3D-Drucker im Vergleich
In Zukunft gehören 3D-Drucker zum Standard in digitalen Zahnarztpraxen. Die Geräte arbeiten immer präziser und kostengünstiger – schon nach wenigen Monaten kann sich die Anschaffung amortisieren. Welche Kaufkriterien sind wichtig? Dieser Produktvergleich liefert einen Überblick.
Ganze Unterkiefer können in 3D-Druckern hergestellt werden. © 3D Systems
Es bleibt faszinierend: Aus digitalen Daten entsteht in wenigen Schritten ein individuell für den Patienten angefertigtes, dreidimensionales Produkt. Mit ihren flexiblen Einsatzmöglichkeiten erweitern 3D-Drucker die Fertigungskette der digitalen Zahnmedizin. Anders als die konventionelle Herstellung, die subtraktiv durch Fräsen und Schleifen arbeitet, ist der 3D-Druck ein additives Verfahren, in dem das Material schichtweise aufgetragen wird. Vor allem in der Implantologie hat sich die Technologie etabliert, um Schablonen zu fertigen; aber auch Provisorien, Brücken und Knirsch-Schienen können inzwischen aus digitalen 3D-Konstruktionsdaten hergestellt werden.
Die Hersteller haben in den vergangenen Jahren 3D-Drucktechnologien entwickelt, die auf verschiedenen Prinzipien basieren. Im Dentalmarkt arbeitet das Gros der Geräte mit Digital Light Processing (DLP). Andere Geräte setzen auf Stereolithografie (SLA), Selektives Laserschmelzen (SLM) und PolyJet. Sie drucken mit unterschiedlichen Materialien. Wichtig ist die Biokompatibilität der eingesetzten Materialien: Gedruckte Schienen und Prothesen dürfen natürlich weder die Schleimhaut verätzen noch giftige Stoffe abgeben. Und das Material muss desinfizierbar sein, zum Beispiel mit Chlorhexidin. Im Mundbereich muss es aber nicht autoklavierbar sein.
| SLA (Stereolithografie) | Das Werkstück befindet sich in einem Flüssigbad aus Photopolymer, in das es nach und nach tiefer abgesenkt wird. Ein Laser fährt bei jedem Schritt über den Ausgangsstoff, um die gewünscht Form zu schaffen. |
|---|---|
| DLP (Digital Light Processing) | Das Objekt entsteht ebenfalls in einem Flüssigbad. Allerdings kommt kein Laser zum Einsatz. Stattdessen setzt DLP eine digitale Leinwand ein, um ein einzelnes Bild jeder Schicht über die gesamte Plattform auf einmal zu projizieren. |
| PolyJet | Während des Drucks tragen zwei oder mehr Druckköpfe winzig kleine Tröpfchen eines Photopolymers auf eine Plattform auf, die sofort mittels UV-Licht ausgehärtet wird. |
| SLM (Selektives Laserschmelzen) | Der zu verarbeitende Werkstoff wird in Pulverform auf der Plattform aufgebracht. Mittels Laserstrahlung wird das Pulver geschmolzen, sodass sich nach der Erstarrung eine feste Schicht bildet. Anschließend wird die Grundplatte um den Betrag einer Schichtdecke abgesenkt und erneut Pulver aufgetragen. Dieser Zyklus wird so lange wiederholt, bis alle Schichten umgeschmolzen sind. |
20 Minuten bis zur 3D-Bohrschablone
Derzeit verwenden vor allem Labore, Kliniken und größere Praxen die dreidimensionale Drucktechnologie, aber der Einsatz beim niedergelassenen Zahnarzt wird kommen – davon sind Experten wie Prof. Dr. Dr. Bilal Al-Nawas, Direktor der Universitätsklinik Mainz und Initiator des 3D-Print-Kongresses, überzeugt: „Ich bin mir sicher, dass die Praxis der Zukunft einen 3D-Drucker besitzen wird“. Für kleine und kleinste Praxen lohnte sich der Einsatz bislang nicht, doch bei sinkenden Kosten könnten auch sie von den kürzeren Fertigungszeiten bei gleichzeitig hoher Qualität profitieren.
„Es dauert heute nur rund 20 Minuten, eine Bohrschablone zu drucken. Wir haben derzeit deutlich kleinere Produktionswerkzeuge als noch vor einigen Jahren, mit einer hohen Qualität und höheren Geschwindigkeiten“, sagt Andreas Schultheiss, Geschäftsführer des Technologieunternehmens Rapid Shape, das verschiedene 3D-Drucker in seinem Sortiment hat. Bei einem vollständigen digitalen Workflow müssen keine Gipsmodelle mehr erstellt und gelagert werden, die Daten werden digital erhoben, verarbeitet und gespeichert, so dass sich der Herstellungsprozess beschleunigt.
Vor der Kaufentscheidung steht die Überlegung, für welche Anwendungen der Drucker in der Praxis benötigt wird. Dabei gilt: Je größer das gedruckte Modell, desto größer muss der Bauraum sein. Für den Bereich der Zahnmedizin reicht nach Meinung von Dr. Elisabeth Goetze, Ärztin und Zahnärztin an der Universitätsmedizin der Universität Mainz, ein kleiner Drucker mit einem Bauraum von circa 15 Zentimetern in den meisten Fällen aus (S. 35). Weitere Auswahlkriterien sind die Druckgeschwindigkeit, das Druckmaterial, die Druckkapazität und die Auflösung. Dabei müssen in zwei Kategorien gute Werte erzielt werden: der maximalen Auflösung und der maximalen Schichtdicke. Bei längeren Druckzeiten ist eine Overnight-Print-Funktion sinnvoll.
Preise oft nur auf Anfrage
Doch wann lohnt sich die Anschaffung eines 3D-Druckers für den Niedergelassenen? Günstige 3D-Drucker für den Zahnarzt gibt es bereits ab 3100 Euro, der Großteil der Geräte ist mit Preisen im niedrigen fünfstelligen Bereich jedoch teurer. Viele Firmen nennen ihre Preise nur auf individuelle Anfrage. Zu den Gerätekosten kommen in der Regel weitere Anfangsinvestitionen wie Softwarekosten und ggf. kostenpflichtige Updates dazu. Schulungen vor Ort oder online sowie Wartungen bieten Hersteller meist im Gesamtpaket an.
Je nach individueller Rechnung kann sich der Kauf eines 3D-Druckers schon nach knapp einem halben Jahr amortisieren. Ein Beispiel: Ein Zahnarzt möchte mit dem 3D-Drucker Schienen herstellen. Zunächst berechnet er die Anschaffungskosten für den Drucker, Softwaregebühren und Kosten für ein Gerät zur Nachbearbeitung des Druckergebnisses. Im zweiten Schritt ermittelt er die Kosten für die digitale Fertigung einer Schiene und stellt sie den Kosten der konventionellen Fertigung (Material und Labor) einer Schiene gegenüber. Angenommen, die Gesamtkosten für das Gerät betragen rund 20 000 Euro und die Kostenersparnis pro gedruckter Schiene beträgt 100 Euro gegenüber der konventionellen; so amortisiert sich der Kauf nach 200 Schienen. Druckt der Zahnarzt zwei Schienen pro Tag, amortisiert sich der Kauf nach rund fünf Monaten.
Systeme müssen einfacher werden
Neben den heutigen Indikationen wie Bohrschablone und Schiene werden in Zukunft auch Langzeitprovisorien und Implantate chairside kostengünstig gedruckt werden können. Ärzte sagen der additiven Fertigung eine große Zukunft voraus. In einer 2017 erschienenen Studie des Digitalverbands Bitkom zusammen mit dem Hartmannbund wurden rund 480 Ärzte aller Funktionen und Fachrichtungen zum Einsatzpotenzial der Technologie befragt.
Bei der Herstellung von Prothesen und Implantaten im 3D-Druckverfahren sagt bereits knapp jeder Zweite (47 Prozent), dass das additive Verfahren 2030 alltäglich sein wird. Ein weiteres Drittel (33 Prozent) ist der Meinung, dass Prothesen und Implantate zukünftig zumindest vereinzelt aus dem 3D-Drucker kommen. 15 Prozent sind der Ansicht, dass dieses Verfahren noch im Entwicklungsstadium sein (13 Prozent) beziehungsweise keine Rolle spielen wird (2 Prozent).
Ob das auch für die digitale Zahnmedizin gilt, bleibt abzuwarten. „Die Industrie muss jetzt die Frage der Anwendungsmöglichkeiten klären. Das heißt, das System vereinfachen und auf den Zahnarzt anpassen“, sagt Schultheiss. Der Produktvergleich, aber auch der Besuch von Fachmessen, der Austausch mit Kollegen und der direkte Kontakt mit dem Handel bieten dem Anwender Orientierung bei der Auswahl des passenden Geräts.
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