CAD/CAM – Frästechnologie

CAD/CAM-Frästechnologie

Die zahntechnische Anfertigung von Zahnersatz wurde in den letzten Jahren durch die Entwicklung computergestützter Verfahren, deren Ursprünge in der großindustriellen Fertigung liegen, maßgeblich verändert. Mit der CAD/CAM-Technologie hat die Konstruktion von Zahnersatz durch Computern in zahntechnischen Labors Einzug gehalten. Hochmoderne CNC-Fräsmaschinen ermöglichen die ausgelagerte oder auch laborinterne Fertigung. War die Fertigung in ihren Anfängen noch auf relativ simple Strukturen beschränkt, sind der Anwendung zur Zeit nur wenige Grenzen gesetzt. Auch komplizierte Patientenfälle können in ihren Anforderungen an höchste Ästhetik und Funktion gelöst werden. Bezüglich der Geometrien und auch hinsichtlich der Materialauswahl sind nur wenige Einschränkungen gegeben. Neben edelmetallhaltigen und edelmetallfreien Legierungen können ebenso keramische Werkstoffe wie Zirkoniumdioxid oder auch Polymere bearbeitet werden.
Die George Zahntechnik GmbH verfügt nicht nur über die Möglichkeit des internen CAD (Computer Aided Design) durch eine Scaneinheit. Die Konstruktionen  können außerdem unmittelbar in der hauseigenen 5-achsigen CNC- Fräsmaschine gefertigt werden. Die Auslagerung einiger Fertigungsschritte an externe Unternehmen wird so unnötig und führt zu einer effizienten Arbeitsweise.

Das CAD (computer-aided design) beschreibt die rechnergestützte Konstruktion in verschiedensten technischen Bereichen. Diese reichen von technischen Zeichnungen in der Architektur über den Einsatz im Maschinenbau bis zur Zahntechnik. Schon in der Ausbildung wird den jungen Zahntechnikern die Arbeit mit der Konstruktionssoftware nahegebracht. Die Grundlage für eine Konstruktion bilden die taktilen oder optischen Scanner, die für eine Digitalisierung der Gipsmodelle verantwortlich sind.

Der optische Scan

 

Modelle im optischen Scanner
Gipsmodelle im optischen Scanner

Die Arbeitsgrundlage wird mit dem Scanvorgang des Status Quo des Patienten geschaffen, indem die angefertigten Gipsmodelle eingescannt werden. Statt klassischer Gipsmodelle ist auch der intraorale Scan in der Zahnarztpraxis möglich, welcher direkt einen Datensatz bereitstellt ohne dass eine vorherige Modellherstellung nötig ist. Die aus Gips bestehenden Modelle der Patienten im optischen Scanner fixiert. Nach Schließen der Klappe werden die erforderlichen Bereiche mit kurzwelligem blauen Streifenlicht abgetastet.  Das Verwenden dieser bestimmten Wellenlänge des Lichts gewährleistet höchstmögliche Auflösung und somit eine präzise digitale Darstellung. Das Verfahren erfasst die visuell zugänglichen Teile der Modelloberfläche berührungslos und wandelt diese Signale digital um. Ein  Nachteil, der sich bei diesem Verfahren ergibt, ist die nötige Verwendung von Scanpuder. Im Falle von glänzenden Oberflächen würden die Strahlen des Scanlichts ungezielt von der Oberfläche zurückgeworfen und im schlimmsten Falle nicht detektiert. Dies führt zu Datenlöchern, die sich in unvollständiger Darstellung der digitalen Modelle äußern.

 

Der taktile Scan

 

Abtastkugel des taktilen Scanners
Abtastkugel des taktilen Scanners

Im Vergleich dazu wird bei dem taktilen Scanner die Oberfläche des Objekts mit berührungsaktiven Sensoren abgetastet. Die Oberflächenrauigkeit kann im Mikrometerbereich dargestellt werden und erzielt so eine im Vergleich extrem hohe Genauigkeit bei der Darstellung. Der taktile Scanner der Firma Renishaw fährt die Oberfläche des Objektes mit einer Kugel eines bestimmten Radius sehr vorsichtig ab. Durch den direkten Kontakt des Messinstruments mit dem Objekt wird eine viel höhere Auflösung erreicht als mit dem optischen Scanner. Je höher die Auflösung, desto genauer ist die Konstruktion und Fräsung des Zahnersatzes möglich. Hauptsächlich findet der taktile Scan Anwendung bei der Konstruktion von Suprastrukturen. Die Verwendung von optischen Scannern würde hier zu leichten, aber doch ausreichenden Ungenauigkeiten führen, die die Suprakonstruktion möglicherweise auf dem Abudment rotieren lässt. In unserem Video können Sie sich den Prozess genauer ansehen. Angefangen bei dem Abfahren der Oberfläche über die Umwandlung in einen digitalen Datensatz bis hin zum Matchen.

 

Der Fräsvorgang

Als CAM (computer-aided manufacturing) wird die anschließende Umsetzung des bei der Konstruktion erstellten Datensatzes bezeichnet. Die Weiterleitung des Datensatzes zu unserer 5-achsigen CNC-Fräsmaschine ermöglicht die direkte Fertigung des individuellen Zahnersatzes aus dem jeweiligen Material. Die von uns verwendete CNC-Fräsmaschine

Fräsmaschine VHF CAM 5-S2 Impression (Quelle: www.vhf.de)

CAM 5-S2 Impression der Firma VHF  verfügt über 5 gleichzeitig arbeitende Achsen, wodurch das Fräsen von Hinterschnitten deutlich verbessert wird und sich somit eine große Bandbreite an Bearbeitungsmöglichkeiten erschließt. Bei den zur Zeit von uns selbstständig durchgeführten Fräsarbeiten können Zirkoniumdioxid, NEM oder auch Kunststoff und verarbeitet werden. Das Zirkoniumdioxid wird im Anschluss im laboreigenen Ofen über nacht gesintert.