Bißfest und preiswert
Im Rahmen des EU-Projekts »CeraDent« entwickelt das Fraunhofer IPT gemeinsam mit zehn Partnern aus der Industrie eine Prozeßkette, die hervorragende Qualität mit erschwinglichen Preisen für jegliche Art von Dentalkeramiken wie Inlays, Kronen, Brücken oder Zahnstümpfe verbindet.
Koordinatenschleifen einer Zahnkeramik
8 Kauflächen sind mit nur einem Werkzeug herstellbar
Ob Gold oder Keramik - Zahnersatz ist nach wie vor teuer und damit für viele Menschen unerschwinglich. Neueste Entwicklungen des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnologie IPT in Aachen lassen hoffen: Bald könnte ein CAD/CAM-System den bislang nur manuell herstellbaren Zahnersatz automatisch und damit zu moderaten Kosten fertigen. Im Rahmen des EU-Projekts »CeraDent« entwickelt das Fraunhofer IPT gemeinsam mit zehn Partnern aus der Industrie eine Prozeßkette, die hervorragende Qualität mit erschwinglichen Preisen für jegliche Art von Dentalkeramiken wie Inlays, Kronen, Brücken oder Zahnstümpfe verbindet.
Kein derzeit kommerziell erhältliches CAD/CAM-System (Computer Aided Design/Computer Aided Manufacturing) ist in der Lage, neben Inlays oder Käppchen auch Brückenkonstruktionen aus Keramik zu fertigen. Dies soll sich bald ändern. Hierzu wird der Ist-Zustand des Patientgebisses mit einem Laserscanner digitalisiert und in ein CAD-System eingelesen. Ein eigens entwickeltes Softwaremodul konstruiert den zu fertigenden Zahnersatz, der dann in einen CNC-Datensatz bzw. -Programm (Computer Numeric Control) überführt wird. Dieses Programm, das in den Speicher der Maschinensteuerung geladen und von der Maschine abgearbeitet wird, stellt die Schnittstelle zum CAM-System dar. Diese birgt weiteres Potential zur Verbesserung der Prozeßkette: Die Verfahrwege des Werkzeugs werden in Abhängigkeit von der Maschine derzeit noch manuell eingestellt.
Der eigentliche Fertigungsprozeß wird im wesentlichen durch den Werkstoff bestimmt: Dieser muß medizinisch bedenkenlos, ästhetisch ansprechend und gut zu bearbeiten sein. Anhand von Werkzeugverschleiß und Oberflächenqualität wurden von den Fraunhofer-Wissenschaftlern unterschiedliche Zahnkeramiken während und nach der Bearbeitung untersucht. Das Ergebnis: Nur mittels duktiler Zerspanung gelang es, die Randzone schädigungsarm zu bearbeiten und Rißschädigungen als spätere Schadensquellen zu vermeiden. Ferner ließ sich aus den Erkenntnissen eine Zwei-Schritt-Strategie für die Zerspanung der Zahnkeramik ableiten: Der Zahnersatz wird zunächst mit einem groben Werkzeug vorbearbeitet und im Anschluß mit einem sehr feinen Werkzeug nachbearbeitet. Die sogenannte Schrupp- und Schlichtbearbeitung müssen dazu so ausgelegt sein, daß die abschließende Schlichtbearbeitung die Schädigungen der Schruppbearbeitung in den Zahnrandzonen beseitigt.
»Ein Zahn muß ungeheuer großen Belastungen standhalten. Ein falscher Biß reicht, um beispielsweise eine Keramikkrone zum Abplatzen zu bringen, wenn diese vorher auch nur den kleinsten Riß aufweist«, erläutert Christian Schmidt, der keramische Bauteile und deren Einsatz in der Medizintechnik untersucht. Mittels Koordinatenschleifen, einem reinen Formschleifen, bei dem analog zum 5-Achs-Fräsen beliebige Freiformflächen bearbeitet werden können, und der optimalen Auslegung des Prozesses gelang es, mit nur einem Werkzeug insgesamt acht Kauflächen herzustellen. Fazit nach Untersuchung der Zahnquerschliffe unter dem Rasterelektronenmikroskop: Bei einer optimalen Zustellung des Werkzeugs mit 0,02 mm waren keine Rißschädigungen in der Randzone detektierbar.
Aufgrund dieser automatisierten und optimierten Prozeßkette kann zukünftig qualitativ hochwertiger Zahnersatz zu deutlich gesenkten Kosten gefertigt werden. Unter Einbeziehung aller Randfaktoren wie Maschinenabschreibung, Arbeitszeit, Materialkosten, etc. wurden die Preise für keramischen Zahnersatz neu kalkuliert: Der Patient müßte DM 175,- pro Kaufläche zuzüglich jeder weiteren Arbeitsstunde à DM 80,- investieren. Damit liegt ein keramischer Vollzahn bei circa DM 255,- im Gegensatz zu rund DM 500,- bei bislang konventioneller, manueller Fertigung.
Ihr Ansprechpartner zum Thema
Dipl.-Ing. Christian Schmidt
Telefon 02 41/89 04- 2 44
Fax 02 41/89 04-1 98
