Anwendungs-Spotlight:3D-Druck für die digitale Zahnheilkunde und die Herstellung von Clear Alignern

Digitale Zahnheilkunde – die Einführung digitaler Technologien in die Zahnarztpraxis – verändert die Dentalbranche. Eine der Schlüsseltechnologien für diesen Wandel ist der 3D-Druck.

3D-Druck hat viele Anwendungen in der Dentalindustrie, darunter Brückenmodelle, Bohrschablonen und Zahnersatz. Die Herstellung von transparenten Alignern ist jedoch heute eine der häufigsten Anwendungen des dentalen 3D-Drucks.

Laut SmarTech Analysis sind transparente Aligner „heute vielleicht die volumenstärkste Einzelanwendung für 3D-Drucktechnologien in der Welt.“

Aber wie passt 3D-Druck in klare Aligner? Herstellung?

Um diese Frage zu beantworten, untersuchen wir heute die Vorteile des 3D-Drucks für transparente Aligner und untersuchen, wie Zahnärzte und -labore die Technologie in ihre digitalen Zahnmedizin-Workflows integrieren.

Schauen Sie sich die anderen Anwendungen an, die in dieser Serie behandelt werden:

3D-Druck für Wärmetauscher

3D-Druck für Lager

3D-Druck für die Fahrradherstellung

3D-Druck für medizinische Implantate

3D-gedruckte Raketen und die Zukunft der Herstellung von Raumfahrzeugen

3D-Druck für die Schuhherstellung

3D-Druck für elektronische Komponenten

3D-Druck in der Bahnindustrie

3D-gedruckte Brillen

3D-Druck für die Endfertigung

3D-Druck für Halterungen

3D-Druck für Turbinenteile

Wie 3D-Druck leistungsfähigere Hydraulikkomponenten ermöglicht

Wie 3D-Druck Innovationen in der Kernkraftindustrie unterstützt

Was sind transparente Aligner?

Clear Aligner sind zahnärztliche Geräte zum Anpassen und Begradigen von Zähnen. Aligner bieten eine effektive Alternative zu Metallspangen, da Aligner im Gegensatz zu herkömmlichen Zahnspangen praktisch unsichtbar sind und beim Essen und Zähneputzen entfernt werden können.

Der Einsatz digitaler Technologien zur Herstellung von transparenten Alignern ist ein perfektes Beispiel für die digitale Zahnmedizin in Aktion. Der Prozess beginnt normalerweise damit, dass ein Kieferorthopäde mit Hilfe eines 3D-Intraoralscanners einen Abdruck des Gebisses eines Patienten anfertigt.

Nach dem Scannen der Zähne des Patienten werden die digitalen Scans verwendet, um die gewünschte Position der Zähne zu entwerfen . Nachdem die endgültige Position bestimmt wurde, plant ein Kieferorthopäde die schrittweisen Schritte zwischen der aktuellen und der gewünschten Zahnposition.

Das Verschieben von Zähnen ist ein komplexer Vorgang, bei dem im Verlauf der Behandlung mehrere verschiedene Aligner ausgetauscht werden müssen. Die Anzahl der inkrementellen Modelle kann zwischen 5 und 30 liegen (im Durchschnitt 6-10).

Um jeden Aligner zu erstellen, müssen Kieferorthopäden zunächst Formen herstellen. Diese werden dann in einem Formprozess namens Thermoformen verwendet.

Und hier kommt der 3D-Druck ins Spiel. 

Es wird geschätzt, dass die meisten transparenten Aligner derzeit mit 3D-gedruckten Formen hergestellt werden. Die Schlüsseltechnologien, die dies ermöglichen, sind Stereolithographie (SLA) und Material Jetting dank ihrer hohen Geschwindigkeit und Genauigkeit. Neben diesen harzbasierten Verfahren gewinnt auch die pulverbasierte Technologie von HP, Multi Jet Fusion, an Bedeutung.

Die Vorteile des 3D-Drucks für transparente Aligner 

Patientenspezifische Lösungen

Clear Aligner sind von Natur aus individualisierte Produkte. Ein Aligner-Satz wird individuell an den Patienten angepasst, wobei sich jeder Aligner geringfügig von den anderen unterscheidet.

Dieser Bedarf an einem hohen Maß an Anpassung erfordert eine sehr flexible Technologie, um eine Anpassung möglich zu machen.

3D-Druck ist die einzige Technologie, die es Zahnärzten ermöglicht, transparente Aligner kostengünstig anzupassen.

Im Gegensatz zum Fräsverfahren, das in der Zahnarztpraxis zur Herstellung von Formen verwendet wird, erfordert der 3D-Druck keine teuren Einstellungen und Werkzeuge. Das bedeutet, dass mit dem 3D-Druck hochkomplexe Aligner-Formen ohne zusätzliche Kosten hergestellt werden können.

Massenanpassung

Traditionell wurden transparente Aligner-Formen durch eine Kombination aus Fräsen und manuellen Prozessen wie Trimmen hergestellt, was zu einem zeit- und arbeitsintensiven Prozess führte. Der 3D-Druck beschleunigt den Prozess, indem er es ermöglicht, eine große Menge kundenspezifischer Formen direkt aus den digitalen Scans der Patienten herzustellen.

So behauptet Stratasys beispielsweise, dass sein J700 Dental 3D-Drucker bis zu 400 transparente Aligner pro Tag herstellen kann. HP geht sogar noch weiter und gibt bekannt, dass sein neuer Kunde SmileDirectClub mit 49 HP Jet Fusion 3D-Druckern rund um die Uhr 50.000 einzigartige Formen pro Tag herstellen kann. Dies entspricht in etwa 1.020 Formen pro Tag für einen Drucker allein.

Keine andere Technologie als der 3D-Druck wäre in der Lage, so viele kundenspezifische Formen so schnell und kostengünstig herzustellen.

Durchsichtige Aligner am Point-of-Care herstellen

Der dentale 3D-Druck ermöglicht Kieferorthopäden die Herstellung von Aligner-Formen in der Praxis, was sowohl Zeit als auch Geld spart.

In einem gängigen Szenario werden intraorale Scans des Patienten zur Modellierung und Behandlungsplanung an das Dentallabor gesendet, dann werden hochauflösende digitale Dateien an die Zahnarztpraxis gesendet, wo das Personal die Formen in 3D ausdruckt und anfertigt die Aligner.

Mit diesem Ansatz kann ein Zahnarzt die Behandlung innerhalb von Tagen statt Wochen beginnen.

Außerdem können Aligner dank dieses digitalen Workflows bei Verlust durch einen Patienten viel schneller ausgetauscht werden. In einem Labor im Büro können die Mitarbeiter die digitale Datei des verlorenen Aligners verwenden, eine 3D-Form drucken und dann schnell die neue gießen – ein Vorgang, der innerhalb weniger Stunden durchgeführt werden kann.

Beispiele für den 3D-Druck für transparente Aligner 

DynaFlex:Expansion in den Clear-Aligner-Markt mit 3D-Druck

DynaFlex ist ein Produktionsunternehmen, das sich auf zahnmedizinische Märkte wie kieferorthopädische Geräte und Lösungen für Zahnarztpraxen spezialisiert hat.

Angesichts der wachsenden Geschäftsmöglichkeiten für transparente Aligner wollte DynaFlex in diesen Markt expandieren, benötigte jedoch eine Technologie, um das Wachstum des Unternehmens in diesem Bereich zu unterstützen.

Der 3D-Druck bot eine ideale Lösung, die ein hohes Maß an Produktivität und Automatisierung bietet – genau das, was für die digitalen Workflows von Dynaflex benötigt wurde.

Das Unternehmen verwendete den J700 Dental 3D-Drucker von Stratasys, der speziell für die Herstellung von transparenten Alignern entwickelt wurde. Basierend auf der PolyJet-Technologie spritzt der J700 Dental 3D-Drucker Schichten aus flüssigem Photopolymer auf eine Bauplattform und härtet sie mit UV-Licht aus. Vollständig ausgehärtete Dentalformen können ohne zusätzliches Nachhärten sofort gehandhabt und verwendet werden.

Laut DynaFlex kann der J700 Dental in drei Stunden etwa 55 auf einer Bauplatte verschachtelte Formen drucken. Das Unternehmen plant, täglich über 1.000 Formen zu produzieren und möchte zwei weitere 3D-Drucker anschaffen. Mit dem dentalen 3D-Druck an Bord ist DynaFlex jetzt gut aufgestellt, um sein Geschäft mit Clear-Alignern zu skalieren.

Cranston Orthodontics:3D-Druck durchsichtige Aligner-Formen in der Praxis

Das in den USA ansässige kieferorthopädische Praxisbüro Cranston Orthodontics hat den 3D-Druck eingeführt, um klare Aligner im eigenen Haus herzustellen. Mit dem 3D-Druck können die Kieferorthopäden von Cranston Orthodontics die Durchlaufzeiten für transparente Aligner verkürzen und die Formen so schnell wie an einem Tag herstellen.

Dafür setzt das Unternehmen Desktop-3D-Drucker von EnvisionTec in Kombination mit eine Reihe von Materialien, die speziell für den zahnärztlichen und kieferorthopädischen Gebrauch entwickelt wurden.

Der Prozess beginnt mit der Erstellung von intraoralen Scans, die dann mit einer speziellen Software für die Produktion vorbereitet und an einen 3D-Drucker gesendet werden.

Der von verwendete Desktop-3D-Drucker im Büro Das Unternehmen kann eine Charge von bis zu 7 Dentalformen mit dem E-Model-Material von EnvisionTec drucken, das speziell für die Herstellung von dentalen und kieferorthopädischen Modellen entwickelt wurde. Nach einiger Reinigung und Trocknung werden die Formen thermogeformt, von Hand fertiggestellt und sind einsatzbereit.

Mit seinen 3D-gedruckten Formen ist Cranston Orthodontics in der Lage, klare Aligner mit hoher Detailgenauigkeit und Genauigkeit herzustellen. was zu einer besseren Passform für die Patienten und letztendlich zu einem besseren Service führt.

SmileDirectClub:Transparente Aligner mit 3D-Druck erschwinglicher machen

SmileDirectClub wurde 2014 gegründet und ist ein US-amerikanisches Startup mit dem Ziel, eine kostengünstigere Lösung für transparente Aligner anzubieten. Das Unternehmen entschied sich für den 3D-Druck als kostengünstige Möglichkeit, kundenspezifische unsichtbare Aligner-Formen herzustellen.

Der 3D-Druckprozess beginnt damit, dass Kunden mit einem Abdruckset zu Hause Abdrücke ihrer eigenen Zähne machen oder Intraoralscans in einem speziellen SmileShop-Center machen.

Ein Zahnarzt überprüft dann die Abdrücke oder Scans und erstellt einen Behandlungsplan. Nach der Bestätigung druckt das Unternehmen 3D und schickt dem Kunden seinen Satz Aligner.

SmileDirectClub hat mit diesem einzigartigen Service enormen Erfolg gehabt. Mehr als 300.000 Menschen profitieren bereits von einer kostengünstigeren Lösung zur Zahnkorrektur.

Nach diesem Erfolg ist SmileDirectClub kürzlich eine Partnerschaft eingegangen mit HP, um seine Reichweite kostengünstiger, personalisierter Zahnkorrekturbehandlungen zu erweitern. Das Unternehmen plant, 49 HP Jet Fusion 3D-Drucksysteme zu installieren, um täglich über 50.000 einzigartige Formen herzustellen. Dies beläuft sich in den nächsten 12 Monaten auf schätzungsweise 20 Millionen Formen – eine enorme Geschäftsmöglichkeit.

Durch die Nutzung der Vorteile der Remote-Zahnglättungsbehandlung und der 3D-Drucktechnologie von HP möchte SmileDirectClub seinen Kunden eine Chance auf ein geraderes Lächeln zu bis zu 60 % geringeren Kosten als bei herkömmlichen unsichtbaren Alignern.

Durchsichtige Aligner direkt in 3D drucken?

Da der Markt für klare Aligner weiter wächst, werden Dentalunternehmen zu Innovationen gedrängt, um wettbewerbsfähig zu bleiben. Eine Möglichkeit, Kosten zu senken und den Betrieb zu verbessern, besteht darin, die Produktion von Alignern auf einen einstufigen Prozess zu reduzieren:den direkten 3D-Druck.

Ein einstufiger Produktionsprozess würde die Investitionskosten der Fabrik senken und den Durchsatz erheblich steigern.

Align Technology, der größte Hersteller von transparenten Alignern, bekannt unter der Marke Invisalign, sagt, dass der direkte 3D-Druck von Alignern ein Bereich ist, in dem sie aktiv arbeiten und in den sie investieren.

Laut einer aktuellen Studie von SmarTech zum Markt des dentalen 3D-Drucks könnte der direkte 3D-Druck von transparenten Alignern unmittelbar bevorstehen.

Die obige Grafik zeigt, dass der Dentalmarkt in den nächsten 5 Jahren einen Wendepunkt für direkt 3D-gedruckte Aligner erreichen wird. Ein Großteil dieses Fortschritts wird der Entwicklung der nächsten Generation dentaler 3D-Drucktechnologien auf Basis von Photopolymerisationstechniken zugeschrieben.

Der 3D-Druck erobert eindeutig die Kieferorthopädiebranche im Sturm. Die Technologie bietet eine kostengünstige und serientaugliche Möglichkeit von Aligner-Formen. Darüber hinaus hat es die Massenanpassung auf ein Niveau gebracht, das in keiner anderen Branche zu sehen war.

Letztendlich werden Fortschritte in der 3D-Drucktechnologie es Kieferorthopäden und Herstellern von transparenten Alignern ermöglichen, Aligner direkt in 3D zu drucken, wodurch Kosten und Durchlaufzeiten gesenkt und gleichzeitig die Qualität der Zahnpflege weiter verbessert werden.

In unserem nächsten Artikel werfen wir einen Blick auf den 3D-Druck in der Medizinbranche und speziell für Implantate. Bleiben Sie dran!