{"id":240,"date":"2018-08-29T10:12:59","date_gmt":"2018-08-29T08:12:59","guid":{"rendered":"https:\/\/blogs.uni-bremen.de\/scienceblog\/?p=240"},"modified":"2021-03-18T13:47:30","modified_gmt":"2021-03-18T12:47:30","slug":"zahn-verloren-keine-sorge-ich-druck-dir-einen-neuen","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/blogs.uni-bremen.de\/scienceblog\/2018\/08\/29\/zahn-verloren-keine-sorge-ich-druck-dir-einen-neuen\/","title":{"rendered":"Zahn verloren? Keine Sorge, ich druck\u2019 dir einen Neuen!"},"content":{"rendered":"

Wie mit Metallpulver und Lasern Zahnl\u00fccken geschlossen werden<\/strong><\/span><\/p>\n

von Inga Meyenborg<\/a>\u00a0und Nils Petry<\/em><\/p>\n

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Gewollt ist der Verlust eines Zahnes selten\u2026\u00a0[Quelle: http:\/\/gph.is\/13ZW2ps]<\/p><\/div>\n

Ein ungl\u00fccklicher Sturz mit dem Rad, ein Zusammenprall beim Sport oder betrunken \u00fcber die eigenen F\u00fc\u00dfe gestolpert: So ein Zahn geht einem manchmal schneller verloren als einem lieb ist.<\/strong><\/p>\n

Besonders wenn der Zahn nicht mehr geklebt werden kann oder sogar gar nicht mehr auffindbar ist, bleibt als letzte M\u00f6glichkeit nur der Zahnersatz. Doch so ganz genau passt der Ersatzzahn dann meistens nicht, da der Zahnarzt nur mit Einheitsl\u00f6sungen der Implantathersteller arbeiten kann.<\/strong><\/p>\n

W\u00e4re es nicht praktisch, wenn der behandelnde Zahnarzt speziell f\u00fcr jedes Gebiss einen komplett individuellen Zahnersatz anfertigen k\u00f6nnte?<\/strong><\/p>\n

Genau das l\u00e4sst sich schon heute mit dem sogenannten selektiven Laserschmelzen realisieren!<\/span><\/p>\n

In unserem Artikel T\u00f6ne aus dem 3D-Drucker<\/a>\u00a0haben wir die Grundlagen der additiven Fertigung erl\u00e4utert. Doch wie beeinflusst diese Technologie unser aller Leben schon heute? Um diesem Gedanken nachzugehen, erkl\u00e4ren wir in diesem Artikel, wie schon heute mit dem selektiven Laserschmelzen Zahnl\u00fccken geschlossen werden.<\/span><\/p>\n

Das Verfahren<\/span><\/i><\/p>\n

Beim selektiven Laserschmelzen handelt es sich um eine Verfahrensvariante der additiven Fertigung. Oft wird dieses Verfahren mit \u201eSLM\u201c abgek\u00fcrzt, was sich aus der englischen \u00dcbersetzung \u201eSelective Laser Melting\u201c ergibt. Manchmal wird auch \u201eLBM\u201c von \u201eLaser Beam Melting\u201c verwendet. Beide Begriffe meinen das Gleiche, sie wurden nur von verschiedenen Anlagenherstellern eingef\u00fchrt.<\/span><\/p>\n

Es gibt eine Vielzahl von additiven Verfahren, die st\u00e4ndig weiterentwickelt werden. Sie alle basieren auf dem gleichen Prinzip:<\/span><\/p>\n

Im ersten Schritt wird am Computer ein Bauteil erstellt. Daf\u00fcr gibt es spezielle Softwareprogramme, sogenannte CAD-Programme. \u201eCAD\u201c steht dabei f\u00fcr \u201eComputer Aided Design\u201c. Anstatt mit Papier und Bleistift wird hier die technische Zeichnung eines Bauteils direkt per Mausklick am Computer gezeichnet. Dieses Vorgehen ist in der Industrie schon lange etabliert. Nahezu alle Unternehmen erstellen ihre Produkte am Computer mit CAD-Programmen. Die Software gibt automatisch die Zeichnung des Bauteils f\u00fcr die Produktionsmitarbeiter aus, damit diese wissen, welche Fertigungsverfahren sie verwenden m\u00fcssen und wie die Produktionsmaschinen einzustellen sind. <\/span><\/p>\n

Bei additiven Verfahren wird das erstellte CAD-Modell des Bauteils virtuell in viele kleine Scheibchen aufgetrennt, \u00e4hnlich einem Brot, das mit einem Messer in viele d\u00fcnne Brotscheiben geschnitten wird. \u00a0Doch warum der Aufwand? Alle additiven Druckverfahren basieren darauf Material schichtweise aufzutragen und dadurch ein Bauteil zu generieren. Der Drucker braucht daher eine Information, wie die aktuell herzustellende Schicht aussieht. Diese Information erh\u00e4lt er aus dem zerst\u00fcckelten CAD-Modell, welches auch Schnittmodell genannt wird. <\/span><\/p>\n

Die einzelnen additiven Verfahren unterscheiden sich in der Art, wie die Schicht aufgetragen wird und welche Materialien verwendet werden. Genau wie beim Pulver-Bindeverfahren<\/a> werden beim SLM Bauteile aus Metallpulver hergestellt. Statt Klebstoff und einem anschlie\u00dfenden Sinterprozess kommt beim SLM jedoch ein Laser zum Einsatz. Durch diesen werden die Pulverpartikel an den gew\u00fcnschten Stellen selektiv aufgeschmolzen und durch die anschlie\u00dfende Abk\u00fchlung miteinander verbunden. Die einzelnen Prozessschritte sind in Abbildung 2 dargestellt. <\/span><\/p>\n

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Abbildung 2: \u201cIch bau Dir ein Schloss\u2026\u201c: Durch schichtweises Aufschmelzen von Metallpulver wird ein Bauteil gedruckt. [Quelle: Fertigungsverfahren 5, F.Klocke, S.130]<\/span><\/i><\/span><\/p>\n

Zun\u00e4chst wird das Metallpulver auf der Bauteilplattform aufgetragen. Anschlie\u00dfend f\u00e4hrt ein Hochleistungslaser die Kontur des gew\u00fcnschten Bauteils ab und schmilzt dort gezielt das Metallpulver auf. Die einzelnen Pulverk\u00f6rnchen werden dabei kurzzeitig fl\u00fcssig und vereinigen sich zu einer zusammenh\u00e4ngenden Schicht. Im n\u00e4chsten Schritt wird die Bauteilplattform um die Dicke einer Pulverschicht abgesenkt und erneut eine Schicht Metallpulver aufgetragen. Dieses Vorgehen wiederholt sich, sodass Schicht f\u00fcr Schicht ein Bauteil entsteht. Das \u00fcbersch\u00fcssige Pulver kann nach der Abk\u00fchlung des Bauteils entfernt und nach einem Siebvorgang wiederverwendet werden.<\/span><\/p>\n

Der Siebvorgang ist notwendig, um unerw\u00fcnscht zusammengeschmolzene Partikel auszusortieren, da diese im n\u00e4chsten Bauteil zu Fehlstellen f\u00fchren w\u00fcrden. W\u00e4hrend das Pulver kurzzeitig verfl\u00fcssigt wird, kommt es immer mal wieder dazu, dass Spritzer dieser Metallschmelze aufgewirbelt werden und im umliegenden Pulver landen.<\/span><\/p>\n

Zahnl\u00fccken schlie\u00dfen<\/span><\/i><\/p>\n

Durch die schichtweise Produktion der Bauteile er\u00f6ffnen sich f\u00fcr Ingenieur*innen neue Designm\u00f6glichkeiten. Es lassen sich deutlich kompliziertere Geometrien herstellen, als mit den konventionellen Verfahren. Au\u00dferdem ist es so leichter m\u00f6glich, individuelle Bauteile herzustellen, da keine teuer und aufwendig gefertigte Form mehr n\u00f6tig ist. So ergibt sich insbesondere im Bereich der Medizintechnik die M\u00f6glichkeit, Implantate und Prothesen, also \u201eErsatzteile\u201c des menschlichen K\u00f6rpers wesentlich einfacher und besser herzustellen und so den Alltag f\u00fcr viele Menschen zu erleichtern. <\/span><\/p>\n

Aber wie sieht es jetzt konkret aus, wenn der Zahn w\u00e4hrend der Partynacht verloren gegangen ist und die Zahnl\u00fccke am n\u00e4chsten Morgen nicht mehr so cool und heroisch erscheint? <\/span><\/p>\n

Daf\u00fcr hat das Unternehmen BEGO GmbH aus Bremen<\/a>\u00a0(externer Link) revolution\u00e4re L\u00f6sungen entwickelt. Das deutsche Dentalunternehmen sitzt im Technologiepark der Universit\u00e4t Bremen.\u00a0<\/span><\/p>\n

Die Zahn\u00e4rztin oder der Zahntechniker erstellt ein Gipsmodell vom Gebisses der Patientin oder des Patienten. Dieses wird mittels eines optischen Scanners eingescannt und in ein 3D-CAD-Modell \u00fcbertragen. Das Vorgehen \u00e4hnelt damit dem konventionellen Scannen und Drucken von Dokumenten. <\/span><\/p>\n

Doch anstatt die Schrift zweidimensional zu scannen, werden hier die Bauteilinformationen aus allen drei Dimensionen eingelesen. \u00a0In der CAD-Software sind viele m\u00f6gliche Zahnimplantate hinterlegt. Das Programm schl\u00e4gt einen Zahnersatz f\u00fcr die L\u00fccke der zu behandelnden Person vor. Die Software ber\u00fccksichtigt dabei die Besonderheiten vom Gebiss des Betroffenen wie beispielsweise Fehlstellungen, die Geometrie des Oberkiefers oder Nachbarz\u00e4hne. Zus\u00e4tzlich l\u00e4sst sich das Modell nach Belieben anpassen. So kann die Zahn\u00e4rztin oder der Zahntechniker auch aufgrund ihrer eigenen Erfahrungen das Modell verbessern. Dadurch wird eine optimale Passform des Implantats garantiert.<\/span><\/p>\n

In Abbildung 3 ist der Prozess vom Gipsmodell (a), \u00fcber das Einscannen (b) bis hin zur Erstellung der CAD-Datei des Zahnersatzes (c) dargestellt. <\/span><\/p>\n

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Abbildung 3: L\u00fccken schlie\u00dfen: Der Weg vom Gipsmodell des Gebisses der zu behandelnden Person a) zum 3D Modell des Zahnimplantats c). [Quelle: Fertigungsverfahren 5, F.Klocke, S.149]<\/span><\/i><\/p>\n

Das Modell des Implantats schickt die Zahn\u00e4rztin oder der Zahntechniker an das ausf\u00fchrende Unternehmen, welche das komplette Implantat oder einzelne Teile mittels des SLM-Verfahren produziert. Die Zusammensetzungen der verwendeten Materialien werden speziell f\u00fcr die Anwendung als Implantat entwickelt, damit keine allergischen Reaktionen beim Menschen auftreten. Wenn gew\u00fcnscht wird, dass sich der Zahn auch optisch an das Gebiss anpasst, wird er nach dem Druckprozess noch mit einem keramischen Material verblendet.\u00a0<\/span><\/p>\n

Das Beispiel macht anschaulich, wie die additive Fertigung und speziell das SLM-Verfahren die Herstellung von Implantaten revolutionieren k\u00f6nnen. Betroffenen Personen kann nun eine individuelle L\u00f6sung angeboten werden statt eines Implantats \u201evon der Stange\u201c.<\/span><\/p>\n

Zukunftsvisionen<\/span><\/i><\/p>\n

Wie wird es mit der additiven Fertigung weiter gehen? Wie wird sich dadurch unsere Zukunft ver\u00e4ndern? Eine Vision ist das sogenannte \u201eDistributed Manufacturing\u201c. Dabei arbeiten Krankenh\u00e4user mit den Herstellern von 3D-Druckern zusammen und produzieren Implantate und Prothesen mittels additiver Fertigung direkt im Krankenhaus. In Zukunft gibt es beim n\u00e4chsten Besuch in der Notfallambulanz des Krankenhauses also wirklich diesen Satz zu h\u00f6ren: <\/span>\u201eZahn verloren? Keine Sorge, ich druck\u2019 Dir einen Neuen!\u201c<\/span><\/i><\/p>\n

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Zahn mit hohem Wiedererkennungswert [Quelle: http:\/\/gph.is\/2cw4Jnj]<\/p><\/div>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Wie mit Metallpulver und Lasern Zahnl\u00fccken geschlossen werden von Inga Meyenborg\u00a0und Nils Petry Ein ungl\u00fccklicher Sturz mit dem Rad, ein Zusammenprall beim Sport oder betrunken \u00fcber die eigenen F\u00fc\u00dfe gestolpert: So ein Zahn geht einem manchmal schneller verloren als einem lieb ist. Besonders wenn der Zahn nicht mehr geklebt werden kann oder sogar gar nicht […]<\/p>\n","protected":false},"author":9713,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_bbp_topic_count":0,"_bbp_reply_count":0,"_bbp_total_topic_count":0,"_bbp_total_reply_count":0,"_bbp_voice_count":0,"_bbp_anonymous_reply_count":0,"_bbp_topic_count_hidden":0,"_bbp_reply_count_hidden":0,"_bbp_forum_subforum_count":0,"footnotes":""},"categories":[569450,61104,117159],"tags":[],"class_list":["post-240","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-ingenieurswissenschaften","category-produktionstechnik","category-technik","post-preview"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/blogs.uni-bremen.de\/scienceblog\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/240","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/blogs.uni-bremen.de\/scienceblog\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/blogs.uni-bremen.de\/scienceblog\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/blogs.uni-bremen.de\/scienceblog\/wp-json\/wp\/v2\/users\/9713"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/blogs.uni-bremen.de\/scienceblog\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=240"}],"version-history":[{"count":10,"href":"https:\/\/blogs.uni-bremen.de\/scienceblog\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/240\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":839,"href":"https:\/\/blogs.uni-bremen.de\/scienceblog\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/240\/revisions\/839"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/blogs.uni-bremen.de\/scienceblog\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=240"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/blogs.uni-bremen.de\/scienceblog\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=240"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/blogs.uni-bremen.de\/scienceblog\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=240"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}