Wie funktioniert ein Dentaldrucker?

Dentaldruckersind im Wesentlichen spezialisierte 3D-Drucker, die ein zahnmedizinisches Gerät in den drei Schritten „digitaler Mundscan → Computerdesign → schichtweiser Materialauftrag“ in ein reales Gerät verwandeln. Je nach den verwendeten Materialien und der Lichtquelle können sie in „lichthärtende Harzdrucker“ und „Metalldrucker“ unterteilt werden. Während der tägliche Arbeitsablauf in einer Klinik oder einem Labor identisch ist, unterscheiden sich die zugrunde liegenden Prinzipien leicht.

I. Allgemeiner Arbeitsablauf

1. Intraoralscanning: Mittels eines Intraoralscanners erfasst der Arzt hochpräzise 3D-Daten (STL/OBJ) des Gebisses und des Zahnfleisches des Patienten.

2. CAD-Design: Kronen, Brücken, Implantatführungen, kieferorthopädische Modelle usw. werden mithilfe einer zahnmedizinischen CAD-Software entworfen.

3. Schneiden: Die Software schneidet das 3D-Modell in 2D-Abschnitte mit einer Dicke von 25–100 µm und generiert Druckanweisungen.

4. Drucken: Der spezielle Dental-3D-Drucker härtet das Harz aus oder sintert das Metallpulver gemäß den Anweisungen Schicht für Schicht.

5. Nachbearbeitung: Ultraschallreinigung → sekundäre Lichthärtung/Wärmebehandlung → Stützentfernung → Polieren → Desinfektion vor der klinischen Verwendung.

II. Drucker mit lichthärtendem Harz (über 90 % der klinischen Anwendungen)

1. Technologieroute

• SLA (Solid Laser Lamination): Ein einzelner UV-Laserstrahl zeichnet Punkte auf die Oberfläche eines flüssigen lichtempfindlichen Harzes und senkt dann die Plattform ab, um nach jeder Schicht die nächste auszuhärten.

• DLP (Digital Light Projection): Ein vollständiger Querschnitt wird über einen digitalen Projektor auf die Harzoberfläche projiziert, wodurch die gesamte Schicht gleichzeitig ausgehärtet wird. Dies führt zu höheren Druckgeschwindigkeiten, allerdings nimmt die Auflösung bei größeren Formaten ab.

• MSLA/LCD: Hierbei wird anstelle einer DLP-Projektion ein LED-Array + LCD-Maske verwendet, wodurch Geschwindigkeit und Kosten optimal ausbalanciert werden. Dies ist derzeit die gängige Lösung für den Druck am Behandlungsstuhl.

2. Wichtige Arbeitsprinzipien

① Biokompatibles Dentalharz wird in den Harztank gegeben;

2. Eine Lichtquelle beleuchtet die Probe selektiv entsprechend dem Schnittbild und verursacht im belichteten Bereich eine Photopolymerisation, bei der ein fester Film entsteht.

③ Der Z-Achsen-Tisch senkt sich in Schritten von 25–50 µm ab, sodass sich die Flüssigkeitsoberfläche erneut ausbreiten kann. Die Belichtung wird wiederholt, bis die Probe vollständig ist.

④ Das fertige Produkt wird von der Bühne entfernt, das ungehärtete Harz wird mit Alkohol gereinigt und dann zur sekundären Aushärtung in eine UV-Härtungskammer gelegt, um klinische mechanische Festigkeit zu erreichen.

III. Dentaldrucker für Metall (für Kobalt-Chrom-Kronen und -Brücken, Implantatstäbe aus Titanlegierungen usw.)

1. Technologieweg: Direktmetalldruck (DMP, auch bekannt als Selective Laser Melting (SLM)).

2. Wichtige Arbeitsprinzipien

① Ein Pulverbett wird mit einer 20–40 µm dicken Schicht Metallpulver (Kobalt-Chrom, Titanlegierung oder Nickel-Titan) gefüllt;

② Ein leistungsstarker 500-W-Faserlaser schmilzt in einer inerten Argonatmosphäre das Pulver Punkt für Punkt entlang des Schnittpfads und verbindet es metallurgisch mit der darunter liegenden Schicht.

③ Die Plattform senkt sich um eine Schicht ab, der Schaber trägt das Pulver erneut auf und der Laser scannt erneut. Der Zyklus wird wiederholt, bis der Druck abgeschlossen ist.

④ Nach Abschluss des Druckvorgangs wird überschüssiges Pulver entfernt und Drahtschneiden, Wärmebehandlung, Sandstrahlen sowie maschinelle Bearbeitung und Polieren durchgeführt, um letztendlich eine dichte Metallrestauration zu erzeugen.

IV. Wichtige Unterschiede und klinische Entscheidungen

• Drucker auf Harzbasis: 25–50 µm Genauigkeit, geeignet für die Herstellung von provisorischen Kronen, Implantatführungen und kieferorthopädischen Modellen am selben Tag zu geringeren Kosten.

• Metallbasierte Drucker: 30–50 µm Genauigkeit, mit Festigkeit und Verschleißfestigkeit, die den Anforderungen an eine langfristige Wiederherstellung gerecht werden, aber die Kosten für Ausrüstung und Pulver sind hoch, sodass sie hauptsächlich für die zentrale Produktion in Laboren verwendet werden.

Zusamenfassend,Dentaldruckerwandelt „optische/Laserenergie + Biomaterialien“ in patientenspezifische Zahnteile um. Der Kern ist „schichtweise Abbildung, schichtweise Aushärtung/Sinterung“, ergänzt durch zahnmedizinische Nachbearbeitung, und das Gerät kann sicher im Zahnarztstuhl verwendet werden.