IDS 2019: Künstliche Intelligenz, kognitive Systeme und lernende Maschinen

Datenerfassung und -verarbeitung, Fertigungstechnologien und Materialien – die Digitalisierung ist ein treibender Prozess. Kaum sind Technologien in den Köpfen verankert, kommt eine IDS und mit ihr kommen neue Innovationen. Auf der Heimreise dann der „klägliche“ Versuch, die Eindrücke zu verarbeiten. Informationsüberflutung – was bleibt, ist der Wunsch, in der Schnelllebigkeit der Entwicklungen den Überblick zu behalten. In diesem Artikel werden beispielhaft einige neue Produkte für die digitale Zahntechnik vorgestellt.

Subtraktive Fertigung

Irgendwie ist das alles ziemlich viel. Und auch wenn man sich nicht vollkommen von der manuellen Fertigung verabschieden möchte, ist die Tendenz doch klar. Die digitale Fertigung wird Dentallabore „beherrschen“. Künstliche Intelligenz [1], kognitive Systeme [2] und lernende Maschinen halten zunehmend Einzug in Zahnmedizin und Zahntechnik. Viele der auf der IDS vorgestellten Technologien haben das vernetzte „Handeln“ im Fokus. Die Interaktionen von Hardware (Frässystem, 3D-Drucker, 3D-Scanner) mit Softwarekomponenten wie CAD-Software, CAM-Bearbeitungssoftware und Verwaltungssoftware kommunizieren miteinander. Digitale Intelligenz lässt zunehmend Prozesse verschmelzen; das Internet der Dinge [3] hält Einzug in das Dentallabor.

Kieschnick

Ein Beispiel ist die neue Bearbeitungseinheit Ceramill Matik (Amann Girrbach), die nahezu autonomes Arbeiten verspricht (Abb. 1). Die Maschine versorgt sich mit durchdachten Details selbst. Die Full-Service-Unit vereint Bearbeitungsstation mit vollautomatischem Lagerverwaltungssystem, intelligentem Werkzeugmanagement und integrierter Reinigungseinheit. Eine 10-Achs-Steuereinheit bildet das „Gehirn“ der Ceramill Matik. Dank eines RFID-Chips am Halter von jedem Blank werden relevante Materialinformationen ausgelesen und über intelligente Prozesse die Bearbeitung vollzogen. An dieser Maschine scheint nichts zu viel und nichts zu wenig – passend zu den zahlreichen wohlüberlegten Features kommt die Ceramill Matik in einem smarten Design daher.

Ein intelligentes, kraftvolles Fräsgerät wurde auch bei Zirkonzahn vorgestellt. Die M2 Dual Wet Heavy Metal ist ein flexibel konfigurierbares Zwei-Kammer-Fräsgerät mit 5+1-Achsen-Simultantechnologie. Dank der beiden Fräskammern lassen sich ohne Reinigungszeit weiche und harte Materialien nass sowie trocken bearbeiten. Auch hier sorgt eine optische Werkzeugerkennung für mehr Sicherheit. Durch die automatische Identifikation werden immer die richtigen Werkzeuge verwendet. Bei der Standalone-Lösung wird die Steuerung über einen integrierten PC mit Touchscreen direkt am Fräsgerät ermöglicht.

Kieschnick

Das Unternehmen vhf stellte auf der IDS seine fünf Fräsmaschinen vor (Abb. 2). Mit dem neuesten Gerät, der K5+, wird das Trockenfräsen komfortabler. Anwender können ein breites Material- und Indikationsspektrum bearbeiten. Innovative Technologien wie die werkzeuglose Blankspannung und ein integrierter Ionisator helfen dabei.

Scanner & Software Intraoralscanner

GC

Neue Intraoralscanner wurden zahlreich vorgestellt und eine Portion künstliche Intelligenz steckt in jedem der neuen Geräte. Das Unternehmen GC stellte einen modularen Ansatz für intraorale Scanlösungen vor. Das Aadva-Komplettlösungssystem besteht aus drei Scannern, vier Softwaremodulen und verschiedenen passenden Services. Der IOS 100P ist ein kleines mobiles Gerät mit Handstück und Laptop. Alternativ gibt es den IOS 100 als Cart-Version. Der IOS 200 ist ein Intraoralscanner mit Echtfarben, einer Bildauflösung von 8 Millionen Pixel pro Sekunde, einer magnetischen Halterung, Antibeschlagfunktion, visuellem sowie haptischem Feedback und autoklavierbaren Handstückhülsen (Abb. 3).

Bei Dentsply Sirona stand der Primescan im Fokus (Abb. 4). Der Scanner verfügt über eine neue Aufnahmetechnologie, die einen schnellen Scanprozess mit hoher Präzision vereint. Der Scanner erfasst laut Hersteller nahezu alle Oberflächen in der benötigten Auflösung, braucht dafür wenig Zeit, bietet eine hohe Schärfe und sorgt für Detailgenauigkeit.

Kieschnick

Kieschnick

3Shape deklariert den neuen TRIOS 4 als den bislang leistungsfähigsten Scanner in seinem Portfolio (Abb. 5). Die vierte Generation des TRIOS-Intraoralscanners ist der erste Scanner, der in einem Gerät zeitnah mögliche Oberflächen- und Approximalkaries erkennt.

Align präsentierte den iTero Element 5D und damit nach eigenen Angaben das erste integrierte dentale Bildgebungssystem, welches gleichzeitig 3D-, intraorale Farb- und NIRI-Bilder aufzeichnet und mit iTero TimeLapse auch einen zeitlichen Vergleich ermöglicht. Darüber hinaus hilft die integrierte Kamera bei der Erkennung und Überwachung interproximaler Kariesläsionen.

Kulzer stellte den cara i500 vor, der einen kostengünstigen Einstieg in die Technologie ermöglicht. Durch sein geringes Gewicht ist das Handstück wendig zu führen. Zwei Hochgeschwindigkeitskameras stellen einen schnellen Aufnahmeprozess und eine hohe Detailtreue sicher.

Kieschnick

Auch am Stand von Straumann (Abb. 6) ging es digital zu. Unter anderem wurde der Virtuo Vivo, ein neuer Intraoralscanner zu einem attraktiven Preis, vorgestellt. Der kompakte Scanner ermöglicht ein puderfreies Farbscannen mit hoher Geschwindigkeit.

Virtual Reality war an vielen Messeständen ein Hype, z.B. bei der digitalen Implantatplanung. Aber auch im Bereich der Intraoralscanner kann die VR-Technik angewandt werden, z.B. mit eyeCADconnect (eCc GmbH). Die Software wird einmalig auf dem vorhandenen CAD-System installiert und stellt danach die digitale Abformung in Echtzeit auf einer AR-Brille dar.

Laborscanner

Kieschnick

Rasant: 3Shape zeigte mit dem E4-Scanner seinen bisher schnellsten Laborscanner (Abb. 7). „Der E4 hebt die Scangeschwindigkeit auf ein ganz neues Niveau. Er ist nicht nur doppelt so schnell wie die früheren Modelle, sondern er ist auch zweimal so genau“, wird berichtet. Der Scanner integriert MP-Kameras im Format 4 × 5. Ein vollständiger Zahnbogenscan werde in 11 Sekunden mit einer Präzision von 4 Mikrometer erfasst.

GC stellte den Aadva Lab Scanner 2 mit neuen Scanfunktionen vor. Mit dem Tool „Hybrid Scan“ setzt die Software nach dem Scannen die Scans zu einem digitalen Arbeitsmodell zusammen. Dadurch wird die Modellstumpfvorbereitung ganz oder zumindest teilweise hinfällig. Die Funktion „Smart Scan“ erzeugt eine individuelle Scanstrategie, mit der eventuelle Scanlöcher automatisch vermieden bzw. geschlossen werden. Der neue Laborscanner von Straumann trägt den eleganten Namen Virtuo Harmony und setzt in der Straumann-Cares-Reihe neue Maßstäbe in Genauigkeit, Geschwindigkeit, Automatisierung und Produktivität.

Software

Auch aufseiten der CAD-Anwendungen sind einige neue Tools vorgestellt worden. So ist beispielsweise in der neuen Version von TRIOS Design Studio (3Shape) die AI-Kronentechnologie [1] integriert, die auf Deep-Learning-Algorithmen basiert. Durch die Automatisierung vieler CAD-Schritte sollen die Arbeitszeit verkürzt und der Workflow effizienter gestaltet werden. Die Designvorschläge können bei Bedarf individuell bearbeitet werden.

Shera

Die Software stand-alone – Sheraeasy-base (Shera) – ist ein sinnvolles Tool für Abformung sowie Bissregistrierung (Abb. 8 u. 9). Die Form und Gestaltung des individuellen Löffels werden in der Software konstruiert und auf Abformmaterial und -methode abgestimmt.

Die HinriPart CAD-Modellguss-Software (Ernst Hinrichs) ist seit der IDS um ein AutoDesign-Modul ergänzt. Dieses Feature ermöglicht die automatische Erkennung von bis zu fünf verschiedenen, frei zuzuordnenden Farblinien auf dem Modell, anhand derer vollautomatisch ein präziser Designvorschlag generiert wird. Das zeitaufwendige Konstruieren eines Modellgusses entfällt.

Amann Girrbach integriert den digitalen Gesichtsbogen (JMA Optic System, Zebris) in den Ceramill-Workflow. Zebris for Ceramill kann als digitaler Gesichtsbogen verwendet werden und bietet ergänzend weitere intelligente Funktionen. Somit kann die individuelle Patientensituation sicher in den digitalen Workflow überführt werden; in der CAD-Software werden die kondylenbezogenen Kieferbewegungen dargestellt. Insgesamt ergibt sich ein einfacher Workflow, der über GOZ abgerechnet und damit profitabel im Arbeitsalltag eingesetzt werden kann.

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exocad präsentierte an insgesamt elf Demo-Stationen neue Softwaremodule: Der seit Kurzem weltweit verfügbare Release DentalCAD 2.3 Matera begeistert Anwender mit neuen sowie optimierten Features und dem neuen Add-on-Modul Smile Creator, das mit einem echten In-CAD-Design die neue Generation für vorhersagbares Smile Design eröffnet. Auch das Modul Guide Creator für die Implantat-Planungssoftware exoplan fand reges Interesse bei den Besuchern (Abb. 10).

Für diese Indikation präsentierte Zirkonzahn das Modul Implant-Planner. Reges Interesse an dem Stand der Südtiroler fand auch das Planesystem, welches u. a. von ZTM Udo Plaster demonstriert wurde. In dem Workflow integriert sind verschiedenste Tools, die das patientenspezifische Abgreifen und die Übertragung in den digitalen Workflow ermöglichen.

BISS (Promadent) ist eine Software für die digitale Modellherstellung. Offene Dateiformate wie STL oder OBJ können aus verschiedenen Intraoralscannern in den Modelbuilder importiert werden. Die Scandaten werden mit einer intuitiven Schritt-für-Schritt-Steuerung zu einem virtuellen dentalen Modell gestaltet. So ist in den Arbeitsablauf des Modelcreators ein Reparaturassistent integriert, der unterstützend Fragmente der digitalen Abformung bereinigt, um das 3D-Modell störungsfrei drucken, fräsen oder in eine CAD-Software importieren zu können.

Additive Fertigung

Dentale 3D-Drucksysteme wurden unzählige präsentiert. Nicht nur die Dentalindustrie stellte Drucker vor, auch branchenfremde Technologie-Unternehmen entdecken die „dentale“ Zielgruppe. Grundsätzlich unterscheiden sich 3D-Druck-Verfahren in ihrer Arbeitsweise.

Hochgeschwindigkeitsdrucker

Kernthema aktueller Entwicklungen sind Technologien, die den 3D-Druck schneller werden lassen. Diesbezüglich gibt es einige Neuheiten. Der NextDent 5100 von 3D-Systems arbeitet mit einer kontaktlosen DLP-Technologie, basierend auf einem Membransystem.

Carbon3D setzt das Clip-Verfahren (Continuous Liquid Interface Production) ein, mit dem laut Herstellerangaben der Druck hundertmal schneller erfolge. Grund sei die perfekte Interaktion von chemischen Prozessen und einem exakten Materialverbrauch.

Einen Hochgeschwindigkeitsdrucker präsentiert auch Structo mit Velox. Dieser Drucker integriert ein automatisches Nachbearbeitungssystem aus Drucken, Waschen und Verarbeiten. Das eigenständige Post-Processing-System reduziert den Zeitaufwand.

Auch das italienische Unternehmen DWS hat einen All-in-One-Drucker im Angebot. Nach dem Import der Dateien erfolgt der Prozess automatisch und ohne Zuarbeit des Anwenders.

Bei SprintRay verrät bereits der Name das Credo des Druckers. Um den Druckprozess zu beschleunigen, wurde der STEM-Tank (Selektiv texturierte elastomere Membran) entwickelt. EnvisionTEC hat den Dentalmarkt längst für sich entdeckt und präsentiert die Continuous Digital Light Manufacturing (CDLM) Technologie. Diese ermöglicht den konstanten Aufbau von Objekten mit extrem hoher Geschwindigkeit.

Everes Zero von SISMA bietet laut Hersteller eine völlig neue Benutzererfahrung. Der Drucker hat eine Click-&-Make-Software, eine Selbstausrichtung der Bauplattform, einen nicht degenerativen Resinbehälter und ermöglicht selbstständiges Be-/Entladen des Resins. Die ZTT-Technologie (Zero Tilting Technology) gewährleistet extrem schnelle Druckvorgänge.

Und auch die „üblichen Verdächtigen“ – Dentalunternehmen, die mit ihren 3D-Druckern seit einigen Jahren die Entwicklung vorantreiben – haben sich auf der IDS mit ihren Drucksystemen präsentiert. Bego stellte seine vier verschiedenen Drucker vor; die Geräte der Varseo-Familie unterscheiden sich in ihrer Größe (Abb. 11).

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Dentona zeigte sich mit einem breiten Materialportfolio für die offene Drucktechnologie sowie innovativen Drucksystemen der Asiga-Reihe (Abb. 12). Interessant waren auch „neue“ Anwendungen, mit denen sich 3D-Drucker präsentierten. So hat beispielsweise Dekema (Abb. 13) ein System aus Software, Drucker und Keramikofen vorgestellt, mit dem Restaurationen digital eingebettet und anschließend in ausbrennbarem Harz gedruckt sowie mittels Presstechnik in Keramik überführt werden. Die Prozesse zwischen den Komponenten sind aufeinander abgestimmt, was eine hohe Sicherheit mit sich bringt.

Druck von Zirkoniumdioxid

Vielversprechend im Bereich der Materialien klingt der neue 3D-Drucker von Lithoz (Abb. 14 u. 15). Der CeraFab 7500 arbeitet mit der LCM-Drucktechnologie (Lithography-based Additive Manufacturing), entwickelt von der TU Wien. Die Technologie basiert auf der selektiven Maskenbelichtung eines fotosensitiven Harzes, in dem keramische Partikel homogen verteilt sind. Durch Belichtung mit LED-Licht härtet das Harz aus und bildet einen Grünkörper – ein Komposit aus keramischem Pulver und der organischen Polymermatrix. Die Fotopolymere bilden das Grundgerüst und dienen als Binder zwischen den keramischen Partikeln. Die Fotopolymere werden beim Entbindern entfernt und die keramischen Partikel im abschließenden Sinterprozess dicht gesintert.

Kieschnick

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Eine vielversprechende Tendenz mit Blick in die Zukunft; ebenso wie ein neuer Drucker für die multichromatische Farbinfiltration von monolithischen Zirkoniumdioxid-Restaurationen. Dieser sorgte am bredent-Stand für Aufmerksamkeit (Abb. 16). Nach dem Festlegen der einzufärbenden Bereiche in der CAD-Software wird die Färbelösung auf das Zirkoniumdioxidgerüst „gedruckt“.

Filamentdruck als junges Mitglied im dentalen 3D-Druck

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Auch die Filamentdrucktechnik (thermoplastisches Schmelzschichten) war präsent auf der IDS. Bei dieser im Dentalbereich noch jungen Technologie wird ein Stangen-Filament durch einen Hitzekopf erwärmt und mittels eines Extruders Schicht für Schicht auf die Bauplattform appliziert. Beim Abkühlen verfestigt sich das Material. Im Gegensatz zu anderen 3D-Druckverfahren wird der Kunststoff nicht mit Licht auspolymerisiert, sondern das thermoplastische Material durch Aufschmelzen in Form gebracht. Eine Polymerisation findet nicht statt. Daher scheint die Problematik von Restmonomer kein Thema zu sein. Mit Valplast 3D ist ein Filament für den Druck von Prothesenbasen als Klasse 2a zertifiziert. Valplast (Valplast International Corp.) hat einen Drucker vorgestellt, mit dem das bislang nur konventionell zu verarbeitende Material Valplast (Thermoplast) gedruckt werden kann (Abb. 17 u. 18). Im deutschsprachigen Raum sind diese zahntechnischen Filamente über die Weithas GmbH & Co. KG erhältlich. Geeignet ist das Verfahren für den Druck von Prothesenbasen, Funktionslöffeln, Arbeitsmodellen, TryIns, Bohrschablonen etc.

Multi-Material-Druck

Der neue Stratasys J720 Dental (Stratasys) erweckt farbige Drucke zum Leben. Mit mehr als 500.000 Farbkombinationen bietet der Multi-Material-3D-Drucker patientenspezifische, hochauflösende Modelle mit präziser Genauigkeit. Durch die Kombination von Multimaterialien und Vollfarb-Realismus können mit diesem Drucker realistisch aussehende Modelle gedruckt und dem Patienten so z.B. besser die Situation erklärt werden.

Ganzheitlich gedacht: Validierte Prozesse

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Seit 2019 ist nun Ivoclar Vivadent mit einem 3D-Drucker am Markt, dem PrograPrint. Das System integriert einen validierten Workflow, bestehend aus Materialien sowie passenden Geräten für Druck, Reinigung und Nachvergütung. Damit verfolgt Ivoclar Vivadent weiter sein Konzept, dem Zahntechniker sichere Prozessabläufe anzubieten (Abb. 19).

Passend zum 3D-Drucker cara Print 4.0 hat auch Kulzer sein 3D-Druck-System um eine Reihe von neuen Komponenten erweitert. Dazu gehören z.B. die intuitiv zu bedienende CAM-Software cara Print CAM 2.0, die halb automatische Reinigungseinheit cara Print Clean, die auf den 3D-Druck abgestimmte Polymerisationseinheit cara Print LEDcure sowie neue Fotopolymere für das dima Print-Sortiment.

Scheu-Dental setzt mit seinen Imprimo-Druckern auf abgestimmte Abläufe und präsentierte einen Prozessablauf vom 3D-Druck über die Reinigung bis zur Lichthärtung inklusive eines umfangreichen Materialportfolios.

Bego

Auch die Drucker-Familie Varseo von Bego glänzt mit einem durchdachten Workflow. Zudem hat das Unternehmen mit Varseo-Smile Crown ein zahnfarbenes Hybridmaterial für den 3D-Druck von permanenten Kronen, Inlays, Onlays, Veneers, Verblendschalen und Zähnen auf den Markt gebracht (Abb. 20).

Einen ganzheitlichen Ansatz stellte auch DMG vor. Materialien, Drucker, Software – mit DentaMile connect bietet das Unternehmen eine cloudbasierte Lösung, die den digitalen Workflow revolutionieren soll.

Das Beste im dentalen 3D-Druck liegt noch vor uns. Der dentale 3D-Druckmarkt wächst und soll laut SmarTech Publishing [4] bis zum Jahr 2027 ein Marktvolumen von 9,5 Milliarden US-Dollar betragen. Zum Vergleich: 2018 = 2,5 Mrd. $. 2017 = 1,8 Mrd. [Opportunities For Additive Manufacturing In Dental 2018–2023, SmarTech Publishing, 3dpbm, 2018].

Fazit – Digitaler denn je

Es scheint, die Welt drehe sich schneller, als man denken kann. Die IDS 2019 überwältigte im Bereich der digitalen Technologien. Die Prozesse verschmelzen immer mehr miteinander. In diesem Nachbericht ist nur ein Bruchteil dessen abgebildet, was den Besuchern der Messe vorgestellt worden ist. Für den Zahntechniker bedeutet die Entwicklung, sich immer wieder mit Technologien und Materialien auseinanderzusetzen und die kritische Bewertung neuer Produkte und Marketingbotschaften nicht zu unterschätzen. „Aus Sicht der zahntechnischen Labore gilt es, angesichts der rasanten technischen Entwicklung kritisch zu prüfen, was vor dem Hintergrund von Wirtschaftlichkeit und Patientennutzen für den Einsatz im Labor sinnvoll ist“, sagt ZTM Dominik Kruchen (Präsident des VDZI). Und wir sind noch lange nicht am Ende. Mit dem zunehmenden Einzug von künstlicher Intelligenz, kognitiven Systemen und lernenden Maschinen wird sich unser aller Arbeitswelt weiter verändern. Letztlich müssen wir verstehen wollen, was da passiert, um dann zu entscheiden, was uns wirklich auch nützt. 

Hinweise:

1. AI, KI: Artifizielle Intelligenz (AI) bzw. künstliche Intelligenz (KI) als Teilgebiet der Informatik, welches sich mit der Automatisierung intelligenten Verhaltens und dem maschinellen Lernen befasst.
2. Kognitive Systeme: technische Systeme, die digitale Information aufnehmen und daraus auf Basis von lernenden Algorithmen Schlussfolgerungen, Entscheidungen und Handlungen ableiten.
3. Internet der Dinge (IdD) (Internet of Things, IoT) = Sammelbegriff für Technologien einer globalen Infrastruktur der Informationsgesellschaften, die es ermöglichen, physische und virtuelle Gegenstände miteinander zu vernetzen und sie durch Informations-und Kommunikationstechniken zusammenarbeiten zu lassen.
4. SmarTech Markets Publishing = führender Anbieter von Marktforschung und Branchenanalysen im Bereich der additiven Fertigung.

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