Vorreiter in Sachen Qualität und Effizienz im dentalen 3D-Druck

Herausforderungen

Schweizer Dentallabore zeichnen sich aktuell durch eine eher kleingewerbliche Struktur aus. Der Anteil an rein analog gefertigten Arbeiten ist bis dato erstaunlich hoch (er liegt laut Branchenstatistik 2021 bei knapp 60 Prozent). Der Druck, in Zukunft vermehrt auf digitale Fertigungsprozesse zu setzen, steigt jedoch stetig: So ist von der Gefahr einer Überalterung der Laborleiter beziehungsweise -inhaber die Rede, während der Mangel an Fachkräften im Land zunimmt. Gleichzeitig achten Patienten zunehmend auf die entstehenden Kosten, während ihre Ansprüche an die Qualität sowie eine zeitnahe Lieferung hoch bleiben. Demnach besteht eine der größten Herausforderungen von Dentallaboren darin, so effizient und kostengünstig wie möglich hochwertigen Zahnersatz sowie KFO-Teile herzustellen.

Genau hierfür ist die additive Fertigung grundsätzlich prädestiniert: Mit modernen Anlagen beispielweise für die Laser Metal Fusion-Technik – die Produktion von Bauteilen durch das Laserschmelzen von Metallpulver – lassen sich viele Elemente innerhalb kürzester Zeit fertigen. Hinsichtlich der Geometrie der Bauteile sind dem Anwender kaum Grenzen gesetzt und die Oberflächen- und Teilequalität ist hoch – vorausgesetzt, die implementierte Prozesskette läuft sicher und reibungslos. Damit ist auch bereits eine der größten Hürden angesprochen, die es für Einsteiger zu überwinden gilt: Die zeit- und arbeitsaufwendige Einrichtung aller Komponenten sowie die Etablierung sicherer Produktionsabläufe, die eine gleichbleibende Qualität liefern. Der damit verbundene hohe Aufwand schreckt zusätzlich zu den initialen Investitionskosten viele Laborinhaber – insbesondere die älteren unter ihnen – ab, dentale Halbfabrikate aus Metall additiv zu fertigen.

Lösungen

Hier setzt das Swiss m4m Center mit seinen Dienstleistungen und Services an. Im Auftrag von zahntechnischen und kieferorthopädischen Fachlaboren fertigt das Unternehmen beispielsweise Modellguss-Prothetik, Gerüste für komplexe (implantat)-prothetische Versorgungen und KFO-Teile wie Transpalatinalbögen, GNE- und Herbst-Apparaturen wahlweise aus einer Chrom-Kobalt-Legierung oder aus Titan. Dafür wird meist lediglich das digitale Modellpaar zur Verfügung gestellt – konstruiert und gefertigt wird im Swiss m4m Center. So können auch solche Labore von der Technologie und der mit ihr verbundenen Fertigungsqualität profitieren, die sich gegen die Investition in additive Fertigungsanlagen entscheiden.

Wer selbst – von Beginn an oder auch zu einem späteren Zeitpunkt – den Einstieg in die additive Herstellung dentaler Bauteile aus Metall plant, erhält entsprechende Unterstützung. „Damit eine solche Investition sich aus wirtschaftlicher Sicht lohnt, ist ein recht hohes Fertigungsvolumen erforderlich, das nur wenige Dentallabore in der Schweiz tatsächlich erreichen. Wer jedoch vor allem innovativ bleiben und mit seiner technischen Ausstattung werben möchte, für den kann sich eine Investition in die additive Fertigung auch bei geringeren Stückzahlen durchaus lohnen,“ berichtet Nicolas Bouduban. Für ihn ist dieser Technologietransfer selbstverständlich.

Umsetzung

Um eine sichere Prozesskette aufzubauen – sowohl im eigenen Fertigungszentrum als auch in einem Labor – ist zunächst eine Maschine zu wählen. Im Sinne der Prozesssicherheit sollte diese stets materialtreu eingesetzt werden, das heißt pro Werkstoff wird eine Anlage benötigt. Anschließend werden die weiteren benötigten Komponenten zusammengestellt. Sobald es gelungen ist, eine Qualitätsstruktur aufzubauen und das Team die Technologie in dieser beherrscht, kann im Sinne der Erfüllung der genannten Anforderungen des Marktes die Geschwindigkeit optimiert werden.

Im Swiss m4m Center wird eine bereits 2020 etablierte Prozesskette rund um die Anlage MYSINT100 (Sisma) genutzt, um dentale Bauteile aus Titan herzustellen. Für die Verarbeitung der Chrom-Kobalt-Legierung investierte das Unternehmen im Herbst 2022 in eine TruPrint 1000 von TRUMPF, die im November 2022 als Weltneuheit vorgestellt wurde. „Für mich liegen die größten Stärken der neuen Anlage in der erzielbaren Bauteilqualität, der Vielseitigkeit und der Möglichkeit, die Ausstattung an die eigenen Bedürfnisse anzupassen,“ berichtet Nicolas Bouduban. Die TruPrint 1000 verfügt über eine Bauplattform mit 98,5 mm Durchmesser, die Anpassung der Ausstattung an Anwenderbedürfnisse ist aufgrund zahlreicher Ausstattungsoptionen möglich. So kann das Einsatzspektrum durch die Option Preform zur Fertigung von bis zu 64 individuellen Implantatabutments auf einer Plattform sowie die hybride Fertigungsoption erweitert werden. Letztere macht es möglich, Passungsflächen gedruckter Bauteile frästechnisch nachzubearbeiten. Steigt hingegen das gesamte Auftragsvolumen, ist die Nachrüstung der Optionen Multilaser zur zeitgleichen Belichtung des Pulvers mit zwei TRUMPF Faserlasern und Multiplate möglich. Multiplate nimmt bis zu vier Bauplatten auf, wechselt sie vollautomatisch und sammelt fertig produzierte Platten im Überlaufbehälter, sodass eine Realisierung großer Auftragsvolumen über Nacht und am Wochenende ohne Personaleinsatz möglich wird.

„Wir investierten zunächst in eine Basisversion der TruPrint 1000, planen aber, die Optionen sukzessive zu erweitern – in diesem Jahr zunächst um das Preform-Ausstattungspaket,“ so Nicolas Bouduban. Er fügt hinzu: „Die Inbetriebnahme und Etablierung der Prozesskette verlief bei uns absolut reibungslos. Das liegt sicher auch daran, dass wir bereits reichlich Erfahrung gesammelt haben in Sachen Laser Metal Fusion mit einer Maschine von TRUMPF: Der TruPrint 2000, die für Instrumentenfertigung eingesetzt wird. Grundsätzlich macht es TRUMPF als Hersteller, aber auch die spezielle Anlage selbst Einsteigern leicht, Bauteile in hoher Qualität zu fertigen.“

Ausblick

Während die bestehenden Prozessketten reibungslos funktionieren, denkt das Team des Swiss m4m Center bereits über Möglichkeiten nach, die Geschwindigkeit und Fertigungsqualität weiter zu erhöhen. Außerdem wird ein noch höherer Automatisierungsgrad der gesamten Fertigungskette angestrebt – Aufgaben, bei denen TRUMPF dem Team als starker Partner mit fundiertem Know-how in Sachen dentale Fertigung zur Seite steht. Gemeinsam könnte sich Nicolas Bouduban auch vorstellen, ganz neue Konzepte zu entwickeln, beispielsweise den Kunststoff-Metall-Kombidruck. „Limitierender Faktor ist dabei bisher die Materialentwicklung: Es ist ein langer Weg, Werkstoffe zu entwickeln, die den regulatorischen Anforderungen entsprechen“, so der Experte. Es bleibt also spannend im Swiss m4m Center!