Zahnstrukturen in 3D und Konsequenzen im CAD-Design

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Natürliche Zähne sind kein Zufallsprodukt der Natur. Im Laufe der Evolution haben sich die Zähne in ihrer Gestalt und in ihrem Aufbau als diejenige optimale Form entwickelt, welche dem Menschen das Überleben mit der höchsten Wahrscheinlichkeit ermöglicht. Die Natur spielt nicht; Zähne sind ein Erfolgsmodell und halten bei guter Pflege ein Leben lang. Dabei ist das Werkzeug „Zahn“ permanent im Einsatz, 24 Stunden, 7 Tage die Woche. Die Messlatte für Zahnersatz liegt dementsprechend hoch. Dabei soll neben der Funktion auch die Ästhetik passen.

Ein Widerspruch?

Nein, im Gegenteil – nur funktionelle Dinge können schön sein. Aus dieser Erkenntnis resultiert die Forderung, Zahnersatz möglichst „biomimetisch“ zu gestalten, also die Natur nachahmend. Übertragen auf Zähne bedeutet dies, dass nicht nur die äußere Form der Zähne natürlich gestaltet werden sollte, sondern auch der innere, mehrschichtige Aufbau der Zähne.

Analoge Ansätze sind hierbei in ihrer Zielgenauigkeit beschränkt, da weder Zahnarzt noch Zahntechniker den exakten dreidimensionalen Aufbau der Zähne kennen. Digitale Ansätze bieten hier die Möglichkeit, wesentlich exakter und zielgenauer agieren zu können. Der digitale Workflow deckt hierbei sowohl die Erfassung der mehrschichtigen Zähne als auch die Datenverarbeitung mittels CAD/CAM sowie die Herstellung der Restauration mittels digitaler Fertigungsverfahren ab. Insbesondere der 3D-Druck wird hier künftig eine entscheidende Rolle spielen.[1-5]

Zukunftspotenziale

Die Kenntnis über den dreidimensionalen Aufbau menschlicher Zähne wird zukünftig unser Restaurationsdesign und die Materialzusammensetzung der Versorgungen erheblich beeinflussen. Ein wesentlicher Schritt wird dabei die Erfassung des schichtweisen Aufbaus von natürlichen Zähnen sein.

Intraorale 3D-Erfassungssysteme werden bald in der Lage sein, „in den Zahn hineinzuschauen“ und so die entsprechenden Daten auszugeben. Diese Informationen können dann sowohl für die subtraktive Herstellung der Restaurationen, wie beispielsweise das Micro-Layering mittels Cutback-Technik als auch den 3D-Druck, genutzt werden (Abb. 1-9).

Einsatz von KI

Eine logische Konsequenz aus der damit generierten Datenmenge wird der Einsatz von KI sein. Durch die Kombination von Materialien mit zahnähnlichen (mechanischen/ästhetischen) Eigenschaften mit dem dreidimensionalen Schichtaufbau nach dem Vorbild der Natur können biomimetische Restaurationskonzepte verwirklicht werden. Dies ist ein wesentlicher Schritt hin zum perfekten Zahnersatz mit guten mechanischen Eigenschaften und hohen Überlebensraten bei gleichzeitig optimaler Ästhetik.

Mehr zum Thema: Cerec-Tag

Am Donnerstag, den 10. Oktober 2024 referiert Josef Schweiger zum „Zahnstrukturen in 3D und Konsequenzen im CAD-Design“ beim Cerec-Tag im Rahmen eines abendlichen online Vortrags (19:00-22:00 Uhr). Im Rahmen des Vortrags demonstriert er Frontzahn-Versorgungsvorbereitung mittels Intraoralscans, Designtechnik, 3D-Modellierung, Micro-Layering, Materialauswahl und Ästhetik-Finish. Zudem stellt er erstmals öffentlich im 3D-Druckverfahren gefertigte Totalprothesen mit geschichteten Prothesenzähnen vor (Abb. 10). Weitere Infos zum Cerec-Tag

Abb. 10: Weltpremiere: Prototypen von im Multimaterial 3D-Druck Verfahren (Polyjetverfahren, Stratasys, Eden Prairie, MN) gefertigten 1-Stück Totalprothesen mit geschichteten Prothesenzähnen. Der Bauprozess erfolgte in einem einzigen Bauvorgang ohne zusätzliche Verfügeschritte.

Literatur:
1. Schweiger J, Edelhoff D, Stimmelmayr M, Güth JF, Beuer F: Automatisierte Fertigung von mehrschichtigem Frontzahnersatz mithilfe digitaler Dentinkerne. Quintessenz Zahntechnik 2014; 40 (10): 1248-1266
2. Schweiger J, Edelhoff D, Stimmelmayr M, Güth JF, Beuer F: Automated Production of Multilayer Anterior Restorations with Digitally Produced Dentin Cores. Quintessence Dental Technician QDT 2015; (38): 207-220
3. Schweiger J, Beuer F, Stimmelmayr M, Edelhoff D, Magne P, Güth JF: Histo anatomic 3D printing of dental structures. BrDentJ 2016; 221(9): 555-560
4. Schweiger J: Method, Apparatur and Computer Program for Producing a Dental Prosthesis 2011; US 8, 775, 131, B2
5. Schweiger J: Method, Apparatur and Computer Program for Producing a Dental Prosthesis 2011; EP 2 363 094 B1

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Einsatz von KI

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