CAD/CAM

CAD/CAM-gestützte Fertigung und moderne Materialien ergeben neue Möglichkeiten

Digital wenn möglich, analog wenn nötig – Teil 2

Ein Beitrag von Ztm. Hans Jürgen Lange, Christian Schuchmann und Friedemann Stang

Themen:  CAD/CAM, CAD/CAM, Ästhetik, Prothetik, Funktion, Keramik

Die Zahntechniker Hans Jürgen Lange, Christian Schuchmann und Friedemann Stang gehen in diesem zweiteiligen Beitrag der Frage nach, ob der Zahntechnik der Umbruch bevorsteht oder sie sich bereits mittendrin befindet. Um dies zu beantworten, zeigen sie anhand eines in ihrem Labor gelösten Patientenfalls, wann und inwieweit die neuen Technologien bei ihnen Anwendung finden. Im ersten Teil beschrieben die Autoren die Konstruktion und Fertigung der CoCr-Unterkonstruktion. Im vorliegenden zweiten Teil werden nun Kronen angefertigt. Die Hochzeit dieser geschliffenen Hybridkeramikkronen mit dem CAD/CAM-gestützt gefertigten Metallgerüst sowie die Fertigstellung der steggetragenen Implantatversorgung schließt den Beitrag ab.

 

 

Was bisher geschah …

Ein 73-jähriger Patient, der im Oberkiefer mit einer schleimhautgetragenen Totalprothese versorgt war, wünschte sich wieder einen freien Gaumen und einen sicheren Sitz der Versorgung. Daher wurde entschieden, ihn mit einer steggetragenen, abnehmbaren, implantatprothetischen Konstruktion zu versorgen. Nachdem der Steg komplett CAD/CAM-gestützt gefertigt worden war, konnte auch der Überwurf aus einer Kobalt-Chrom-Legierung CAD/CAM-gestützt hergestellt werden (gefräst). Der retentive Halt zwischen den beiden Konstruktionen sollte durch drei Preci-Line-Geschiebeelemente sichergestellt werden. Die Umfassung des frontalen Preci-Horix-Geschiebeteils im Überwurf wurde aufgrund des starken Unterschnitts nicht CAD/CAM-gestützt, sondern separat analog gefertigt (vgl. Abb. 21 aus Teil 1, dd 1&2/18, S. 36) und nachträglich stoffschlüssig mittels Laser mit dem Gerüst verbunden (Abb. 23). Im vorliegenden zweiten Teil steht nun die Fertigstellung des herausnehmbaren Zahnersatzes im Fokus. Hierzu muss der metallische Überwurf, die Suprakonstruktion, entsprechend vorbehandelt und mit Zähnen und Zahnfleisch versehen werden. Die Zähne wurden hierfür aus der polychromatischen CAD/CAM-Hybridkeramik Vita Enamic multi­Color (Vita Zahnfabrik) gefertigt. Dadurch sollten eine nachhaltige Abrasionsstabilität und eine hohe Ästhetik gewährleistet werden. Die Fertigung einzelner Kronen sollte zudem eine patientenindividuellere Versorgung ermöglichen.

23 Der stegbasierte Überwurf wurde überwiegend CAD/CAM-gestützt gefertigt. Das Gehäuse für das Preci-Horix-Geschiebeteil in regio 11 und 21 wurde allerdings händisch eingearbeitet

Vorbereitung Für die Verblendung des CoCr-Überwurfs musste dieser zunächst opakert werden. Um einen Verbund zum Opaker und damit indirekt zum Verblend- und Befestigungskomposit zu gewährleisten, wurde die Oberfläche des metallischen Überwurfs entsprechend konditioniert. Für eine mikroretentive Aufrauung wurde die Kobalt-Chrom-Legierung auf der gesamten Oberfläche mit 100 µm Aluminiumoxid bei 2-3 bar Druck gründlich abgestrahlt und anschließend sorgfältig gereinigt. In einem zweiten Schritt konnte mit Signum Metall Bond I + II (Kulzer) der chemische Verbund zum Opaker bewerkstelligt werden.

Als Opaker kam Vita VM LC Opaque Paste zum Einsatz, die mit einem Einwegpinsel in mehreren dünnen Schichten aufgetragen und nach jeder Schicht lichtgehärtet wurde. Mit diesem Arbeitsschritt konnten auch die zirkulären Abschlüsse der später konstruierten Kronen mit dem zahnfarbenen Opaker genau begrenzt werden. Der Rest des Gerüstes wurde entsprechend rosafarben opakert (Abb. 24). Der ausgehärtete Opaker weist eine dünne Sauerstoffinhibitionsschicht auf. Diese sollte man unter normalen Umständen nicht berühren, da sie für einen reaktiven, chemischen Verbund zu den folgenden Verblendkompositschichten essenziell ist. Diese Schicht verleiht dem opakerten Überwurf allerdings eine glänzende und damit reflektierende Oberfläche, was für den geplanten optischen Scan kontraproduktiv gewesen wäre. Aus diesem Grund wurden die opakerten Anteile kurzerhand und vollständig mit 50 µm Aluminiumoxid mattiert. Die so entfernte Haftvermittlerschicht kann nach dem Scannen wieder aufgebracht werden.

24 Nach der Konditionierung der Oberfläche der gefrästen CoCr-Struktur konnte der Überwurf für die rote und weiße Ästhetik opakert werden

Der Scan

Der opakerte Überwurf wurde nun mit einem optischen Scanner digitalisiert. Da der Opaker durch Abstrahlen mattiert worden war, musste praktischerweise auch kein Scanspray mehr aufgebracht werden. Durch mehrere Einzelscans mit einem Lichtstreifenraster entstand ein dreidimensionales, virtuelles Modell des Überwurfs, das in der CAD-Software von allen Seiten betrachtet werden konnte.

Da der Überwurf zuvor bereits in der CAD- Software von exocad anhand des eingescannten Set-ups konstruiert worden war, stand die virtuelle Aufstellung bereits zur Verfügung. Daher wurden die Einzelkronen ebenfalls mit dieser Software konstruiert. So konnte einer der vielen Vorteile der digitalen Prozesskette genutzt werden: Einmal digitalisierte Arbeiten bleiben erhalten und sind für sämtliche Folgeschritte nutzbar. Alle virtuellen Modelle und Konstruktionen des bisherigen digitalen Workflows können dabei unkompliziert von einem Arbeitsprozess in den anderen importiert werden.

Die Konstruktion

Die zuvor mit zahnfarbenem Opaker final definierten Abschlussränder der Kronen wurden im nächsten Schritt wie Präparationsgrenzen gewöhnlicher Kronen angesehen und in der CAD-Software entsprechend festgelegt. Mit wenigen Klicks war schnell jeder einzelne Abschlussrand definiert (Abb. 25). Die Ränder können aber auch jederzeit wieder editiert werden.

Auch die Kronen konnten ganz so, wie man es von den natürlichen Stümpfen gewohnt ist, gestaltet werden. Da es sich auf dem CoCr-Gerüst (Überwurf) um idealisiert konstruierte Stümpfe handelte, gab es keinerlei Grund, etwas Besonderes zu beachten. Die übliche, 1 mm breite Klebefuge für das Befestigungsmaterial wurde beachtet und automatisch von der Software hinzugerechnet. Schlussendlich konnten die anatomischen Kronen auf den idealisiert konstruierten Stümpfen des Überwurfs designt werden (Abb. 26). Die exocad-Konstruktionssoftware schlug uns dafür automatisch eine grobe Aufstellung mit generischen Zahnformen vor. Die menschliche Entscheidung fiel jedoch auf eine Form namens „Ashtoria“, die besser zum Patienten passte. Hierzu wurden die virtuellen Musterzähne an dieselben Positionen geschoben, die sich bei der Konstruktion des Überwurfs aus den dentoalveolären Anteilen des digitalisierten Set-ups ergeben hatten.

25 Mit wenigen Klicks wurden die Abschlussränder der Kronen definiert

26 Die Einzelkronen sollten wie gewohnt auf den idealisierten Stümpfen konstruiert werden. Die Software berechnet automatisch den Platzhalter für das Befestigunsgmaterial

Die okklusalen Kontakte und die Dimensionierung der Zähne selbst dienten dabei der Orientierung. Die Kronenformen wurden dagegen konsequent modifiziert. Die ursprüngliche Aufstellung der Konfektionszähne eins zu eins wiederzugeben, war nie der Plan. Dadurch konnte im gesamten Workflow viel zeitraubende Detailarbeit gespart werden. Die okklusalen Kontaktpunkte der Kronen und die approximalen Kontaktflächen konnten mithilfe der Konstruktionssoftware bequem automatisch optimiert werden. Am Ende wurde jede der zwölf konstruierten Kronen einzeln als STL-Datensatz abgespeichert (Abb. 27).

27 Die zwölf fertig konstruierten Kronen wurden als STL-Datensatz abgespeichert. Als Basis diente die virtuelle Zahnform „Ashtoria“

Der Schleifprozess

Geschliffen wurden die Kronen aus den multi­chromatischen Hybridkeramikblöcken Vita Enamic multiColor (High Translucent) in der Farbe 3M2. Und zwar in einer inLab MC XL Fertigungseinheit von Dentsply Sirona. Die Blöcke sind mit einem integrierten Farbverlauf in sechs feinnuancierten Schichten vom Hals bis zur Schneide versehen (Abb. 28), sodass auch bei monolithischen Kronen ein natürlich wirkendes Ergebnis erzielt werden kann. Vita Enamic multiColor lieferte damit auch ohne Individualisierung ein natürliches Gesamtbild. Bei der virtuellen Positionierung der Kronen im Block ist zu beachten, dass man den Verbinder zum Blockhalter auf der palatinalen Seite platziert. So wird nicht nur das ästhetische Gesamtbild nach vestibulär nicht getrübt, sondern es bleiben auch die Approximalkontakte erhalten.

Die Fertigungseinheit inLab MC XL kam zum Einsatz, da diese mit zwei Werkzeugen paral­lel arbeiten kann. Dadurch reduzierte sich der Schleifprozess auf zirka zehn Minuten pro Krone. Im Nassschleifverfahren wurden somit insgesamt innerhalb von zwei Stunden zwölf Kronen aus den Blöcken herausgearbeitet. Die Wasserkühlung brachte dabei den Vorteil mit sich, dass sämtlicher Schleifstaub rückstandslos fortgespült wurde. Der Filter in der Schleifeinheit sorgt dafür, dass die Rückstände nicht zurück in den Wasserkreislauf gelangen.

Vita Enamic ist aufgrund seiner dualen Netzwerkstruktur, die aus einer porös gesinterten und polymerinfiltrierten Feinstruktur-Feldspatkeramik resultiert, nicht nur extrem kantenstabil, sondern lässt sich im Vergleich zu Glaskeramiken sehr effizient schleifen. Der Verschleiß der Werkzeuge ist dabei minimal, woraus sich automatisch auch wesentlich höhere Standzeiten ergeben. Deshalb können bis zu 100 Blöcke aus der Hybridkeramik Vita Enamic schleiftechnisch bearbeitet werden, ohne dass ein kostspieliger Werkzeugwechsel notwendig wird: Ein Limit, das in diesem Fall nicht ansatzweise erreicht wurde, da für diesen Patientenfall lediglich zwölf Kronen CAD/CAM-gestützt geschliffen werden mussten.

28 Die Hybridkeramik Vita Enamic multiColor verfügt über einen feinnuancierten Farbverlauf in sechs Schichten. Die Transluzenz nimmt dabei nach inzisal zu

Das letzte bisschen Handarbeit

Die fertig geschliffenen Kronen wurden nun per Hand von den Blockhaltern abgetrennt und die Anstiftungen verschliffen. Nach dem Aufpassen aller Kronen auf die Stümpfe des Überwurfs und der abschließenden Politur mit den Gummipolierern aus dem Vita Enamic­ Polishing Set wurde mit der Konditionierung für das Verkleben begonnen. Jede Kroneninnenfläche wurde dazu mit 50 µm Aluminiumoxid bei 1 bis 2 bar abgestrahlt und somit aufgeraut und gereinigt und danach mit 5 %igem Flusssäure-Gel geätzt. Der für den Scanvorgang abgestrahlte Opaker des Überwurfs wurde mit Modelling Liquid benetzt, um einen sicheren Verbund zum Befestigungskomposit zu gewährleisten. Anschließend wurden die Kronen nacheinander mit dem lichthärtenden und fließfähigen Komposit Vita VM LC flow, das normalerweise als direktes Verblendkomposit zum Einsatz kommt, auf den Stümpfen des Überwurfs adhäsiv befestigt. Die Komposit­überschüsse wurden nach dem Aufsetzen der Kronen jeweils penibel entfernt, bevor das Befestigungskomposit in einem Lichthärteofen polymerisiert wurde.

Auch das vestibuläre Lippenschild wurde mit dem Verblendkomposit Vita VM LC flow individualisiert. Das Verblendkomposit ist in fünf verschiedenen Gingivafarben erhältlich und wurde individuell geschichtet. So konnte das mukogingivale Gewebe lebendig reproduziert werden. Das thixotrope Material lässt sich aufgrund seiner Standfestigkeit direkt aus der Spritze applizieren. Mit Modellierinstrument und Pinsel konnte das Material einfach positioniert und modelliert werden. Mithilfe von Zwischenhärtungen entstand Schicht für Schicht eine dreidimensionale, natürlich und patientengerecht wirkende Gingivastruktur, die im Lichthärteofen final ausgehärtet wurde.

Um eine retentive Oberfläche für Charakterisierungen an den Kauflächen zu schaffen, wurden die aufgeklebten Einzelkronen aus Vita Enamic multiColor mit 50 µm Al2O3 abgestrahlt. Hierfür kamen die lichthärtenden Malfarben GC Optiglaze Color (GC) zum Einsatz. Abschließend wurde eine hauchdünne Schicht Glanzversiegelung über den gesamten Kunststoff gezogen und im Lichthärteofen auspolymerisiert. Dadurch konnten die gesamten Oberflächen homogen geglättet und etwaige Porositäten verschlossen werden. Die fertige Arbeit wirkte schon außerhalb des Munds sehr natürlich und lebendig (Abb. 29 bis 32).

29 Die aus Vita Enamic multiColor geschliffenen Kronen wurden adhäsiv auf den Stümpfen des gefrästen CoCr-Überwurfs befestigt

30 Die herausnehmbare Arbeit von basal vor der Individualisierung des vestibulären Lippenschilds

31 Der Farbverlauf der hybridkeramischen, monolithischen Kronen wirkt sehr natürlich

32 Die nach inzisal zunehmende Transluzenz der Zähne sorgt für eine lebendige Wirkung

Intraoral kamen der natürliche Schichtverlauf und die nach inzisal zunehmende Transluzenz der aus den Vita Enamic multiColor geschliffenen Hybridkeramikzähne zur Geltung. Die steggetragene Implantatprothese fügte sich gut in das Gesicht des Patienten ein. Der Patient zeigte sich mit dem Tragekomfort und der Ästhetik der neuen Arbeit zufrieden (Abb. 33 bis 37).

33 Die Lateralansicht zeigt die natürliche Oberflächentextur und Form der mittleren Inzisiven

34 Die neue Bezahnung im Oberkiefer harmoniert mit dem Verlauf der Oberlippe

35 Intraoral zeigten die hybridkeramischen Kronen aus dem multichromatischen Vita Enamic multiColor ein lebendiges Farb- und Lichtspiel

36 Aus der Okklusalansicht wird die detailgetreue Fertigung der Bezahnung und die leicht individualisierten Fissuren im Prämolarenbereich deutlich

37 Der Patient war mit der Neuversorgung höchst zufrieden

Fazit

Der Patient konnte mit einer herausnehmbaren, stegretinierten Prothese versorgt werden. Das ist im Grunde nichts Besonderes. Da bei der CAD/CAM-gestützten Konstruktion des Überwurfs jedoch idealisierte Stümpfe angelegt wurden, konnte anstatt auf Konfektionszähne aus PMMA oder Komposit auf individuell CAD/CAM-gestützt gefertigte Hybridkeramik-Kronen aus Vita Enamic multiColor zurückgegriffen werden. Daraus ergaben sich mehrere Vorteile. Zum einen sollte die höhere Abrasionsstabilität des CAD/CAM-Materials für noch langlebigere, okklusale Verhältnisse sorgen. Zudem ist der digitale Workflow bei anfallenden Reparaturen von Vorteil, da die Datensätze der Kronen im Labor vorhanden und dort jederzeit abrufbar sind. So kann etwa im Falle einer Zahnfraktur, die beispielsweise durch eine Unachtsamkeit bei der extraoralen Reinigung der Prothese auftreten kann, quasi per Knopfdruck und innerhalb kürzester Zeit ein Ersatzzahn neu ausgeschliffen und wieder in die Gesamtkonstruktion integriert werden. Das vereinfacht den Umgang mit solchen Notfallsituationen und gibt vor allem dem Patienten die Sicherheit, zeitnah wieder optimal versorgt zu sein. Ein Anruf im Labor genügt und die Schleifmaschine kann gestartet werden.

Wie sich aber auch im vorliegenden Fall gezeigt hat, gibt es immer wieder Fälle und Situationen, die sich mit den konventionellen CAD/CAM-Arbeitsmethoden noch nicht komplett lösen lassen. Die große Kunst des Zahntechnikers ist es hier, sein handwerkliches Können da einzusetzen, wo die digitale Fertigung an ihre Grenzen stößt. Oft tendiert der alteingesessene Techniker noch immer dazu, jede kleine digitale Hürde, auf die er im relativ jungen Kosmos der digitalen Zahntechnik stößt, kurzerhand auf gewohnte Weise analog zu umgehen. Es macht sich nach unseren Erfahrungen jedoch auf lange Sicht bezahlt, die Grenzen der digitalen Zahntechnik neugierig auszuloten und die Zeit zu investieren, jeden noch so banal wirkenden kleinen Arbeitsschritt softwareseitig zu implementieren.

Denn wenn alle möglichen digitalen Fertigungsschritte nach und nach fest im alltäglichen Gebrauch des Anwenders verankert werden, kann man sich immer mehr auf sein CAD/CAM-System als vollwertige Alternative stützen. Kostbare Zeit und handwerkliches Geschick kann man dann gezielt in die Ar­beits­schritte investieren, die im digitalen Workflow noch nicht lösbar sind. Nur wer also analoge und digitale Arbeitsmethoden vollständig versteht, kann diese beiden Fertigungswege am Ende auch sinnvoll, effektiv und letztendlich wertschöpfend miteinander kombinieren.

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