3D-Druck in der Zahnmedizin

21. Juni 2022

Längst ist der 3D-Druck keine einfache Spielerei mehr. Die Zahnmedizin profitiert wie kein anderer Medizinzweig von den Entwicklungen in diesem Bereich. Mithilfe dieses Verfahrens wird die Erstellung von Schienen, Zahnkronen, Abformlöffeln und anderen Komponenten komplett digitalisiert. Die Ersparnis von Zeit und Geld sowie präzisere und zuverlässigere Ergebnisse sind nur einige Vorteile, die hochwertige 3D-Drucker mit sich bringen. Die Möglichkeiten des 3D-Drucks in der Zahnmedizin sind bereits heute schon erstaunlich.

Was ist 3D-Druck?

Seit einigen Jahren wird das Verfahren des 3D-Drucks immer weiter entwickelt – auch für den Bereich der Zahnmedizin. Allgemein wird unter dem 3D-Druck ein additives Fertigungsverfahren verstanden, bei dem Materialien Schicht für Schicht aufgetragen werden. Dadurch entstehen dreidimensionale Objekte. Das Verfahren wird über einen Computer gesteuert und die Objekte mittels einer CAD-Software (Computer Aided Design) entworfen. Dabei kommen keinerlei Werkzeuge zum Einsatz. Die Gegenstände werden aus flüssigen oder festen Werkstoffen gefertigt.

Mittlerweile hat das dreidimensionale Druckverfahren in Industriezweigen, Forschung, Kunst und weiteren Bereichen Fuß gefasst. Sogar Häuser können mittlerweile hiermit erbaut werden. Im Medizinsektor kommt der 3D-Druck vor allem in der Zahnmedizin zum Einsatz. Schienen, Zahnkronen, Modelle für eine Aligner-Therapie, Bohrschablonen und Abformlöffel sind nur einige Beispiele, die heutzutage bereits mittels 3D-Druck hergestellt werden können.

Die Vorteile von 3D-Druck in der Zahnmedizin

Auch wenn die Anschaffungskosten für 3D-Drucker zunächst abschrecken können, rentiert sich die Verwendung auf lange Sicht. Die Geräte sind zu Preisen von 1.000 € bis hin zu 60.000 € erhältlich. Sie unterscheiden sich vor allem in ihrer Genauigkeit, Plattformgröße, Druck-Geschwindigkeit und Drucktechnik. Es ist also sicherlich sinnvoll, im Vorhinein abzuwägen, in welchen Bereichen und in welchem Umfang der 3D-Drucker eingesetzt werden soll.

Die neuen dreidimensionalen Drucker bieten enorme Vorteile gegenüber herkömmlichen Herstellungsverfahren. Beispielsweise musste zur Erstellung eines Zahnersatzes der Zahnabdruck bislang händisch mit einer Gipsmasse ausgegossen werden. Anschließend wurde dieser durch den Zahntechniker oder eine Fräsmaschine ausgefräst. Dabei fielen bis zu 80 % des Materials als Rest an und konnten nicht mehr verwendet werden.
Verwendet man stattdessen einen 3D-Drucker, ist der gesamte Prozess digitalisiert. Zunächst muss über den Intraoralscanner der digitale Abdruck genommen werden. Dieser wird an das Dentallabor übergeben und dort in ca. 30 Minuten am Bildschirm in ein 3D-Modell der Zähne umgewandelt. Dieses kann anschließend als Druckdatei mit dem 3D-Drucker gefertigt werden.

Die Arbeitsabläufe werden hier also optimiert und es fallen kaum überschüssige Materialien an. Zudem entstehen auf lange Sicht deutlich geringere Kosten. Durch feinere Strukturen kann sogar eine höhere Qualität gewährleistet werden. Von Vorteil ist sicherlich auch, dass an 3D-Modellen beispielsweise OPs geübt werden können. Nicht zuletzt fallen durch die Digitalisierung auch noch die Transporte weg, wodurch Schäden an den zahntechnischen Objekten vermieden werden können.

Alle Vorteile in der Übersicht:

  • höhere Qualität durch feinere Strukturen
  • geringere Kosten
  • verbesserte Arbeitsabläufe durch Digitalisierung
  • geringerer Zeitaufwand
  • keine äußerlichen Fehlerquellen
  • flexibel planbar durch digitale Versionen

Die gängigsten Verfahren beim 3D-Druck in der Zahnmedizin

Je nach Anwendungsbereich werden unterschiedliche Drucker gebraucht. In den Anfangszeiten des 3D-Drucks konnte sich vor allem das sogenannte Multi Jet Modelling (MjM) durchsetzen. Hierbei kommt die Tröpfchendruck-Methode zum Einsatz. Flüssiges Kunstharz wird dabei durch sehr feine Düsen auf die Baukontur gesprüht und sofort mit Licht ausgehärtet. Mit diesem Verfahren können mehrere Materialien gleichzeitig in nur einem Druckvorgang verwendet und viele unterschiedliche Objekte gedruckt werden. Durch die enorme Größe des Druckers sowie die teuren Anschaffungs- und Unterhaltungskosten wurde das MjM jedoch immer mehr verdrängt.

Die wohl gängigsten 3D-Druck-Verfahren in der Zahnmedizin sind die Stereolithografie (SLA) und das Digital Light Processing (DLP). Beide verwenden ähnliche Verfahren, doch unterscheiden sich hauptsächlich durch die Art der Belichtungsquelle. Bei der SLA wird flüssiges Kunstharz durch einen Laser sehr präzise und punktförmig ausgehärtet. Von Vorteil sind die niedrigen Anschaffungskosten, die hohe Auflösung und die Flexibilität hinsichtlich der Materialien. Der Materialaustausch erfolgt einfach über den Wechsel des Kunstharzbehälters. Im Gegensatz zum DLP-Verfahren entstehen bei dieser Methode glattere Oberflächen.

Beim DLP erfolgt die Aushärtung der Materialien über einen digitalen Videoprojektor mittels vieler verschiedener Mikrospiegel. Hier sind im Vergleich zur Stereolithografie geringere Baugrößen möglich. Zudem ist das Verfahren teurer. Bei beiden Varianten ist jedoch eine Nachbearbeitung der Druckerzeugnisse unabdingbar. Generell lässt sich aber sagen, dass die Verwendung von 3D-Druckern einen positiven Effekt mit sich bringt. Prozesse und Ergebnisse lassen sich hiermit optimieren und so entwickelt sich auch die Zahnmedizin Schritt für Schritt weiter.

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