der 3D-Druck konventionelle Methoden so stark zu revolutionieren, wie in der Zahnmedizin.
Im Dentalbereich ist das Fertigungsprinzip nicht wirklich neu, sondern wird als additives Verfahren in einigen Bereichen bereits seit vielen Jahren angeboten – hauptsächlich von Fertigungsdienstleistern. Beispiele sind die Stereolithografie (SLA) für das Herstellen von Bohrschablonen oder das Lasersintern (SLM) für Gerüste aus Nichtedelmetall.
Inzwischen gibt es vergleichsweise günstige dentale 3D-Drucker für den Einsatz in Labor und Zahnarztpraxis. Neben dem technischen Fortschritt profitiert der Dentalbereich vor allem von Neuerungen bei den dentalen 3D-Druckmaterialien.
Durch Entwicklung neuer Harze ist mittlerweile die Fertigung von Restaurationen möglich, deren Druck vor wenigen Jahren noch undenkbar gewesen wäre. Sogar permanente Kronen und Brücken können gefertigt werden, auch wenn sich diese noch nicht über die Kasse abrechnen lassen. Vieles lässt sich mit dentalen 3D-Druckern schneller und kosteneffizienter fertigen als mit einer Schleifeinheit. So kann die Produktivität im Fertigungsprozess erhöht werden.
Einstieg in den dentalen 3D-Druck: Diese Fragen sollten Sie sich stellen
Möglicherweise beschäftigen Sie sich zurzeit mit der Frage, ob Sie in einen 3D-Drucker investieren sollen. Wenn Sie bereits digital arbeiten und ein breites Indikationsspektrum abdecken möchten, ist ein 3D-Drucker eine sinnvolle Investition.
Folgende Fragen helfen bei der Entscheidungsfindung:
- Haben Sie bereits einen Intraoralscanner im Einsatz?
- Für welche Anwendungen möchten Sie den Drucker nutzen?
- Wie häufig wird der Drucker Ihrer Erwartung nach im Einsatz sein?
- Haben Sie genügend Platz für das nötige Equipment?
- Verfügen Sie über die nötigen Kapazitäten und das Personal für die Fertigung? (Design, Druck und Nachbearbeitung)
- Können Sie Aufgaben an Ihr Team delegieren?
- Es gibt bereits sehr günstige Einsteigermodelle. Für welches Gerät Sie sich entscheiden sollten, ergibt sich aus unterschiedlichen Faktoren.
Eine zentrale Rolle spielt die Wahl des Druckverfahrens. Mehr zu den unterschiedlichen 3D-Druckverfahren lesen Sie im folgenden Kapitel.
3D-Druck dental: Die Druckverfahren im Vergleich
Wer sich mit 3D-Druckern beschäftigt, stellt gravierende Unterschiede fest. Eine aktuelle Gegenüberstellung von Geräten für den dentalen Einsatz finden Sie unten im Abschnitt 3D-Drucker kaufen: Aktuelle Drucker im Vergleich.
Die Nomenklatur "3D-Druck" steht grundsätzlich nur als Synonym für fast alle additiven Verfahren. Unterschieden werden sie zum Beispiel nach Art der verwendeten Materialien (z. B. Kunststoffe, Metalle).
Eine weitere Differenzierung erfolgt über den Vorgang des Aufbaus eines Objektes, also den additiven Prozess:
Aufbau mittels Polymerisation
- Fertigungstechnologie: z.B. Stereolithografie (SLA), Digital Light Processing (DLP), Masked Stereolithography Apparatus (MSLA)
- Materialien: u. a. Kunststoffe, Harze, Polymerharz
Aufbau mittels Verkleben
- Fertigungstechnologie: z.B. Binderverfahren
- Materialien: u. a. Metalle, Vollkeramik, Gips
Aufbau mittels Verschmelzen
- Fertigungstechnologie: z.B. Lasersinter-/Laser-Meltingverfahren (SLM), Fused Deposition Modeling (FDM)
- Materialien: u. a. Metalle (SLM), Kunststoffe, Harze, Polymerharz
Verfahrenstechnologien im dentalen 3D-Druck
Die derzeit populärsten Funktionsweisen beim dentalen 3D-Druck sind SLA (Stereolithografie) und DLP (Digital Light Processing) sowie das neuere MSLA (Masked Stereolithografie). Die Technologien sind sich ähnlich, doch es gibt einige maßgebliche Unterschiede, die sich unter anderem auf das Drucktempo auswirken.
Die Art der Belichtungsquelle ist der primäre Unterschied zwischen dem DLP- und SLA-Drucker. Bei der SLA-Technologie fungiert ein Laserstrahl als Lichtquelle (luch Laser-SLA genannt). Bei der DLP-Technik handelt es sich um einen Projektor bzw. Beamer. Der MSLA-Technik nutzt einen LCD-Bildschirm als Maske.
SLA-Drucker mit Laser-Technologie
Das Druckerharz wird mittels eines Laserstrahls, der durch Spiegel auf die zu belichtende Stelle geleitet wird, Punkt für Punkt ausgehärtet.
Der Laserstrahl bei der SLA-Technik „malt“ das zu druckende Objekt sozusagen sukzessiv in die Oberfläche. Ist eine Schicht erstarrt, werden das Druckobjekt um die Höhe eines Layers abgesenkt bzw. erhöht und die nächste Schicht mittels Laser projiziert.
- Langsamer als DLP, dafür günstiger
- Meist größere Bauplattform als bei DLP
Eine Weiterentwicklung ist die Low Force Stereolithography (LFS)™ Technologie, die beim Form 3B und beim Form 3BL von Formlabs zum Einsatz kommt.
Bei der DLP-Technik wird statt eines Lasers ein Projektor verwendet, um das Bild der gesamten Schicht auf die Plattform zu projizieren, wobei alle Punkte einer Schicht gleichzeitig gehärtet werden.
Der Projektor bzw. Beamer beim DLP-Verfahren hingegen härtet die zu druckende Schicht also mit einem Mal flächig aus. Dies beschleunigt den Druckprozess. Daher kann der DLP-Drucker eine höhere Druckgeschwindigkeit erzielen. Die Belichtung während des eigentlichen Druckprozesses beeinflusst die Genauigkeit und die Druckzeit.
- Hohe Fertigungsgeschwindigkeit, nur abhängig von der Höhe und nicht von der Breite des Produkts
- Meist teurer
Bereits seit längeren erfolgreich auf dem Markt ist der DLP-Drucker AsigaMAX von Scheu. Ein aktuelles 3D-Drucksystem mit DLP-Technologie für den Einsatz in Zahnarztpraxis und Labor kommt von dem kalifornischen Dental-Spezialisten SprintRay mit den 3D-Druckern SprintRay Pro 95 und Pro 55.
Aktuell werden von einigen Herstellern in Druckern sogenannte LCD-Lichtquellen ergänzend zum DLP-Projektor eingebaut. Somit sollen Lichtstreuung verhindert und eine gleichbleibend hohe Qualität forciert werden. Auch SprintRay hat für seinen neusten Drucker eine Variante der DLP-Technologie entwickelt, bei der ein digitaler Lichtprojektor zum Einsatz kommt.
Die MSLA-Technik ist ebenfalls eine modifizierte Varianten des SLA-3D-Drucks, bei der digitale Lichtquellen, das Harz schichtweise aushärten.
Bei der MSLA-Technologie, die unter anderem von Formlabs für den neuen Form 4B eingesetzt wird, treten an die Stelle des Laserstrahls der klassischen Laser-SLA-Technologie ultraviolette LEDs als Lichtquelle, die durch einen LCD-Bildschirm maskiert werden.
Mit dieser Technologie kann die gesamte Schicht auf der Druckplattform auf einmal belichtet werden. Dies führt einerseits zu einer höheren Druckgeschwindigkeit und Effizienz. Andererseits führt die Panel-Technologie zu maßhaltigeren Druckobjekten, da je nach Pixeldichte kaum Verzerrungen auftreten.
Im dentalen 3D-Druck wird auch die PolyJet-Technologie angewandt. Vergleichen lässt sich die Funktionsweise mit dem Tintenstrahldrucker im Büro, nur statt Tinte fließt Druckermaterial (feine Tröpfchen eines Photopolymers). Die Aushärtung erfolgt mit UV-Licht.
Vorteile der Technologie sind die hohe Detailtreue und die Genauigkeit. Zudem können verschiedene Materialien in einem Druckprozess umgesetzt werden – Multimaterialdruck (3D-MMP). Ein Nachteil des PolyJet-Drucks: PolyJet-Drucker sind aufgrund ihrer komplexen Technologie vergleichsweise teuer.
Ein im Dentalbereich noch recht wenig angewandtes Verfahren ist der Filamentdruck, auch fused filament fabrication (FFF) oder fused deposition modeling (FDM) genannt. Wie bei einer Heißklebepistole wird ein Stangen-Filament in einem Hitzekopf erwärmt und über einen Extruder schichtweise auf die Bauplattform aufgetragen. Beim Abkühlen verfestigt sich das Material. Der Filamentdruck wurde bislang primär für den privaten Hausgebrauch genutzt und aufgrund der relativ geringen Auflösung für den dentalen Bereich als ungenau erachtet.
Doch hier hat sich viel getan. Hersteller haben die Geräte weiterentwickelt und für den Dentalbereich optimiert, z. B. Kumovis. Dem Filamentdruck wird für dentale Anwendungen eine gute Zukunft prognostiziert. Grund sind die zu verarbeitenden Materialien: medizinische thermoplastische Materialien (monomerfreie Thermoplaste der Materialgruppe PAEK).
Anwendungsbereiche von 3D-Druckern im Dentalbereich
Ein Vorteil der additiven Fertigung ist, dass jedwede Geometrien umgesetzt werden können. Ein weiterer Vorteil: der 3D-Druck gehört zu den besonders wirtschaftlichen Fertigungsverfahren. Sollen beispielsweise Modelle aus dem Datensatz des Intraoralscanners erstellt werden, ist der 3D-Druck aus wirtschaftlicher Sicht dem Fräsen vorzuziehen.
3D-Drucker in der Zahntechnik: Dentallabor und Praxislabor
Durch die schnell technische Weiterentwicklung der verschiedenen 3D-Drucktechnologien können mit den dentalen Druckern in der Zahntechnik schon heute viele weitere Anwendungen umgesetzt werden.
Hierzu zählen z. B.
- Abformlöffel
- Schienen
- Modelle für die KFO
- Implantat-Bohrschablonen
- Modelle für die Aligner-Therapie
- Gingivamasken
- Provisorien
- Set-ups bzw. Try-in-Prothesen
- Positionierungshilfen
Für die unterschiedlichen Indikationen gibt es jeweils passende Materialien, neue oder verbesserte Materialien werden kontinuierlich auf den Markt gebracht - häufig speziell abgestimmt auf die Druckermodelle des jeweiligen Herstellers.
3D-Drucker in der Kieferorthopädie
Bei den Zahnarztpraxen sind es unter anderem die Kieferorthopäden, die sich schon länger mit dem 3D-Druck beschäftigen. Bekannt ist vor allem der Einsatz von gedruckten Alignern. Mindestens genau so viel Potential hat in der KFO aber das gedruckte Modell.
Mehr Informationen zu Einsatzbereichen von dentalen 3D-Druckern in der digitalen KFO finden Sie in diesem Artikel.
Drucker-Farmen in großen Dentallaboren und Fertigungszentren
Je nach Laborstruktur werden verschiedene Indikationen umgesetzt. Während ein Labor den Löffeldruck für sich entdeckt hat, druckt das andere Labor eventuell hauptsächlich Schienen oder Bohrschablonen.
Einige größere Dentallabore bauen sogenannte „Drucker-Farmen“. Hierbei werden mehrere 3D-Drucker aufgestellt und mit jedem der Geräte wird eine bestimmte Indikation umgesetzt. Je nach Voraussetzungen und Ausrichtung des eigenen Labors oder der eigenen Praxis kann es günstiger sein, Druckleistungen einzukaufen und den Fokus der eigenen Arbeit an anderer Stelle zu setzen. Gerade in Bezug auf die Schnelligkeit bietet der eigene dentale 3D-Drucker aber enorme Vorteile.
Lesen Sie zum Thema "Selber machen oder einkaufen" auch den nachfolgenden Ratgeber.
Persönliche Online-Beratung durch CAD/CAM-Spezialisten
Lassen Sie sich von CAD/CAM-Spezialisten individuell zum Einstieg in die digitale Fertigung (oder zur Erweiterung) beraten und stellen Sie Ihre Fragen zu aktuellen Geräten der CAD/CAM-Fertigung, zur Arbeit mit 3D-Druckern, Fräsmaschinen und Software oder zur optimalen Gestaltung des digitalen Workflows.
Einfach Ihren Wunschtermin auswählen und eine persönliche und unverbindliche Online-Beratung mit Live-Demo vereinbaren.
Dentale 3D-Drucker kaufen: Aktuelle Geräte im Vergleich
Die Auswahl an 3D-Druckern für Labor und Praxis ist groß. Nicht nur die Dentalindustrie bietet Drucker an, auch branchenfremde Unternehmen entdecken die Zielgruppe Dentallabor, Zahnarzt und Kieferorthopäde. Einsteiger, Mittelklasse oder Premium – vom günstigen Modell für 1.000 Euro bis zum High-End-Gerät für 60.000 Euro und mehr ist alles möglich.
Welcher 3D-Drucker am besten zu Ihrer Praxis oder Ihrem Labor passt, hängt von verschiedenen Faktoren ab. Die Produktexperten von Henry Schein Dental haben daher einen 3D-Drucker-Vergleich entwickelt. Der Vergleich stellt Schlüsselkriterien aktueller Modelle führender Hersteller einander gegenüber und erleichtert Ihnen so die Kaufentscheidung. Interessiert? Hier gelangen Sie zum dentalen 3D-Drucker-Vergleich.
Mit herstellerübergreifender Beratung zum passenden 3D-Drucker
Es empfiehlt sich, vor dem Kauf eines 3D-Druckers mit Experten zu sprechen und sich herstellerübergreifend über dentale 3D-Drucker zu informieren. Denn eine KFO-Praxis hat ganz andere Anforderungen als ein herkömmliches Praxislabor, und jedes Dentallabor hat individuelle Anforderungen an Größe, Indikationen, Bedienfreundlichkeit und Produktionskapazitäten.
Die CAD/CAM-Spezialisten von Henry Schein haben viel Erfahrung bei der Unterstützung von Praxen und Laboren bei der Digitalisierung, sie kennen den aktuellen Stand der Technik im dentalen 3D-Druck und bei den Materialien und können deshalb besonders kompetent und zielorientiert beraten.
Umfangreiche Schulungen bieten darüber hinaus die Möglichkeit, sich schnell mit der neuen Technik vertraut zu machen. Und wenn der 3D-Drucker einmal nicht das gewünschte Ergebnis erzielen sollte, sind die Ansprechpartner der ConnectDentalSupportHotline zur Stelle. Per Troubleshooting können sie die Fehlerquelle ermitteln und das Problem rasch beheben.
