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Ein Blick in die Zukunft: Zahnersatz aus dem 3D-Drucker

iStock-587505048_bearbeitetWenn der Zahn der Zeit trotz bester Pflege so stark am Gebiss genagt hat, dass die Zahnheilkunde wesentliche Teile nicht mehr retten kann, ist der Tag gekommen, an dem Ersatz geschaffen werden muss. Schon die Phönizier und Etrusker füllten Lücken im Gebiss mit künstlichen Zähnen, die in der Regel aus Holz oder Tierknochen geschnitzt wurden. Auch Elfenbein oder die Zähne von Toten wurden für die ersten Prothesen verwendet. Kunstvoll mit Golddrähten verbunden erfüllten diese Konstrukte ihren Zweck jedoch nur sehr begrenzt. Zwar konnten auf ästhetischem Gebiet einige fragwürdige Erfolge erzielt werden, und auch das Sprechen mag den betuchten Betroffenen etwas leichter gefallen sein, doch ein kraftvolles Zubeissen war mit den antiken Prothesen kaum möglich.

Ausserdem kam es regelmässig zu heftigen Entzündungen im Mundraum, da Bakterien in diesem Umfeld perfekte Bedingungen vorfanden. Erst Ende des 18. Jahrhunderts wurden die ersten künstlichen Zähne aus Porzellan gefertigt, die für einen spürbaren Fortschritt auf diesem Gebiet sorgten.


Seit diesen Zeiten hat sich in der Zahnheilkunde und bei der Fertigung von Zahnprothesen jedoch eine Menge getan. Künstliche Zähne sind heute nicht mehr das Privileg einer kleinen, zahlungskräftigen Oberschicht, sondern ein medizinisches Hilfsmittel, das tagtäglich zum Einsatz kommt. Doch die grundlegenden Aufgaben bei der Anpassung einer Prothese an einen Kiefer stellen heute wie damals eine Herausforderung an Ärzte und Zahntechniker dar. Damit eine Zahnprothese ihren Zweck in vollem Umfang erfüllen kann, muss sie nach wie vor in jedem einzelnen Fall individuell angefertigt werden.

Noch vor nicht allzu langer Zeit machte der Zahnarzt dazu einen Abdruck der Zahnreihe und schickte diesen zu einem Dentallabor, dem er als Vorlage für die anzufertigende Prothese diente. Da wurde gegossen oder gefeilt und gefräst, bis die künstlichen Zähne in den Kiefer des Patienten passten. Oftmals waren mehrere Termine in der Praxis notwendig, bis die perfekte Passform gefunden war.

In modernen Zahnarztpraxen gehört dieser Aufwand jedoch längst der Vergangenheit an, denn die Digitalisierung hat auch die Arbeit der Zahnärzte und -techniker grundlegend verändert. Innovative Technologien wie CAD/CAM, die zunächst die Röntgentechnik und andere bildgebende Verfahren revolutioniert haben, begleiten heute nahezu jeden Schritt der Produktion von hochwertigen Zahnprothesen. CAD steht dabei für computer aided design, also die Gestaltung eines Werkstücks mit Hilfe einer speziellen Software. CAM wiederum ist die Abkürzung für computer aided manufactoring, die computergestützte Herstellung eines Objektes.

 

Schweizer Forscher machten den Anfang

Bereits Mitte der 80er Jahre des vergangenen Jahrhunderts wurde an der Universität Zürich von einem Team um Professor Werner Mörmann eine Technologie entwickelt, die es Zahnärzten mit Hilfe von Scannern, Kameras und einer speziellen Software erlaubt, virtuelle 3-D-Modelle von Prothesen zu erstellen. Diese Technik würde dem Patienten das unangenehme Gefühl von Abdruckmassen im Mund ersparen und dem behandelnden Arzt seine Arbeit erleichtern.

Doch nicht nur bei der Datenerfassung und der Planung, sondern auch bei der Herstellung von Zahnersatz kommt seit einigen Jahren zunehmend die innovative CAD/CAM Technik zum Einsatz. Nach und nach hat sie den gesamten Prozess der Prothesenfertigung verändert.

Wo noch vor wenigen Jahren ausschließlich spezialisierte Techniker in mühevoller Handarbeit hochwertige Zahnprothesen hergestellt haben, sind jetzt immer häufiger 3-D-Drucker am Werk, die den Zahnersatz schnell und präzise einfach ausdrucken können.

Bevor jedoch die erste Prothese im Drucker gefertigt werden konnte, mussten die Forscher und Konstrukteure so einige Probleme lösen. Als grösste Herausforderung erwies sich die Suche nach einem Material, das sich sowohl für den Druck eignet, als auch den hohen Anforderungen an die Biokompatibilität eines menschlichen Zahnersatzes gerecht wird. Mittlerweile wurde nicht nur ein effektives Druckverfahren entwickelt, sondern auch die passenden Materialien gefunden. Die heute im 3-D-Druck verwendeten Werkstoffe erfüllen alle Voraussetzungen, um hochwertige Prothesen im Druckverfahren entstehen zu lassen. Abhängig vom Aufbau und Zweck des Zahnersatzes kommen neben Kunstharzen und anderen Polymeren auch Spezialkeramiken zum Einsatz.

Nachdem diese Hürde genommen war, stand dem Zahnersatz aus dem Drucker nichts mehr im Wege. Durch den konsequenten Einsatz von 3-D-Technik würde der Patient heute seine Zahnprothese nicht nur auf eine besonders angenehme Art und Weise ohne Abdruckmassen im Mund erhalten, sondern auch noch schneller. Nur etwa eine halbe Stunde benötigt ein moderner 3-D-Drucker, um eine passgenaue Prothese zu fertigen.

 

Erste Schritte auf dem Weg zum Zahnersatz aus dem 3-D-Drucker

 

Das erste Glied in der Kette auf dem Weg zum perfekten Zahnersatz aus dem Drucker ist und bleibt die Zahnarztpraxis. Hier würde der Zahnarzt mit Hilfe eines Interoral-Scanners alle in diesem Stadium notwendigen Daten erheben, die einer speziellen Planungssoftware als Grundlage für die Berechnung der weiteren Behandlungsschritte dienen.

Am Computer wird dann aus diesen Daten das 3-D-Modell für den zukünftigen Zahnersatz generiert. Statt umständlich per Post einen physischen Abdruck zu verschicken, werden die benötigten Informationen einfach per Mausklick über das Internet an das Zahnlabor weitergeleitet. Dort kann dann unverzüglich mit der Arbeit begonnen werden.

Zwar wird in den Laboren auch heute noch in erster Linie mit der Fräse gearbeitet, doch die Entwicklung hin zu einer Fertigung mit digitalen und generativen Systemen nimmt zunehmend Fahrt auf. Statt aus einem festen Materialblock den individuellen Zahnersatz herauszuschneiden, wird bei den generativen Verfahren auf Basis der digital erstellten Vorlage die Prothese Schicht für Schicht ohne den Einsatz von herkömmlichen Werkzeugen aufgebaut. Auch gegenüber dem immer noch gebräuchlichen Giessverfahren können die generativen Verfahren punkten. Die im Vergleich zum Giessen deutlich reduzierte Produktionszeit und die höhere Verdichtung des Materials schlagen hier eindeutig positiv zu Buche.
Zusammenfassend betrachtet versprechen moderne CAD/CAM Verfahren also verschiedene Vorteile.

 

Mit dem schichtweisen Aufbau des Zahnersatzes wird nicht nur die Menge des benötigten Materials drastisch verringert, sondern auch eine grössere Präzision erreicht, die spätere Korrekturen weitgehend überflüssig macht. Ein weiterer positiver Aspekt ist die verminderte Produktionsdauer. Sie trägt dazu bei, dass die Behandlungsdauer drastisch verkürzt werden kann. In vielen Fällen kann sogar auf temporäre Zwischenlösungen mit Provisorien gänzlich verzichtet werden. Diese produktionsbedingten Vorteile führen dazu, dass die Kosten für eine Zahnprothese aus dem 3-D-Drucker deutlich geringer ausfallen als für Prothesen, die auf die herkömmliche Art und Weise angefertigt werden.

 

Moderne 3-D-Technik ersetzt traditionelle Handwerksarbeit

 

Auch wenn die traditionellen handwerklichen Techniken sicherlich nicht von heute auf morgen aus den Dentallaboren verschwinden werden, so werden sie jedoch nach und nach an Bedeutung verlieren. Die heute übliche Kombination modernster CAD/CAM Verfahren mit den traditionellen Methoden wird nur noch solange die Prothesenproduktion bestimmen, bis weitere Innovationen in der 3-D-Technik die handwerklichen Tätigkeiten vollkommen überflüssig machen.

In Zukunft werden immer mehr Prothesen schnell und kostengünstig im Drucker entstehen. Es ist sogar denkbar, dass in nur einer Sitzung beim Zahnarzt die Prothesenversorgung abgeschlossen werden kann, nämlich dann, wenn der 3-D-Drucker nicht in einem externen Dentallabor steht, sondern direkt in der Praxis des Zahnarztes.

Gerade dann ist es aber besonders wichtig, sich vor einer Behandlung von der Zuverlässigkeit und der Qualität eines Zahnarztes zu überzeugen. Nur wenn die nötige Qualifikation vorhanden ist und die moderne Technik souverän beherrscht wird, können die zahlreichen Vorteile des Zahnersatzes aus dem 3-D-Drucker voll umfänglich genutzt werden.

 

 

 

Topics: ZNP

Written by Dr. Enrico Naldi

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