Dental Innovation Award 2023
Kooperationsprojekt "InnoPrintIve" ausgezeichnet
In den letzten 30 Jahren haben sich Komposit-Restaurationen im Seitenzahnbereich etabliert und bewährt. Während es heute Routine ist, einzelne oder wenige Füllungen direkt im Mund herzustellen, ist es für den Patienten und auch den Zahnarzt wesentlich anstrengender, wenn zahlreiche durch Abnutzung zerstörte Zähne rekonstruiert werden müssen. Das Modellieren der anatomischen Form und der korrekten Höhe direkt im Mund erfordert nicht nur nahezu künstlerisches Geschick, sondern nimmt auch relativ viel Zeit in Anspruch. Die Alternative, die Kauflächen im Labor herstellen zu lassen, ist sehr teuer und nicht alle Patienten können sich diese Kosten leisten. Mit dem 3D-Drucker ist es möglich, Füllungen sehr genau (Abweichungen von weniger als 35 µm von der computergenerierten Idealform) außerhalb des Mundes zu drucken. Die Herstellung dieser künstlichen Kauflächen in der Zahnarztpraxis dauert nur 15 bis 20 Minuten. Dabei besteht noch ein zeitliches Optimierungspotential, da es sich bisher um einen Prototypen handelt. Der Drucker basiert weitgehend auf "Open-Source"- oder "Open-Hardware"-Technologien, so dass die Kosten für einen solchen Drucker relativ gering sind, was den 3D-Drucker nicht nur in Industrieländern mit hohem Investitionspotenzial, sondern auch in Ländern mit weniger Ressourcen attraktiv macht.
Das Besondere an dem neu entwickelten 3D-Drucker ist, dass er Kompositmaterialien drucken kann, die mechanisch belastbar sind. Diese Materialeigenschaft wird durch einen hohen Füllgrad der Materialien mit keramischen Füllstoffen erreicht. Nachteilig an diesen guten Eigenschaften ist die hohe Viskosität der Materialien. Die Viskosität kann durch Wärme verringert werden, außerdem hilft mechanische Energie, Wasserstoffbrücken zu lösen. Durch die Kombination von Wärme und Ausnutzung der Thixotropie können die hochviskosen Komposite durch eine sehr dünne Kanüle ausgepresst werden. Die Restaurationen werden Schicht für Schicht aufgetragen und jede Schicht wird während des Druckvorgangs einzeln ausgehärtet. Die fertigen Objekte werden dann mit Hilfe der Dentalklebetechnik auf die Zähne geklebt, um die ursprüngliche Form wiederherzustellen.
Allerdings ist die preisgekrönte Version des 3D-Druckers noch nicht für den klinischen Einsatz geeignet. Es müssen noch zahlreiche Verbesserungen und Optimierungen vorgenommen werden. Derzeit sind die Forscher auf der Suche nach Partnern, mit denen die weitere Entwicklung gemeinsam durchgeführt werden kann.
Stellungnahme von Prof. Dr. Rösch, Fakultät für Informatik der Technischen Hochschule Augsburg, zum Preis
„Aus der interdisziplinären Zusammenarbeit mit der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Kunzelmann sind seit 2007 etliche Abschlussarbeiten, Konferenzbeiträge und Veröffentlichungen in Fachzeitschriften hervorgegangen. Der preisgekrönte 3D-Drucker demonstriert aus meiner Sicht das große Potential aktueller Open-Source-Hardware in Kombination mit freier Software. An dieser Stelle möchte ich mich bei der Hochschule und der Fakultät für Informatik für die Unterstützung durch Forschungsfreisemester und Entlastungsstunden bedanken."