Fräsmaschine (CAM)
Das Ziel von CAD (Computer Aided Design / computergestützte Konstruktion) und CAM (Computer Aided Manufacturing / computergestützte Herstellung) in der Dentaltechnik ist die Verbesserung der Entwicklungs- und Herstellungsprozesse von Zahnersatz.
Im Wesentlichen geht es darum, auf Basis dreidimensionaler digitaler Aufnahmen die benötigten Komponenten für prothetische Versorgungen computergestützt zu planen und anschließend automatisch zu fertigen. CAD/CAM-Systeme ermöglichen so die schnelle, einfache und sehr präzise Anfertigung von individualisiertem Zahnersatz.
Der Aufbau von CAD/CAM-Systemen
CAD/CAM-Systeme nutzen die Vorteile moderner, digitaler Scanner und leistungsstarker, intelligenter Planungssoftware. Mit dem Verfahren werden vorwiegend passgenaue Kronen, Brücken, Abutments und Stege hergestellt, daneben kann es aber auch für Implantataufbauten und Teilprothesen verwendet werden. Grundsätzlich setzt sich ein CAD/CAM-System aus drei Komponenten zusammen:
- Einem Dental-Scanner zur Vermessung und Digitalisierung der Zahnsituation bzw. des Abdruckmodells
- Einem speziellem Computerprogramm (auch „CAD-Software“) zur Berechnung und Bearbeitung der 3D-Modelle
- Einer High-Tech-Fräseinheit zur eigentlichen Herstellung des Zahnersatzes.
Heute stehen verschiedene Systeme zur Verfügung, die alle in ihren Anwendungsmöglichkeiten leicht variieren können und teilweise auf unterschiedliche Scann-Technologien setzen. Generell lassen sich bei CAD/CAM-Verfahren „chair-side“- und „lab-side“-Systeme Unterscheiden: Bei Ersteren findet der gesamte Prozess direkt in der Zahnarztpraxis statt, bei Letzteren im Dentallabor.
Zur Digitalisierung des Abdruckmodells kommen 3D-Scanner zum Einsatz. Relativ neu am Markt sind außerdem Intraoralscanner, die die Zahnsituation direkt im Mund des Patienten aufnehmen, wodurch die Anfertigung eines Modells entfällt.
Die Messdaten werden an den Computer weitergeleitet, wo ein entsprechendes Programm die dreidimensionale Darstellung berechnet. Die Oberfläche sowie das Volumenverhältnis des eingescannten Objekts werden exakt wiedergegeben – man erhält also eine realitätsgetreue Abbildung.
Die dreidimensionalen Modelle sind frei dreh- bzw. schwenkbar und das Bild kann stufenlos vergrößert werden. Bei der Planung berücksichtigt die Software neben Art, Größe und Gestaltung der Restauration auch die Materialwahl. Zur Feinabstimmung bieten viele Programme heute zusätzliche „Tools“ an, mit denen sich weitere Parameter am virtuellen Modell sowie für den Herstellungsprozess modifizieren lassen. Dazu zählt beispielsweise die Drehgeschwindigkeit der Fräsmaschine. Für eine Reihe von Indikationen und Materialien sind oftmals entsprechende Arbeitsvorlagen (auch „Templates“) bereits eingespeichert. Durch die vielen Optionen sowie Einstellungsmöglichkeiten sind CAD/CAM-Verfahren flexibel und vielseitig anwendbar.
Nachdem der geplante Zahnersatz virtuell mittels CAD-Software präzise an die individuelle Zahn- und Kiefersituation des Patienten angepasst wurde, folgt die eigentliche Fertigung. Dazu werden die Planungsdaten digital an eine Hightech-Fräsmaschine übermittelt.
Diese fertigt den Zahnersatz vollautomatisch und hochpräzise in nur wenigen Minuten an. Die meisten Geräte arbeiten hierbei substraktiv, d. h. sie tragen Material vom Werkstoffrohling (meist Vollkeramik) ab und formen so den Zahnersatz, ähnlich einer Skulptur.
Im Gegensatz zur konventionellen Fertigung entfallen durch die computergesteuerte Planung und Verarbeitung viele Arbeitsschritte wie Einbetten, Gießen oder Löten komplett.
Der Ablauf des CAD/CAM-Verfahrens
Der gesamte Prozess umfasst nur wenige Arbeitsschritte:
Zunächst erfolgt die Erstellung eines digitalen Datensatzes der Zahnsituation: Dies geschieht mit Hilfe von konventionellen Modellen (Abruckmodelle, Stumpfpräparationen, Modellsegmente, Wax-ups etc.), welche durch den hochpräzisen Scanner erfasst werden oder mit Hilfe einer digitalen Spezialkamera, die die Zahnsituation im Mund detailgenau abbildet.
Diese digitalen Informationen werden dann im Computer in eine dreidimensionale Darstellung umgewandelt.
Basierend darauf wird nun eine virtuelle Konstruktion am Monitor erstellt (CAD).
Die fertigen Datensätze werden dann an eine Fertigungseinheit zur automatischen Erstellung weitergeleitet (CAM). Diese fertigt die Prothese aus dem entsprechenden Werkstoff (meist Vollkeramik)
Die dadurch entstehenden prothetischen Versorgungen werden schnell, präzise und vor allem vollautomatisch hergestellt. Dies ermöglicht ein breites Spektrum an individualisierten, passgenauen Konstruktionen.