Neue 3D-Drucker und Materialien für schnelle, kundenspezifische Zahnprothesen
Zahnprothesen sind künstliche Zähne, wobei zwischen herausnehmbarem und festsitzendem Zahnersatz unterschieden wird. Vorläufer von Zahnprothesen gibt es in unterschiedlichster und einfachster Form schon seit Tausenden von Jahren. Doch auch die modernsten Varianten müssen individuell gefertigt und angepasst werden, und dieser Prozess ist arbeitsintensiv, zeitaufwändig und daher teuer. 3D-Scans der Mundhöhle und 3D-Druck haben die Anfertigung von Prothesenbasen in den letzten Jahren zwar deutlich vereinfacht, viele Arbeitsschritte müssen jedoch immer noch manuell ausgeführt werden. Optimal wäre ein 3D-Druck der gesamten Prothese, was aber bislang technisch nicht machbar war. Die größte Hürde hierfür ist der Druck in steriler Umgebung und die Verwendung sicherer Materialien im Mund.
Zahnersatz per 3D-Druck
Das EU-finanzierte Projekt indepenDent löste diese Probleme und entwickelte ein völlig neues 3D-Druckverfahren. Das Projekt erstellte eine Machbarkeitsstudie für Phase 1 des KMU-Instruments, die tatsächliche Entwicklung hingegen ist für einen späteren Zeitpunkt geplant. Die Forschungsgruppe prüfte und optimierte hauptsächlich das Material für den Druck der Prothesenbase und erarbeitete Methoden für die industrielle Fertigung, die in Phase 2 folgen soll. „Mit unserer Methode wird zunächst ein CAT-Scan [Röntgenschnitte] des Kiefers oder ein 3D-Scan des Abdrucks erstellt“, erklärt Imre Palfalvi, Projektkoordinator und CEO von Pi Dental. Diese Computerdatei wird dann von der Maschine eingelesen. Mit einem eigens entwickelten 3D-Druckverfahren schmilzt die Maschine die Kunststofffasern und druckt mit dem erhitzen, verflüssigtem Material die Zahnprothese.“ Dann kühlt das Material auf Raumtemperatur ab und verfestigt sich. Schließlich wird die Prothese durch den Techniker präpariert, poliert und angepasst.
Kundenspezifische Materialien
Bei dem Prozess wird mit PhilaDent gearbeitet. „Dieses 3D-druckfähige Material wurde von uns speziell für den Prothesendruck entwickelt“, fügt Palfalvi hinzu. „Andere Materialien sind entweder für die zahnärztliche Verwendung ungeeignet oder lassen sich nicht wunschgemäß einfärben und anpassen, sodass wir unser eigenes Material entwickeln mussten.“ PhilaDent zeichnet sich durch ästhetisch einwandfreien Glanz aus, hat eine hohe Flussrate und ist sehr schlagfest. Es ist leicht zu bearbeiten, hat eine einheitliche helle Grundfarbe, die sich einfach einfärben lässt, und kann in steriler Umgebung geglättet werden. Zudem wirkt PhilaDent antibakteriell, was für Prothesen, die mit 3D-Druck gefertigt werden, bislang einmalig ist. Die Entwicklung von PhilaDent ist noch nicht abgeschlossen, und für diese Phase entwickelte das Projektteam eine Methode, um die EU-Zertifizierung des Materials für Medizinprodukte zu erhalten. Weiterhin konstruierte die Forschungsgruppe einen patentierten 3D-Drucker, der gleichzeitig bis zu vier verschiedene farbige PhilaDent-Fasern mit jeweils spezifischen thermischen Eigenschaften in steriler Umgebung drucken kann. Bislang hat keine andere Technologie solche Funktionen. Nach der Finalisierung von PhilaDent muss der Drucker optimiert und für die industrielle Fertigung vorbereitet werden, und diese Phase will die Forschungsgruppe bis 2023 erreichen. Diese Fortschritte tragen dazu bei, die Fertigung von Prothesen verglichen mit herkömmlichen Verfahren deutlich zu beschleunigen. Der Zahnersatz wird direkt vor Ort hergestellt, sodass der Patient nach nur wenigen Stunden die Zahnklinik mit der fertigen Prothese verlassen kann. Da die neue Methode auch deutlich billiger ist, könnte sie herkömmliche manuelle Techniken bald ablösen.
Schlüsselbegriffe
indepenDent, Zahnersatz, 3D-Druck, PhilaDent, 3D-Drucker, Zähne, Medizinprodukt, Faser
