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Dental Prototyping bei CADdent®
Rapid Prototyping auf dentalen Produktionsanlagen
Die digitalen Workflows in der Dentalbranche ähneln den Fertigungsverfahren für Rapid Prototyping sehr. Aber nicht nur die Workflows sind sich ähnlich, auch die Einzigartigkeit des Werkstücks. Jedes dentale Gerüst ist ein Einzelstück, das für Patient:innen individuell angefertigt wird. Bevor ein Prototyp in Serie gefertigt wird, ist auch er ein Unikat. Nun ist es der Maschine zunächst egal, ob sie ein dentales Gerüst oder einen Prototypen produziert. Deshalb können auf dentalen Produktionsanlagen durchaus auch Prototypen und Bauteile für die Industrie gefertigt werden. Wir sprechen dann von „Dental Rapid Prototyping“.
Ausschlaggebend für Genauigkeit und Passung sind die Parameter, die für den Fertigungsprozess im System hinterlegt werden. Der Fertigungsprozess von dentalen Gerüsten bringt dabei andere Voraussetzungen mit sich als z. B. der von Schmuck, Düsen oder anderen Werkstücken.
Ob ein Prototyp auf einer Produktionsanlage gefertigt werden kann, die für dentale Gerüste eingerichtet ist, ist eine Fall zu Fall Entscheidung. Wichtig ist, dass die Konstruktionsdaten von Expert:innen geprüft und wenn notwendig optimiert werden. Ein besonderes Augenmerk richtet sich dabei auf Form und Größe des Objektes sowie die Gestaltung und die Materialstärke an der für die Konstruktion entscheidenden Stellen.
Jedes dentale Gerüst ist ein Einzelstück und wird von Zahntechniker:innen individuell aufgepasst und ausgearbeitet. Fertigungstoleranzen, wie sie in der Serienproduktion bei subtraktiven Verfahren, z. B. beim Fräsen anfallen, werden bereits bei der individuellen Konstruktion am CAD-System berücksichtigt und minimiert. Der Unterschied einer Serienproduktion von Normteilen und einer auf dentale Prozesse ausgerichtete Produktionsanlage liegt im Fertigungsverfahren.
Fertigungsverfahren, die sowohl in der Dentalbranche als auch für Rapid Prototyping genutzt werden
Sowohl in der Zahntechnik als auch im Rapid Prototyping haben sich Verfahren der additiven Fertigung im Herstellungsprozess durchgesetzt, da jedes Erzeugnis ein Einzelstück ist. Bei herkömmlichen subtraktiven Verfahren, wie dem Fräsen, ergeben sich sowohl Einschränkungen in der geometrischen Freiheit als auch ein hoher Werkzeug- und Materialeinsatz. Additive Fertigungsverfahren dagegen haben gerade hier eindeutige Vorteile. Es lässt sich nahezu jede Geometrie realisieren und durch den gezielten Materialeinsatz können Ressourcen gespart werden. Dadurch lassen sich sowohl dentale Gerüste als auch Prototypen für verschiedene Industrien kostengünstig fertigen.
Dental Rapid Prototyping mit selektivem Laserschmelzen (LaserMelting)
Beim LaserMelting-Verfahren werden die Konstruktionsdaten – egal ob es sich hierbei um einen Prototypen oder ein dentales Gerüst handelt – zunächst systemseitig in einzelne Schichten eingeteilt, dieser Vorgang wird auch als „Slicen“ bezeichnet. Dieser Schritt ist notwendig, damit die einzelnen Schichten später in der Laseranlage belichtet und somit miteinander verschmolzen werden können.
Mehr zu den Verfahren LaserCUSING®, Laser Sintering, LaserMelting lesen.
Dental Rapid Prototyping mit lithografischen 3D-Druck Verfahren
Das 3D-Druck Verfahren Stereolithographie (SLA) ist dem LaserMelting (SLM) sehr ähnlich. Der Hauptunterschied besteht hierbei im verwendeten Material. Während beim Dental Prototyping mit Hilfe des LaserMelting-Verfahrens metallische Materialien wie Kobalt-Chrom (CoCr), Titan Grade 5 oder Silber verwendet werden, verarbeitet die Stereolithographie Kunstharz – also Kunststoff. Bei anderen lithografischen 3D-Druck Verfahren wie das Digital Light Processing (DLP) oder das Lithography-based Ceramic Manufacturing (LCM) liegen die Unterschiede nicht nur im verwendeten Material, sondern auch in der verwendeten Energiequelle der jeweiligen 3D-Druck Technologie. Während im LaserMelting und in der Stereolithographie ein Laser verwendet wird, kommt beim DLP- oder LCM-Verfahren ein LED-Modul zum Einsatz, das die lichtsensiblen Kunststoffpartikel gezielt aushärtet. Wie bei jeder 3D-Druck Technologie ist vor der Produktion das Slicen notwendig, damit das Kunstharz unter Lichtbestrahlung punktuell ausgehärtet und Schicht für Schicht miteinander verbunden werden kann.
Wann wird Dental Rapid Prototyping eingesetzt
Wie so Vieles hat Rapid Prototyping seine Anfänge in der Automobilindustrie. Von dort aus wurde die Technologie aber schnell für die Luft- und Raumfahrt sowie die Medizintechnik übernommen.
Auch Produktdesigner haben die Vorteile der Rapid Prototyping Technologie erkannt und nutzen dieses Verfahren zur Herstellung von repräsentativen Prototypen bzw. Prototypenteilen. Dies dient nicht ausschließlich zur Visualisierung, so können zusätzlich auch Fertigungsprozesse entwickelt und optimiert werden, bevor ein Produkt in die Serienfertigung geht.
Eine Sonderform des Rapid Prototyping ist das Rapid Tooling. Haben Sie schon mal von Casting 3D aus der Dentaltechnik gehört? Dann kennen Sie das Verfahren bereits. Beim Rapid Tooling wird mit Hilfe eines additiven Fertigungsverfahrens eine Form produziert, die später bei einem anderen Verfahren z. B. dem Guss genutzt werden kann.
Kosten für Dental Rapid Prototyping
Der Preis für die Herstellung von Prototypen wird individuell anhand des konstruierten 3D-Objektes berechnet. Grundsätzlich ist dafür der Materialverbrauch sowie der Platzbedarf auf der Bauplatte der dentalen Produktionsanlage ausschlaggebend – somit wird der Preis vom Volumen und den x-, y- und z-Abmessungen des Bauteils abgeleitet. Manche Herstellungsverfahren erfordern eine Nacharbeit durch Fachpersonal / Techniker:innen, die je nach Aufwand abhängig von der Größe der betroffenen Oberfläche berechnet wird.
Unser Tipp: Gerade bei Prototypen, die lediglich zu Anschauungszwecken gefertigt werden, bietet es sich an, diese hohl zu konstruieren und ein kleines Loch zu berücksichtigen. So wird ressourcenschonend produziert, denn überschüssiges Material kann entweichen und das Loch anschließend verschlossen werden.
FAZIT
Dental Prototyping bezeichnet Rapid Prototyping unter Verwendung von dentalen Produktionsanlagen. Für viele Anwendungsfälle sind sowohl Anlagen als auch Materialien geeignet. Wie es im konkreten Einzelfall aussieht, können Sie jederzeit mit unseren Spezialist:innen besprechen. Unsere Expert:innen beraten Sie gerne!
Update: Im Januar 2022 haben wir unsere erste Keramik 3D-Druck Anlage in Betrieb genommen. Mehr dazu erfahren Sie im Beitrag Innovation Keramik 3D-Druck bei CADdent®.