Die definitive gedruckte Keramikkrone ist zum Greifen nah

Gerade im Bereich der additiven Fertigung zählen zu den Optionen heute im Bereich des Metalldrucks die „Laser Metal Fusion“-Technik (LMF), das Selektive Laserschmelzen, SLM-Verfahren („selective laser melting“), Selektives Lasersintern (SLS), Direktes Metall-Lasersintern (DMLS) und das Lasercusing. Mit allen Verfahren werden Kronen, Brücken und Prothesenbasen („digitale Modell­gussbasen“) aus edelmetallfreien Dentallegierungen gefertigt. Praktisch alle denkbaren Geometrien lassen sich realisieren.

Durch die Möglichkeit zum additiven Aufbau von Strukturen aus Metall verändern sich auch Geschäftsmodelle. So steht im Einzelfall oft die Entscheidung an, wo gefertigt wird – in der eigenen Praxis oder im Praxislabor, in einem gewerblichen Labor, bei einem Zentralfertiger oder bei einem industriellen Fertigungsservice.

Die Herstellung in großen Stückzahlen macht die additive Fertigung von zahntechnischen Objekten so richtig effektiv. Auf eine Standard-Bauplattform mit 100 Millimetern Durchmesser passen bis zu 100 Kronen, die in fünf Stunden gedruckt werden können – mit einem Doppellaser sogar schon in drei. Über Kronen hinaus zählen zu den druckbaren zahntechnischen Objekten auch Brücken, Stege und Suprakonstruktionen sowie alle implantatgestützten Objekte wie Einzelabutments, Teleskopkronen, Primär- und Sekundärteile, kieferorthopädische Apparaturen, Modellgussklammerprothesen und Teilprothesen. Ein Riesenvorteil ist die Schnelligkeit. Beispielsweise wird die Versorgung mehrerer Zähne (oder mehrerer Patienten) mit Zahnersatz zu einer „ganz normalen“ Therapieoption.

Der 3-D-Druck hat das Potenzial, im Einzelfall sowohl den Metallguss als auch Fräs- und Schleifverfahren bei der Fertigung von prothetischen Restaurationen zu ersetzen. Er kann auch zur Modellherstellung direkt aus den Daten eines Intraoralscans genutzt werden – ohne Abformmaterial und Gips. Auf einem solchen gedruckten Kunststoffmodell kann man dann manuell weiterarbeiten. Oder die Restauration wird nach einem computergestützten Design (CAD) aus einem ausbrennbaren Wachs oder Polymer gedruckt und in der Lost-wax-Technik verarbeitet, was in einem gegossenen Werkstück resultiert. Darüber hinaus lassen sich für die konventionelle Technik individuelle Abformlöffel drucken und – dank der Einmalanwendung – damit die hygienischen Probleme bei der Reinigung klassischer, mehrfach zu verwendender Abformlöffel umgehen [Höhne, 2024].

Ein Materialtrend besteht in druckfähigen, mit Keramik hochgefüllten Kunststoffen. Daraus lassen sich mithilfe des DPS-Verfahrens (Digital-Press-Stereolithografie) Restaurationen drucken. Klassischerweise ist das flüssige Harz in einer Wanne, in der sich eine vertikal verfahrbare Bauplattform befindet. Diese wird zunächst so weit an die Flüssigkeitsoberfläche gefahren, dass sich eine dünne Schicht Harz oben auf der Bauplattform sammelt. Diese dünne Schicht wird mit Licht an bestimmten Stellen – gemäß dem „Bauplan“ – ausgehärtet. Die Bauplattform fährt dann ein Stückchen herunter, so dass sich oberhalb der ausgehärteten Schicht wieder eine dünne, zunächst noch flüssige Schicht Harz sammelt. Diese wird wieder ausgehärtet und das Procedere wird bis zum fertigen Werkstück wiederholt.

Alternativ zur Wanne gibt es das Harz auch in Form vakuumversiegelter Kapseln. Das kann den Arbeitsablauf vereinfachen und beschleunigen, und es funktioniert innerhalb einer großen Spanne von Viskositäten, insbesondere auch mit hochviskosen keramikgefüllten Harzen.

Mit den hochgefüllten Materialien vollzieht sich die Erweiterung der Indikation 3-D-gedruckter Kunststoff-Restaurationen von Provisorien hin zu Langzeitprovisorien. Schon ist die Weiterführung in Richtung eines definitiven Zahnersatzes aus dem Drucker greifbar nahe. Statt „Intraoralscan – computergestütztes Design – computergestütztes Fräsen/Schleifen“ könnte in Zukunft an dritter Stelle „computergestütztes Drucken“ stehen.

Heute bereits gängig ist die Herstellung von Totalprothesen auf weitgehend digitalem Weg. Am Ende kann eine gedruckte Prothesenbasis mit Alveolen plus gedruckte Zähne stehen, die in die Alveolen eingeklebt werden. Die Druckverfahren der Wahl dafür sind die Stereolithografie (SLA) und das Digital-light-processing-Verfahren (DLP). Bei der SLA schmilzt ein Laser Punkt für Punkt Metallpulver auf, das dann zu einer Schicht aushärtet, während beim DLP-Verfahren die Schicht durch Licht aus einem Projektor mit einem Schlag ausgehärtet wird. Günstiger geht das mit der aufstrebenden Masked Stereolithografie (MSLA), die statt mit einem Projektor, mit einem LCD-Bildschirm und LEDs im Ultraviolett-Bereich arbeitet.

Zu den weiteren Anwendungsbeispielen zählen 3-D-gedruckte Aufbissschienen und kieferorthopädische Apparaturen aus Kunststoff oder Metall. Präoperative Planungsmodelle und intraoperative Schablonen für die Kieferorthopädie (und die Orthopädie) werden heute auch mit dem Fused Deposition Modeling (FDM) hergestellt. Das ist allerdings nicht so präzise wie die anderen Verfahren und stößt dort an Grenzen, wo für Objekte eine hohe Genauigkeit gefordert ist (zum Beispiel bei Kronen, Brücken).

Ein grundsätzlicher Konflikt besteht beim 3-D-Drucken zwischen Präzision und Geschwindigkeit. Arbeitet man mit den kleinstmöglichen Schichtstärken (üblicherweise 25 µm), muss man sehr viele Schichten übereinander drucken und braucht lange. Bei großen Schichtstärken (üblicherweise bis zu 0,3 mm) ist man zwar schnell, aber möglicherweise nicht präzise genug. Eine Lösung kann das Arbeiten mit unterschiedlichen Schichtstärken bieten – in den Bereichen, wo es weniger auf Präzision ankommt, schneller drucken; dort, wo es auf Präzision ankommt, in kleinen Schichtstärken langsamer drucken.

Es bleibt das „Treppenstufenproblem“: Beim Druck erhält man am Rand stets ein Stufenmuster. Das ist zwar beim Verkleben gedruckter Objekte vorteilhaft (retentive Struktur), bildet aber nicht die runden Übergänge beim natürlichen Zahn ab. Abhilfe kann das Nachbearbeiten des Objekts schaffen, doch das kostet zusätzliche Zeit.

Zu einem gleichzeitig schnellen und präzisen Druck, auch zur Milderung des Treppenstufenproblems können neue Druckmaterialien beitragen, ebenso neue Laser, neue Projektoren und andere Arbeitswellenlängen [Höhne, 2024]. Und mit einem Mischen mehrerer Materialien vor dem Druck kommt der Anwender zu maßgeschneiderten physikalischen Eigenschaften und Farbgebungen. Zurzeit wird herstellerseitig an vielen Stellschrauben gedreht – und zur IDS werden die neuesten Entwicklungen präsentiert.

Für wenige hundert Euro bekommt die Praxis schon ein Einsteigergerät für Anschauungs- und Funktionsmodelle, etwa für die Kieferorthopädie (vor allem FDM-Verfahren, DLP-Verfahren). Tischgeräte für die Klinik, die Praxis und das Praxislabor bewegen sich in mittleren und höheren vier­stelligen Regionen. Damit lassen sich dann aber auch viele verschiedene Objekte wie Langzeitprovisorien, Totalprothesen oder Bohrschablonen anfertigen. Auch die Druckmaterialien fallen stärker ins Gewicht – unter anderem wegen der Anforderungen an die Biokompatibilität.

Welche der zahlreichen Möglichkeiten des dentalen 3-D-Drucks für die eigene Praxis interessant sind, kann man auf der IDS vom 25. bis zum 29. März 2025 in Köln klären.