Mit 3D-Druck Aligner herstellen

Transparente Aligner zählen weltweit zu den beliebtesten Behandlungsformen in der Kieferorthopädie. Um die hohe Nachfrage von Patient:innen und Praxen zu bedienen, ist der Einsatz modernster Technik gefragt: Heute entstehen die Aligner zum Großteil im modernen 3D-Druck – wie im Fall des Unternehmens Modern Clear, das so bereits über drei Millionen Zahnschienen produziert hat.

Ein Beitrag von David Lakatos, Chief Product Officer, Formlabs

Im Praxisalltag sind transparente Zahnschienen allgegenwärtig. Für erfahrene Zahntechniker:innen und Zahnärzt:innen bedeutet das eine detaillierte Behandlungsplanung mit umfassender fachlicher Expertise, damit jede:r Patient:in den perfekt passenden Aligner erhält. Ausschlaggebend für eine erfolgreiche Therapie ist neben der korrekten Anwendung vor allem die Zahnschiene selbst. Patient:innen und Praxen benötigen deshalb maßangefertigte Produkte, die alle Ansprüche an Qualität, Ästhetik und Funktionalität erfüllen. Der 3D-Druck hat sich in dieser Nische als besonders wertvolles Fertigungsverfahren etabliert: Nahezu alle transparenten Zahnschienen entstehen heute über das Thermoformen mit 3D-gedruckten Modellen.
Transparente Zahnschienen
Noch vor einigen Jahren gab es in Europa keinen etablierten Markt für die transparenten Zahnschienen. 2017 gründete Gleb Grützner deshalb gemeinsam mit Kolleg: innen Modern Clear mit Sitz in Düsseldorf, um eine eigene Variante des Erfolgsprodukt aus den USA zu entwickeln. Nach eingehender Forschung und Zusammenarbeit mit Fachleuten aus Zahnmedizin und Kieferorthopädie brachte Modern Clear sein erstes Zahnschienen-System auf den Markt. „Unser System für transparente Aligner haben wir anhand medizinischer Gesichtspunkte entwickelt. Das Wichtigste ist, dass die Behandlungsergebnisse ohne jegliche Schäden am Gesundheitszustand der Patienten erreicht werden. Unsere 3D-Simulationen und Prognosen sind realistisch und wir scheuen auch nicht davor, bestimmte Fälle als kontraindiziert auszuweisen“, so Grützner. Die Nachfrage wurde schnell so groß, dass das Unternehmen für die Produktion zwei 3D-Drucker von Formlabs erwarb. Von den guten Ergebnissen überzeugt, stellte der Betrieb seine Produktion binnen kürzester Zeit auf die neuste Generation von 3D-Druckern um und erweiterte seine Flotte auf 40 Geräte des Typs Form 3, die kaum größer als eine Mikrowelle sind. Seither produzieren die Maschinen rund um die Uhr detailgenaue 3D-Modelle von hoher Qualität: Denn die ist wichtig, damit ein hochwertiges Endprodukt entstehen kann, mit dem Ärzt:innen und Patient:innen zufrieden sind. Inzwischen konnten mit den Zahnschienen über 150.000 Menschen behandelt werden.
3D-Druck im Drei-Schicht-Betrieb
Eine wichtige Eigenschaft der sogenannten SLA-3D-Drucker: Sie gewährleisten eine äußerst glatte Oberflächenstruktur, wodurch durchsichtige Zahnschienen ohne sichtbare Schichtlinien entstehen können. Grundlage des Druckverfahrens ist die Low Force Stereolithography (LFS); als Material für die thermogeformten Modelle findet Draft Resin Verwendung, ein flüssiges Kunstharz. Durch die hohe Anzahl von 40 3D-Druckern in Gleb Grützners Produktion ist die Ausfallsicherheit bei technischen Schwierigkeiten gewährleistet, sodass die Produktion in drei Schichten ununterbrochen laufen kann. Zahnmedizinische Fachkräfte vor Ort überwachen, steuern und justieren die modernen Drucker. Denn nach den Erfahrungen Gleb Grützners ist menschlicher Kontakt entscheidend, um Spitzenqualität zu erzielen. Jede Stufe des Behandlungsplans wird mithilfe manueller Anpassungen durch zahnmedizinische Fachkräfte kontrolliert und die Aligner werden von Hand poliert, um die glatteste Oberflächengüte zu erreichen. Anschließend werden sie direkt vom Unternehmenssitz in Deutschland an zahnmedizinische und kieferorthopädische Partner weltweit versandt.
Hinter der Fertigung steckt also ein komplexes Zusammenspiel aus automatisierten Prozessen und einfacher manueller Bedienung, die konsistente Qualitätsstandards ermöglicht. Da die gesamte Technologie seitens des 3D-Drucker-Herstellers kontinuierlich weiterentwickelt und optimiert wird, liegen die erzielten Ergebnisse tatsächlich weit über den Erwartungen von Gleb Grützner: Mit 40 Geräten werden so viele hochwertige Zahnschienen produziert, wie das Unternehmen ursprünglich für 60 Drucker plante. Solche aktuelle Beispiele zeigen, dass die 3D-Drucktechnologie Potenzial für die gesamte Dentalbranche haben kann. Denn sollte die Digitalisierung in den nächsten Jahren weiter so rasant voranschreiten, wie es seit der Pandemie in vielen Praxen zu beobachten ist, werden auch die digitalen Technologien wie der 3D-Druck vermehrt Einzug halten. Sie können es Praxen leichter machen, eine gleichbleibend hohe Qualität von Kronen, Brücken oder Alignern zu liefern – und das kommt nicht nur den Patient:innen zugute, sondern wirft ein Schlaglicht auf die ganze Branche.

Abb. 1 Formlabs transparente Aligner aus Dental LT Clear Resin

Abb. 2 Jeder Schritt des Behandlungsplans wird durch manuelle Anpassungen von Zahnärzten überarbeitet und die Aligner werden von Hand poliert, um eine möglichst glatte Oberfläche zu erhalten