Der 3D-Druck erobert die Zahnmedizin. Ob in allgemein-zahnärztlicher oder kieferorthopädischer Praxis – um ein Modell mit einem 3D-Drucker herzustellen, ist Grundlagenwissen gefragt. Autorin Annett Kieschnick gibt einen unterhaltsamen und zugleich informativen Überblick über den dentalen 3D-Druck.

Ein interessanter Gedanke: Per Knopfdruck lassen wir eine eigens entworfene Handtasche oder die Hülle für unser Smartphone produzieren. Ein Unikat, das garantiert kein anderer hat. Mit dem 3D-Druck scheinen der Kreativität kaum Grenzen gesetzt, denn der Drucker setzt virtuell konstruierte Objekte jedweder Fasson um. Selbst ganze Häuser, Boote, Fahrräder und sogar Organe (Bio-Printing) lassen sich drucken. Ganz einfach gesagt: Ein 3D-Drucker funktioniert ähnlich wie ein Tintenstrahldrucker im Büro – nur: Statt Tinte fließt Druckmaterial und statt mit einem Text wird der Drucker mit einer CAD-Datei gespeist.

3D-Druck in der Zahnarztpraxis
Auch in der Zahnarztpraxis kommt der 3D-Druck zum Einsatz. Die Frage, ob ein permanenter Zahnersatz gedruckt werden kann, wird aktuell von der Werkstoffkunde (3D-Druckmaterialien für Zahnersatz) beantwortet; Forschung und Entwicklung sind sehr aktiv. Was in der Zahnarztpraxis und der Kieferorthopädie bereits heute problemlos mit dem 3D-Druck gefertigt werden kann, sind Dentalmodelle (Abb. 1).
Während einst der oder die zahnärztliche ‧Fachangestellte die Kieferabformung eines Patienten mit Gips ausgegossen hat, werden Modelle zukünftig immer häufiger aus dem Datensatz des Intraoralscanners hergestellt. Aktuelles Beispiel: Kieferorthopädie (zum ‧Beispiel Aligner-Schienen). Basierend auf dem Datensatz (virtuelles Modell) lassen sich ‧Diagnostik, Planung und Ergebnis am Computer simulieren. Doch es bedarf für das Herstellen einer Schiene eines physisch greifbaren Modells. Um aus dem Datensatz ein Modell zu generieren, ist die CAD/CAM-Technik Mittel der Wahl.
– Datenerfassung (CAI) – Intraoralscanner zum „Abformen“ der Mundsituation
– Datenverarbeitung (CAD) – Arbeiten mit einer speziellen Software
– Fertigung (CAM) – Herstellen eines Objektes aus dem CAD-Datensatz
Grundsätzlich wird jede Art der digitalen Fertigung als CAD/CAM-Technologie bezeichnet. Die digitale Konstruktion (CAD) wird mittels Maschine (CAM) in ein Objekt umgesetzt. Der Fertigungsweg erfolgt subtraktiv (fräsen, schleifen) oder additiv (3D-Druck). Vorteil der additiven Fertigung ist, dass jedwede Geometrien umgesetzt werden können. Zudem ist der 3D-Druck wirtschaftlich, denn es wird nur das tatsächlich benötigte Material verbraucht (kaum Abfall). Gerade im Bereich der Modellherstellung ist der 3D-Druck zu bevorzugen.

Was macht der 3D-Drucker?
Der 3D-Druck umfasst unterschiedliche Technologien. Die Verfahrenswege unterscheiden sich in:
– Abscheidungsprozess: Eine Düse oder ein Druckkopf gibt kontinuierlich Material (zum Beispiel Filament) ab – ähnlich wie bei einer Heißklebepistole. Schicht für Schicht entsteht ein Objekt. Beispiel ist der Filamentdruck (FDM = Fused Deposition Modelling/FFF = Fused Filament Fabrication).
– Binderverfahren: Es wird die komplette Schicht eines Materials ausgelegt (zum Beispiel lichthärtendes Resin) und entsprechend den Konturen des CAD-Objektes verfestigt. Hierzu zählt beispielsweise der Resindruck (SLA = Stereolithografie/DLP = Digital Light Processing).
Beiden Verfahren gleich ist, dass das Objekt Schicht für Schicht aufgebaut wird. Seit einigen Jahren im Dentallabor gängig sind SLA- oder DLP-Drucker. Ausgangsbasis ist flüssiges Photopolymer (Resin), welches nach einer Belichtungszeit polymerisiert und aushärtet. Das gedruckte Objekt wird danach gereinigt und unter UV-Licht ausgehärtet. Dieses Post-Processing ist relativ aufwendig, zugleich aber unverzichtbar.
Eine komfortable Alternative für KFO-Modelle sind Drucker, die nach dem FDM-/FFF-Prinzip (Abb. 2 und 3) arbeiten (Filamentdrucker). Hier wird das Filament (Kunststoff in Drahtform) erwärmt und auf eine Plattform aufgetragen. Beim Abkühlen verfestigt sich das Material wieder. Ein Vorteil dieser Verfahrensweise ist die Einfachheit. So bedürfen die mit ‧Filament gedruckten Modelle beispielsweise keiner Nachbearbeitung. Sie sind nach dem Druck vollständig gehärtet und sauber. Der Filamentdruck bietet sich daher für den Druck von kieferorthopädischen Modellen in der Praxis gut an.

Spezielle Lösung für KFO-Modelle
Eine spezielle Lösung für das Drucken kieferorthopädischer Modelle ist das SIMPLEX 3D-Filament-Drucksystem von Renfert (Abb. 4). Die SIMPLEX-Filamente (die Druckermaterialien) sind exakt auf den 3D-Drucker SIMPLEX abgestimmt. Alle notwendigen Parameter sind hinterlegt. Es handelt sich um ein abgestimmtes System für konstant reproduzierbare und präzise Ergebnisse.
Druckmaterialien Filamentdruck
Oft bestehen Filamente aus PLA (polylactic acid), das aus nachwachsenden Rohstoffen (zum Beispiel Maisstärke) gewonnen wird und – mit industriellem Entsorgungskonzept – biologisch abbaubar ist. Drucker, die mit PLA-Filamenten arbeiten, stoßen so gut wie keine Dämpfe (Emission) aus; im Gegensatz zum Resindruck, bei dem die Geruchsbildung häufig stark ist und der gesundheitsschädliche Substanzen freisetzt.

Fazit
Für den Druck von Modellen in der Zahnarztpraxis kann der Filamentdrucker eine sehr gute Lösung sein. Renfert ist es mit dem SIMPLEX 3D-Filament-Drucksystem gelungen, einen smarten Drucker für KFO-Modelle zu etablieren, der mit Einfachheit überzeugt. Der Einstieg in den 3D-Druck gelingt so mühelos und komfortabel. Plug & Print, ohne Vorkenntnisse und das auch ganz sauber – ohne biologisch bedenkliche Chemikalien. Das Gerät ist einfach zu bedienen, kann überall aufgestellt werden, arbeitet geräuscharm und bietet eine hohe Auflösung. Hochwertige Spezialfilamente erfüllen die besonderen Anforderungen für das Herstellen von KFO-Modellen (Abb. 5).