Vom Fräszentrum zum „Druckzentrum“

Schnelle Umsetzung am CAD/CAM-Arbeitsplatz: Henry Müller konstruiert den Zahnersatz mit der Software DentalDesigner.
18. Januar 2013
Vom Fräszentrum zum „Druckzentrum“
Über den Einsatz von generativen Techniken zur Zahnersatzfertigung in einer effektiven Prozesskette

Zahnersatz „Made in Germany“, also in Top-Qualität, und dies noch preisgünstig, das scheint auf den ersten Blick ein Widerspruch in sich zu sein. Die Laufer Zahntechnik GmbH in Mannheim schafft diesen Spagat mithilfe einer neuen Ausrichtung der Prozesskette. Andreas Laufer, Geschäftsführer des Unternehmens, gibt einen Einblick in die Aufgaben und Weichenstellungen eines Serviceunternehmens für die Zahnarztpraxis.

Bei der Zahnersatzherstellung gibt es konventionelle Techniken wie formgebundenes Gießen oder Fräsen aus dem vollen Werkstück, wobei das Fräsen derzeit die größte Bedeutung hat. Diese Fertigungsmethoden haben qualitative Schwächen, brauchen ihre Zeit, aber vor allem sind sie bezogen auf die Stückkosten tendenziell teuer. Eine gefräste Einheit liegt bei knapp 20 Euro. Laut Laufer kann sein Dentallabor die gleiche generativ gefertigte Einheit für 9,90 Euro anbieten. Wie kann sich das rechnen?

Zauberwort: Laserschmelzen
Laufer beschäftigte sich bereits Ende der 1990-er Jahre mit der CAD/CAM-Technologie, zunächst im Bereich Fräsen. 2003 weckte die generative Metall-Laserschmelztechnik sein Interesse. Zu diesem Zeitpunkt ein völlig neuer Fertigungsansatz, dessen Charme der Zahntechnikermeister frühzeitig erkannte: „Die Möglichkeit, von einer handwerklichen Fertigung auf einen industriellen Maßstab überzugehen, war nun machbar“, sagt Laufer heute. Diese Technik, damals noch in den Kinderschuhen, versprach mit der werkzeuglosen Fertigung ein hohes Maß an Wirtschaftlichkeit unter Berücksichtigung der Kosten für Mitarbeiter, Materialverbrauch und Maschinen. Zudem konnte der Auftragsdurchlauf, zeitlich gesehen, von der Auftragsannahme bis zur Auslieferung an den Zahnarzt drastisch verkürzt werden. Generativer Aufbau bedeutet für Laufer auch weniger Nachbearbeitungsaufwand, beste Qualität bei hoher Präzision, Dichte und Passung sowie höhere Gestaltungsfreiheit. Heute arbeitet sein Dentallabor mit Lasercusing-Anlagen des Typs Mlab cusing von Concept Laser aus Lichtenfels. Der Blick über den Tellerrand und der Mut die Fertigung industriell auszurichten, hat sich für Laufer ausgezahlt.

Fortschritte bei der Lernkurve
Als Pionier dieser Technik für das Dentallabor optimierte Laufer die internen Prozesse kontinuierlich, um so kostengünstig wie möglich produzieren zu können. Beispielsweise stellt man heute seine Bauplatten für das Lasercusing selbst her. „Dies erlaubt“, so Laufer, „eine Mehrwegverwendung mit langem Lebenszyklus von bis zu 40 Einsatzzyklen.“ Ein weiterer technischer Fortschritt ergab sich aus der Weiterentwicklung der CAMbridge-Software. Dieses Programm erlaubt beispielsweise die automatische Supportgenerierung und Positionierung der Kronen und Brücken auf der Bauplatte. Hierbei platziert das Programm den zu fertigenden Zahnersatz vollautomatisch, um eine höchstmögliche Packungsdichte auf der Bauplatte zu erreichen. „Die Datenaufbereitung kann einfach und bequem durchgeführt werden. Das spart Zeit und Geld. Die Technik ist inzwischen den Kinderschuhen entwachsen. Heute kann ein Dentallabor die nötige Einarbeitung in diese CAD/CAM-Technik binnen weniger Wochen erfolgreich absolvieren“, so Laufer. Perspektivisch, so seine Meinung, arbeite die Zeit spürbar für die inzwischen ausgereifte Technik.


Lasercusing
Das Lasercusing-Verfahren wurde maßgeblich am Fraunhofer-Institut für Lasertechnik entwickelt. Im Zuge der weiteren Prozess- und Anlagenentwicklung wurden von den verschiedenen Maschinenherstellern unterschiedliche Namen für das beschriebene Verfahrensprinzip geprägt. Für das Laserschmelzen werden folgende Namen synonym verwendet:
• Lasercusing – Laserschmelzen mit Metallen
• Generatives Metall-Laserschmelzen
• Additives Metall-Laserschmelzen
• Selective Laser Melting (SLM)
• Direct Metal Laser Sintering (DMLS)


Paradigmenwechsel zur industriellen Fertigung
Die Umstellung auf Lasercusing hat sich für Laufer gelohnt. Sein Ziel war von Anfang an, die handwerkliche Herstellung in eine industrielle Produktion zu transformieren. Bei der generativen Fertigung werden durchschnittlich 80 Einheiten pro Tag zeitgleich auf einer Bauplatte gefertigt. In der Losgröße liegen die Kostenvorteile des Verfahrens. Auch können die Arbeitskosten signifikant gesenkt werden: Statt sechs bis sieben Zahntechnikern für eine komplett konventionelle Gießfertigung arbeiten nun vier Mitarbeiter für die gleiche Ausbringungsmenge mit dem generativen Metall-Laserschmelzen.

Die Fertigung über Nacht beschleunigt nicht nur die technische Produktionszeit selbst, sondern bildet eine enorme Zeitersparnis für den Zahnarzt: Er kann vormittags einen Abdruck vom Patienten nehmen und an das Labor senden. Das Gipsmodell wird am gleichen Tag erstellt, eingescannt und der Zahnersatz konstruiert. Gegen Ende des Arbeitstags wird der aufbereitete Baujob auf der Mlab-cusing-Anlage gestartet. Die Fertigung erfolgt vollautomatisch. Am nächsten Morgen werden die Zahnersatzteile einer Wärmebehandlung unterzogen und von der Bauplatte abgetrennt. Dann erfolgt die Nacharbeit der einzelnen Arbeiten. Hierbei werden die Supportstrukturen mit der Hand abgebrochen, und der Zahnersatz mit einem Handstück überarbeitet. Nach etwa zwei bis drei Minuten ist die Arbeit versandfertig beziehungsweise kann hausintern verblendet werden. Diesen zeitsparenden Durchlauf wissen Zahnärzte und Patienten zu schätzen.

Zukunft im Blick
Die bisherigen Möglichkeiten haben bei Laufer gezeigt, dass es möglich ist, hohe Qualität gepaart mit Geschwindigkeit am Standort Deutschland zu realisieren. Laufer sieht aber noch zahlreiche Möglichkeiten, die Prozesskette zu verbessern. Zentraler Punkt ist das Generieren der Daten über einen Intraoralscanner beim Zahnarzt mit anschließendem Druck eines Kunststoffmodells. Warum, so Laufer, sollte es nicht möglich sein, das klassische Gipsmodell durch ein gedrucktes Kunststoffmodell zu ersetzen? Denn so könnte man zwei Arbeiten parallel ausführen: den Druck des Modells zur Kontrolle der Passung und die Konstruktion des Zahnersatzes. „Dies würde den Auftragsdurchlauf nochmals um einiges beschleunigen“, so Laufer. „Morgens scannen und direkt am nächsten Tag den Zahnersatz einpassen.“

Auch bei den Materialien sieht Laufer wichtige Veränderungen. Statt, wie aktuell, eine metallische Basis mit Keramik zu veredeln, werden zukünftig hochfeste Vollkunststofflösungen möglich sein, deren Verarbeitung ebenso generativ mittels Laserschmelzen erfolgen wird. Der eingeschlagene Weg von Prozessoptimierung, Verbesserung der Prozesskette und der industrielle Ansatz auf Basis der generativen Fertigung lassen einen klaren Wachstumspfad erkennen. Rund 500 Zahnarztpraxen zählt Laufer mittlerweile zu seinem Kundenkreis.
Guido Radig, Bergkirchen

 


Interview
Laufer Zahntechnik als Servicepartner des Zahnarztes

 

? Ist der generative Ansatz mit Lasercusing nicht eine kleine Revolution für die Zahntechnik?
Andreas Laufer: Auf jeden Fall. Wir müssen allerdings auch die Marktstruktur der Zahntechniklabore sehen: Diese sind überwiegend sehr kleine Einheiten mit bis zu 15 Mitarbeitern, für die die Investitionskosten in eine Lasercusing-Anlage eine Hürde darstellen kann. Oft bleibt nur der Weg, sich einen Lohnfertiger zu suchen. Das mittlere Marktsegment der Betriebsgrößen ist überschaubar aufgestellt, und große Labore, die 30 bis 50 Mitarbeiter einsetzen, werden die Investitionen leichter amortisieren können. Eine zentrale Frage wäre dann, ob sich die Investition in eine Lasercusing-Anlage mit größerem Bauraum lohnt. Ich persönlich sehe eher Vorteile durch mehrere kleine Mlab-cusing-Anlagen auf dem Niveau der heutigen Bauraumgrößen. Mit bis zu 80 Teilen auf einer Bauplatte sind es derzeit schon viele Aufträge, die zeitgleich produziert werden. Hier scheint es bei einer Expansion vernünftig, mehrere Anlagen zu betreiben. Das ist flexibler für den Auftragsdurchlauf, begrenzt das Investitionsvolumen, und man kann stufenweise den Maschinenpark technologisch anpassen.

 

? Bedeuten diese Effekte nicht auch, dass der Markt sich zukünftig ausdünnt?
Laufer: Tendenziell ja. Allerdings sind die Margen derzeit noch auskömmlich für alle Unternehmensgrößen. Die Forderung nach mehr Geschwindigkeit wird sich dessen ungeachtet aber fortsetzen. Für den Zahnarzt wird es zukünftig interessanter, alles aus einer Hand zu bekommen. Zudem werden sich durch das Scannen des Gebisses in der Zahnpraxis neue Potenziale auftun. Ziel wäre hier eine reine Datenmigration zum Labor ohne klassische Abdrücke. Dies setzt eine praxistaugliche Intraoralscan-Technologie voraus, die für die einzelne Praxis auch noch bezahlbar sein muss. Vor allem aber müssen die Intraoralscanner „systemoffen“ sein. Geschlossene Lösungen einzelner Anbieter würden die Prozesskette behindern, und den Zahnarzt in der Wahl des Servicepartners isolieren. Alle Nachfrager dürften, gerade unter preislichen Aspekten, klar an offenen Lösungen interessiert sein.

 

? Auf der Materialseite tut sich auch einiges. Immer neue Legierungen kommen auf den Markt. Wie sehen Sie diese Entwicklung?
Laufer: Besonders wichtig ist die Qualität des Werkstoffs. Hier bietet Concept Laser dem Kunden mit dem CoCr-Werkstoff Remanium star CL ein klinisch bewährtes und qualitativ hochwertiges Medizinprodukt. Das Material lässt sich hervorragend verarbeiten. Die hohe Festigkeit und die Elastizität der CoCr-Legierung ergibt beim Lasercusing-Verfahren deutlich bessere Lebenszyklen als beim konventionellen Guss. Das ist für Zahnarzt, Patient und Krankenkassen gleichermaßen relevant. Mit diesem Material sind wir sehr zufrieden. Schauen wir aber auf die Verblendung der Oberflächen mit keramischen Materialien, so kann man weiterdenken und sich hochfeste Kunststoffe vorstellen. Diese Vollkunststofflösungen könnten zukünftig komplett generativ als Ein-Stufen-Prozesse aufgebaut werden und auch Anwendung in der Implantologie finden. Dieser „Brückenschlag“ wird eine wichtige Aufgabe der nächsten Dekade sein und ein neues anwendungstechnisches Niveau bringen.

 

? Welche weiteren Entwicklungen sehen Sie auf sich zukommen?
Laufer: Der Kostendruck und die Forderung nach mehr Geschwindigkeit werden auch in Zukunft die Motoren der Entwicklung sein. Mittelfristig führt daher kein Weg an generativen Techniken vorbei. Hier liegen alle Schlüssel zur Prozessoptimierung auf industriellem Niveau. Das Dentallabor wird zukünftig nicht mehr aus dem Vollen fräsen oder gießen, es wird zum „Druckzentrum“, wie ich es nenne. Der industrielle Ansatz des Konzepts wird über die Stückkosten alle althergebrachten, rein handwerklichen Techniken auf den Prüfstand zwingen. Fest steht nur: In puncto Qualität und Materialeigenschaften werden Zahnärzte und Zahntechniker keine Abstriche machen, denn es geht um Lebensqualität und Langlebigkeit.