{"id":5366,"date":"2022-01-05T13:24:11","date_gmt":"2022-01-05T12:24:11","guid":{"rendered":"https:\/\/teamwork-zahnmedizin.de\/?p=5366"},"modified":"2022-05-31T16:54:55","modified_gmt":"2022-05-31T14:54:55","slug":"lage-fuer-lage-zur-dentalen-komponente","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/teamwork-zahnmedizin.de\/lage-fuer-lage-zur-dentalen-komponente\/","title":{"rendered":"Lage f\u00fcr Lage zur dentalen Komponente"},"content":{"rendered":"\n

Individualisierbare und rasch verf\u00fcgbare Dentalkomponenten \u2013 das ist bereits heute teilweise m\u00f6glich, wird aber einhergehend mit dem permanenten Fortschritt moderner additiver Fertigungsverfahren bei der Patientenversorgung selbstverst\u00e4ndlich werden. Der nachfolgende Artikel gibt einen Einblick, wie modernste 3-D-Druck-Technologien helfen k\u00f6nnen, diesem Ziel zuk\u00fcnftig gerecht zu werden.<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Motivation und Stand der Technik
<\/strong>W\u00e4hrend der letzten Jahre haben \u00adadditive Fertigungsverfahren (Abk\u00fcrzung: AM; h\u00e4ufig auch verallgemeinert als \u201e3-D-Druck\u201c bezeichnet) in verschiedenen Branchen, zum Beispiel in der Luft- und Raumfahrt, der Energietechnik, der Medizin, aber auch im Maschinen-, Werkzeug- und Formenbau stetig an Bedeutung gewonnen. Der Begriff \u201eadditive Fertigung\u201c steht dabei \u00fcbergeordnet f\u00fcr unterschiedlichste Technologien, bei denen unter Nutzung eines zugef\u00fchrten Werkstoffs (siehe Abschnitt \u201eWerkstoffsysteme\u201c) mithilfe \u00adeiner geeigneten Energiequelle oder eines Hilfswerkstoffs ein meist geometrisch komplexes Bauteil Lage f\u00fcr Lage aufgebaut wird. Bauteilabmessungen k\u00f6nnen in Abh\u00e4ngigkeit der verfahrens- und bauteilspezifischen Auslegung vom Submillimeterbereich bis hin zu gro\u00dfformatigen Strukturen mehrerer Meter dimensioniert werden. Genauer werden diese Verfahren noch im Abschnitt \u201eWichtigste additive Fertigungsverfahren f\u00fcr Dentalkomponenten\u201c diskutiert.
Gegen\u00fcber klassischen Fertigungsverfahren, zum Beispiel Feinguss, Zerspanen oder F\u00fcgen, erm\u00f6glichen die additiven Verfahren eine sehr flexible Verf\u00fcgbarkeit patientenindividualisierter Bauteile ohne zus\u00e4tzliche Modelle, Werkzeuge oder Hilfsmittel. Die Erstellung des Bauteils ist nahezu unabh\u00e4ngig vom Komplexit\u00e4ts\u00adgrad der zu erstellenden Geometrien (\u201ecomplexity for free\u201c) und kann, basierend auf neu geladenen CAD-Datens\u00e4tzen, von einem zum n\u00e4chsten Baujob schnell variiert werden. Das erm\u00f6glicht sehr \u00adkurze Lieferzeiten f\u00fcr die Dentalkomponenten und eine dank Individualisierung vertr\u00e4glichere Patientenversorgung. Dar\u00fcber hinaus wird der eingesetzte Werkstoff mit geringem geometrischen Aufma\u00df verarbeitet, was eine sehr hohe Ausnutzung und Wiederverwendung der eingesetzten Materialien erm\u00f6glicht.
Wie zuvor angesprochen, erfordert allerdings der endkonturnahe Aufbau sowie die aus dem AM-Prozess \u00adresultierende Oberfl\u00e4chenrauheit in den h\u00e4ufigsten F\u00e4llen noch eine entsprechende Ober\u00adfl\u00e4chenbearbeitung der erzeugten Bauteile, zum Beispiel mittels Schleifen oder Polieren. Zudem wird ein breiter Einsatz der AM-Technologien in der Dentalmedizin aktuell auch durch Prozesslimitierungen wie die Entfernung notwendiger St\u00fctzstrukturen limitiert. Letztere werden f\u00fcr eine verzugsarme Herstellung als Verst\u00e4rkungselemente einiger (meist \u00fcberh\u00e4ngender) Geometrieelemente direkt mit aufgebaut und nach dem Prozess wieder entfernt. Nicht zuletzt spielen auch die Akzeptanz des medizinischen Personals sowie die der Patienten, die Kostenstruktur und auch Zulassungskriterien eine gro\u00dfe Rolle bei der raschen Einf\u00fchrung in den klinischen Alltag.
Das immense Potenzial sowie der permanente technologische Fortschritt, den diese Verfahren verzeichnen, sprechen daf\u00fcr, dass sich diese modernen Technologien in Zukunft noch st\u00e4rker in der Medizin etablieren werden. Dazu z\u00e4hlen neben bereits heute teils mittels AM-hergestellten Prothesen, Implantaten, Exoskeletten, Schablonen und Hilfsvorrichtungen auch filigrane Komponenten der Dentalmedizin (siehe Abschnitt \u201eAktuelle Herausforderungen und Forschungsschwerpunkte\u201c).<\/p>\n\n\n\n

Marktentwicklung
<\/strong>In den letzten Jahren wurde die additive Fertigung bereits in den zuvor aufgef\u00fchrten dentalmedizinischen Anwendungen eingesetzt und erreichte weltweit ein Marktvolumen von j\u00e4hrlich rund 3 Mil\u00adliarden US-Dollar (Stand 2020). Verschiedene Studien prognostizieren einen weiteren Anstieg des Marktvolumens im Bereich des dentalen 3-D-Drucks auf \u00adetwa 6 bis 9,7 Milliarden US-Dollar bis zum Jahr 2025 [1]. Interessant sind die enormen j\u00e4hrlichen Zuwachsraten, die in verschiedenen Studien im zweistelligen Prozentbereich prognostiziert werden. Dem laserbasierten Pulverbettverfahren (siehe folgender Abschnitt) werden dabei die gr\u00f6\u00dften Zuwachsraten in den n\u00e4chsten Jahren zugeschrieben.
Die Entwicklung wird Sch\u00e4tzungen zu\u00adfolge stark von der Akzeptanz der Nutzer und Patienten, den schnellen technologischen Weiterentwicklungen sowie der schnellen Einf\u00fchrung additiver Anlagen in dentalmedizi\u00adnischen Einrichtungen gepr\u00e4gt sein. Kritisch werden aktuell noch die Abrechnungsmodalit\u00e4ten, notwendige Investitionskosten sowie die Verf\u00fcgbarkeit von Fachpersonal mit einer ad\u00e4quaten Ausbildung im Bereich der additiven Fertigung gesehen.<\/p>\n\n\n\n

Die wichtigsten additiven \u00adVerfahren f\u00fcr die Herstellung von Dentalkomponenten
<\/strong>Unter dem Oberbegriff \u201eadditive Fertigung\u201c werden zahlreiche Verfahren zusammengefasst, die sich teilweise sehr stark voneinander bez\u00fcglich der erreichbaren Bauteildimension und -pr\u00e4zision, der eingesetzten Werkstoffe, den Aufbauraten und schlie\u00dflich den daraus resultierenden Eigenschaften unterscheiden. Je nach Anwendung muss das entsprechend geeignete Verfahren ausgew\u00e4hlt und anwendungsgerecht eingesetzt werden. Zum Teil k\u00f6nnen auch additive mit \u00adklassischen Fertigungsverfahren kombiniert werden.
Als Basis f\u00fcr den Herstellungsprozess dient ein digitales Modell des Bauteils in Form eines CAD-Datensatzes. Liegt ein derartiges Modell nicht vor, muss es zun\u00e4chst beim Patienten aufgenommen und aufbereitet werden \u2013 beispielsweise mithilfe computertomografischer Aufzeichnungen oder Intraoralscans.
Das digitale Abbild des zu erstellenden Bauteils wird anschlie\u00dfend virtuell in einzelne Lagen zerlegt (sogenanntes \u201eSlicing\u201c) und sukzessive der 3-D-Druck-Bearbeitungsanlage in einem kompatiblen Dateiformat zugef\u00fchrt (siehe Abb.\u20091). In der Anlage wird dann Lage f\u00fcr Lage Material hinzugef\u00fcgt, bis schlie\u00dflich das gew\u00fcnschte dreidimensionale Bauteil mit einem zur Endbearbeitung erforderlichen \u00dcberma\u00df fertiggestellt ist. Die im Maschinensystem eingesetzten Werkstoffe werden verfahrensabh\u00e4ngig in Form von Pulver, Draht\/Band, Harz, Aerosol\/Suspension oder als Paste mittels eines speziellen F\u00f6rdersystems, zum Beispiel einer D\u00fcse oder eines Abstreifers, der Prozesszone zugef\u00fchrt.
W\u00e4hrend der Werkstoff lagenweise zugef\u00fchrt wird, wird entlang der CAD-basierten geometrischen Kontur lokal genau dort aufgeschmolzen, gesintert oder gegebenenfalls mithilfe eines Bindematerials die Form gehalten, wo sp\u00e4ter auch das Bauteil entstehen soll. Zugef\u00fchrter Werkstoff, der im Prozess nicht ben\u00f6tigt wurde, kann in den meisten F\u00e4llen erneut verwendet werden. Basierend auf dem Wechsel zwischen Werkstoffzufuhr und Einwirkung der Energiequelle entsteht lagenweise das komplexe Bauteil.
Danach folgen in den meisten F\u00e4llen noch Nachbearbeitungsschritte wie zum Beispiel das Entfernen von St\u00fctzstrukturen, die mechanische Endbearbeitung der Oberfl\u00e4che (Strahlen, Fr\u00e4sen, Schleifen, Polieren) oder auch eine W\u00e4rmebehandlung.
Verfahren mit dem gr\u00f6\u00dften Einsatz- beziehungsweise Anwendungspotenzial entsprechend der Klassifikation nach DIN EN ISO 17296-2:2016-12 f\u00fcr die Zahnmedizin werden nachfolgend kurz vorgestellt.<\/p>\n\n\n