Anwendungen im Rampenlicht: 3D Druck – digitale Zahnmedizin und klare Zahnspangen

Die digitale Zahnmedizin, hier besonders die Einführung digitaler Technologien in der Zahnarztpraxis hat die Dentalbranche verändert. Eine der Schlüsseltechnologien für diesen Wandel ist der 3D-Druck.
 
Der 3D-Druck hat in der Dentalindustrie viele Anwendungen, einschließlich Brückenmodellen, chirurgischen Führungen und Zahnersatz. Die Herstellung klarer Zahnspangen ist jedoch heutzutage eine der häufigsten Anwendungen des 3D Drucks.
 
Laut SmarTech Analysis handelt es sich bei den klaren Zahnspangen um „die wahrscheinlich weltweit volumenstärkste Anwendung für 3D-Drucktechnologien“.
 
Aber wie passt der 3D-Druck in die Fertigung von Zahnspangen?
 
Um diese Frage zu beantworten, werden wir heute die Vorteile des 3D-Drucks für klare Zahnspangen untersuchen und erheben wie Zahnärzte und Labore die Technologie in ihre digitalen Arbeitsabläufe in der Zahnmedizin integrieren.
 
Dieser Artikel ist Teil unserer wöchentlichen Reihe „Anwendungen im Rampenlicht“. Werfen Sie einen Blick auf die anderen in der Serie behandelten Anwendungen:
 
3D Druck für Wärmeaustauscher
 
3D Druck für Kugellager
 
3D Druck für die Fahrradherstellung
 

Was sind klare Zahnspangen?

 
Klare Zahnspangen sind zahnärztliche Geräte, mit denen Zähne justiert und begradigt werden. Diese Zahnspangen bieten eine effektive Alternative zu den herkömmlichen Metallklammern, da die Spangen im Gegensatz zu den herkömmlichen Klammern praktisch unsichtbar sind und entfernt werden können, wenn die Benutzer essen oder ihre Zähne putzen wollen.
 
Der Einsatz digitaler Technologien zur Herstellung klarer Spangen ist ein perfektes Beispiel für die digitale Zahnmedizin in Aktion. Der Prozess beginnt in der Regel damit, dass ein Kieferorthopäde mithilfe eines 3D-Intraoralscanners einen Abdruck des Gebisses eines Patienten aufnimmt.
 
Nach dem Scannen der Zähne des Patienten werden die digitalen Scans verwendet, um die gewünschte Position der Zähne zu bestimmen. Sobald die endgültige Position festgelegt wurde, plant ein Kieferorthopäde die inkrementellen Stufen zwischen der aktuellen und der gewünschten Zahnposition.
 
Das Verschieben von Zähnen ist ein komplexer Vorgang, bei dem im Verlauf der Behandlung mehrere unterschiedliche Spangen ausgetauscht werden müssen. Die Anzahl der inkrementellen Modelle kann zwischen 5 und 30 liegen (im Durchschnitt 6-10).
 
Um jeden Spange zu erstellen, müssen Kieferorthopäden zuerst die Formen herstellen. Diese werden dann in einem als Thermoformen bezeichneten Formungsprozess verwendet.
 
Und hier kommt der 3D-Druck ins Spiel.
 
Es wird geschätzt, dass die Mehrheit der klaren Spangen derzeit mit 3D gedruckten Formen hergestellt wird. Die Schlüsseltechnologien, die dies ermöglichen, sind Stereolithographie (SLA) und Materialstrahlen. Diese aufgrund ihrer hohen Geschwindigkeit und Genauigkeit. Neben diesen harzbasierten Prozessen gewinnt auch die pulverbasierte HP Technologie Multi Jet Fusion an Bedeutung.
 

Die Vorteile des 3D-Drucks für klare Spangen

Patienten Spezifische Lösungen

Klare Spangen sind von Natur aus individualisierte Produkte. Eine Reihe von Spangen ist speziell auf einen Patienten zugeschnitten, wobei sich die Spangen dabei geringfügig voneinander unterscheiden.
 
Dieses Erfordernis eines hohen Maßes der Anpassung erfordert wiederum eine sehr flexible Technologie, um die Anpassung durchführbar zu machen.
 
Der 3D-Druck ist die einzige Technologie, mit der Zahnärzte klare Spangen kostengünstig anpassen können.
 
Im Gegensatz zum Fräsen, mit dem in der Zahnarztpraxis traditionell Formen hergestellt wurden, sind beim 3D-Druck keine teuren Einstellungen und Werkzeuge erforderlich. Dies bedeutet, dass mit dem 3D-Druck hochkomplexe Spangenformen ohne zusätzliche Kosten hergestellt werden können.
 

Massenanpassung

Herkömmlicherweise wurden klare Spangen unter Verwendung einer Kombination aus Fräs- und manuellen Prozessen wie Trimmen hergestellt, was zu einem zeitaufwendigen und arbeitsintensiven Prozess führte. Der 3D-Druck beschleunigt den Prozess, indem eine große Menge kundenspezifischer Formen direkt aus den digitalen Scans der Patienten hergestellt werden kann.
 
Stratasys behauptet beispielsweise, dass sein J700 Dental 3D-Drucker bis zu 400 Klarsichtspangen pro Tag produzieren kann. HP geht noch einen Schritt weiter und gibt an, dass sein neuer Kunde, SmileDirectClub, täglich 50.000 verschiedene Formen mit 49 HP Jet Fusion 3D-Druckern produzieren kann, die rund um die Uhr in Betrieb sind. Dies entspricht ungefähr 1.020 Formen pro Tag pro Drucker.
 
Keine andere Technologie außer dem 3D-Druck wäre in der Lage, diese Menge an kundenspezifischen Formen so schnell und kostengünstig herzustellen.
 

Herstellung klarer Spangen am Pflegepunkt

Dental 3D-Druck ermöglicht Kieferorthopäden die Herstellung von Spangen direkt in der Praxis, was Zeit und Geld spart.
 
In einem gängigen Szenario werden die Patienten-Intraoralscans zur Modellierung und Behandlungsplanung an das Dentallabor gesendet. Anschließend werden hochauflösende digitale Dateien an die Zahnarztpraxis gesendet, wo das Personal die Formen in 3D druckt und die Spangen herstellt.
 
Auf diese Weise kann ein Zahnarzt die Behandlung innerhalb weniger Tage anstelle von Wochen beginnen.
 
Dank dieses digitalen Workflows können Spangen außerdem viel schneller ausgetauscht werden, falls sie von einem Patienten verloren gehen. Mit einem In- Domo-Labor können die Mitarbeiter die digitale Datei der verlorenen Spange verwenden, eine Form in 3D drucken und dann die neue Form schnell gießen. Ein Vorgang, der innerhalb von mehreren Stunden durchgeführt werden kann.
 

Beispiele von Spangen aus dem 3D-Druck

DynaFlex: Expansion in den Zahnspangenmarkt mit 3D-Druck

 
DynaFlex ist ein Fertigungsunternehmen, das sich auf zahnmedizinische Märkte wie kieferorthopädische Geräte und Lösungen für Zahnarztpraxen spezialisiert hat.
 
Mit der wachsenden Geschäftsmöglichkeit für Zahnspangen wollte DynaFlex in diesen Markt expandieren, benötigte jedoch eine Technologie, um das Wachstum des Unternehmens in diesem Bereich zu unterstützen.
 
Der 3D-Druck bot eine ideale Lösung mit einem hohen Maß an Produktivität und Automatisierung – genau das, was für die digitalen Workflows von DynaFlex erforderlich war.
 
Das Unternehmen verwendete den Stratasys J700 Dental 3D-Drucker, der speziell für die Herstellung von Klarsichtgeräten entwickelt wurde. Basierend auf der Polyjet-Technologie strahlt der J700 Dental 3D-Drucker Schichten aus flüssigem Fotopolymer auf eine Aufbautasse und härtet sie mit UV-Licht aus. Ausgehärtete Dentalformen können ohne zusätzliche Nachhärtung sofort gehandhabt und verwendet werden.
 
Laut DynaFlex kann der J700 Dental in drei Stunden ungefähr 55 Formen drucken, die auf einer Bauplatte verschachtelt sind. Das Unternehmen plant die Produktion von mehr als 1.000 Formen pro Tag und plant den Kauf von zwei weiteren 3D-Druckern. DynaFlex ist jetzt mit dem 3D-Druck im Dentalbereich bestens positioniert, um das Geschäft mit Zahnspangen zu skalieren.
 

Cranston Orthodontics: 3D-Druck klarer Zahnspangenformen in der Praxis

 
Das in den USA ansässige Praxisbüro für Kieferorthopädie, Cranston Orthodontics, hat den 3D-Druck übernommen, um firmenintern klare Spangen herzustellen. Mit dem 3D-Druck können die Kieferorthopäden von Cranston Orthodontics die Bearbeitungszeiten für klare Spangen verkürzen und die Formen schnell in einem Tag herstellen.
 
Zu diesem Zweck setzt das Unternehmen Desktop-3D-Drucker von EnvisionTech in Kombination mit einer Reihe von Materialien ein, die speziell für den zahnärztlichen und kieferorthopädischen Einsatz entwickelt wurden.
 
Der Prozess beginnt mit der Erstellung intraoraler Scans, die dann mit einer speziellen Software für die Produktion vorbereitet und an einen 3D-Drucker gesendet werden.
 
Der vom Unternehmen in der Praxis verwendete Desktop-3D-Drucker kann eine Charge von bis zu 7 Dentalformen mit EnvisionTecs E-Model-Material drucken, das speziell für die Herstellung von Dental- und Kieferorthopädiemodellen entwickelt wurde. Nach dem Reinigen und Trocknen werden die Formen tiefgezogen, von Hand bearbeitet und sind danach gebrauchsfertig.
 
Laut Cranston Orthodontics können mit 3D-gedruckten Formen klare Spangen mit hoher Genauigkeit und Detailgenauigkeit hergestellt werden, was zu einer besseren Passform für Patienten und letztendlich zu einem besseren Service führt.
 

SmileDirectClub: Erschwingliche Kosten für klare Spangen durch 3D-Druck

 
SmileDirectClub wurde 2014 gegründet und ist ein US-amerikanisches Startup mit dem Ziel, eine kostengünstigere Lösung für die Herstellung von Zahnspangen bereitzustellen. Das Unternehmen entschied sich für den 3D-Druck als eine kostengünstige Möglichkeit zur Herstellung von benutzerdefinierten unsichtbaren Ausrichtungsformen.
 
Der 3D-Druckprozess beginnt damit, dass Kunden mithilfe eines Abformkits Abdrücke von ihren eigenen Zähnen machen oder intraorale Scans in einem speziellen Smile Shop-Zentrum durchführen.
 
Ein Zahnarzt überprüft dann die Abdrücke oder Scans und erstellt einen Behandlungsplan. Nach der Bestätigung druckt das Unternehmen 3D und sendet dem Kunden seine Ausrichtungssätze
 
SmileDirectClub hat mit diesem einzigartigen Service enorme Erfolge erzielt. Mehr als 300.000 Menschen profitieren bereits von einer kostengünstigeren Lösung zur Zahnkorrektur.
 
Nach diesem Erfolg hat SmileDirectClub kürzlich eine Partnerschaft mit HP geschlossen, um das Angebot an kostengünstigen, personalisierten Behandlungen zur Zahnkorrektur zu erweitern. Das Unternehmen plant die Installation von 49 HP Jet Fusion 3D-Drucksystemen zur Herstellung von über 50.000 einzigartigen Formen pro Tag. Dies entspricht geschätzten 20 Millionen Formen in den nächsten 12 Monaten – eine enorme Geschäftsmöglichkeit.
 
SmileDirectClub nutzt die Vorteile der Zahnkorrektur aus der Ferne und der 3D-Drucktechnologie von HP, um seinen Kunden die Möglichkeit zu bieten, ein geraderes Lächeln zu erzielen, und dies zu Kosten, die bis zu 60% unter denen herkömmlicher klarer Spangen liegen.
 

Zahnspangen direkt mit 3D Druck drucken?

Während der Markt für Zahnspangen weiterhin wächst, werden Dentalunternehmen zu Innovationen gedrängt um wettbewerbsfähig zu bleiben. Eine Möglichkeit, Kosten zu senken und den Betrieb zu verbessern besteht darin, die Produktion von Zahnspangen auf einen einstufigen Prozess zu reduzieren: den direkten 3D-Druck.
 
Ein einstufiger Produktionsprozess würde die Erstellungskosten erheblich senken und den Durchsatz erheblich steigern.
 
Align Technology, der größte Hersteller von Zahnspangen, der unter der Marke Invisalign bekannt ist, sagt dass der direkte 3D-Druck von Spangen ein Bereich ist, an dem sie aktiv arbeiten und in den sie investieren.
 
Laut einer kürzlich von SmarTech durchgeführten Studie zum 3D-Druck im Dentalbereich könnte der direkte 3D-Druck von Zahnspangen in greifbare Nähe rücken.
 

 
Die obige Grafik zeigt, dass der Dentalmarkt in den nächsten 5 Jahren einen Wendepunkt für direkt 3D-gedruckte Spangen erreichen wird. Ein Großteil dieses Fortschritts wird auf die Entwicklung der nächsten Generation von 3D-Drucktechnologien für die Zahnmedizin zurückgeführt, die auf Fotopolymerisationstechniken basieren.
 
Offensichtlich erobert der 3D-Druck die kieferorthopädische Industrie im Sturm. Die Technologie bietet eine kostengünstige sowie eine Option für die Massenproduktion für Ausrichtungsformen. Darüber hinaus hat es die Massenanpassung auf ein Niveau gebracht, das in keiner anderen Branche zu finden ist.
 
Letztendlich werden die Fortschritte in der 3D-Drucktechnologie es den Fachleuten der Kieferorthopädie und Herstellern klarer Zahnspangen ermöglichen, 3D Spangen direkt zu drucken, wodurch Kosten und Durchlaufzeiten gesenkt und die Qualität der Zahnpflege weiter verbessert werden.
 
In unserem nächsten Artikel beschäftigen wir uns mit dem 3D-Druck in der Medizinbranche und hier speziell mit Implantaten. Bleiben Sie dran!