In fünf Schritten zum passgenauen Steg - CAD/CAM-Technologie
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IMPLANTOLOGIE
CAD/CAM-Technologie
In fünf Schritten zum
passgenauen Steg
Josef Schweiger, PD. Dr. Florian Beuer, Martin Huber B. Sc., Dr. Michael Stimmelmayr
Das Anfertigen von spannungsfreien und passgenauen Stegen war in der Zahntechnik bisher eine
große Herausforderung und meist mit hohem Aufwand verbunden. Mit moderner CAD/CAM-Technolo-
gie ist es inzwischen möglich, hier präzise Ergebnisse zu erzielen – vorausgesetzt, im Workflow wer-
den fünf Schritte eingehalten.
Indizes: CAD/CAM-Fertigung, digitaler Workflow, Scanabutments, Stegversorgung
Die Versorgung des unbezahnten Unterkiefers stellt len [3,7]. Um diese Präzision erreichen zu können,
eine der großen Herausforderungen für den Zahn- müssen sowohl in der zahnärztlichen Praxis, im
arzt und Zahntechniker dar [2]. Der Einsatz von Im- zahntechnischen Labor und im CAD/CAM-Ferti-
plantaten zur stabilen Verankerung der Unterkiefer- gungszentrum eine Reihe von grundsätzlichen Vor-
prothese bietet hier sicherlich gute Möglichkeiten. gaben beachtet werden. Wichtig sind dabei fol-
Mittlerweile werden verschiedene Ansätze genutzt, gende fünf Schritte im Workflow:
wobei deren Einsatz einerseits von den anatomi-
schen Gegebenheiten aber auch von den finanziel- 1. Die Abformung der Implantatpfosten in der
len Möglichkeiten des Patienten abhängen. Eine zahnärztlichen Praxis
kostengünstige, implantatgestützte Lösung bietet 2. Die Kieferrelationsbestimmung
hier die Verwendung von zwei Implantaten im Be- 3. Der Scankörper (= Scanbody = Scanpfosten) und
reich der 3-er, die mit zwei Locatoren oder zwei das 3D-Matching
Kugelknopfankern versehen werden [8]. Stegreti- 4. Die optische dreidimensionale Vermessung
nierte Versorgungen zeigen einen höheren Herstel- 5. Die 5-Achs HSC-Bearbeitung
lungsaufwand, da diese im Unterkiefer idealerweise
auf vier intraforaminär gesetzten Implantaten gefer- Um die Folgen der stets vorhandenen Fehleraddi-
tigt werden. In der Vergangenheit wurden derartige tion zu minimieren, ist es wichtig, die Einzelfehler
Stege entweder aus konfektionierten Einzelteilen dieser fünf Schritte so klein wie möglich zu halten.
zusammengeschweißt beziehungsweise gelötet, Die Wahrscheinlichkeit, dass nachfolgende Fehler
oder als Steggeschiebe im Einstückguss gefertigt. einen vorausgegangenen Fehler kompensieren, ist
Die Herausforderung für den Zahntechniker be- sehr gering, insbesondere dann, wenn mehrere Be-
stand in der spannungsfreien Passung, die meist nur arbeitungsschritte aufeinander folgen.
mit einem erheblichen Aufwand zu erreichen war
[1]. Oftmals musste der Steg wieder auseinanderge-
1. Die Abformung: geschlossen und offen
schnitten und erneut gelasert oder gelötet werden.
Deshalb wurden Versorgungen mit Kugelknopf kombiniert
oder Locatoren den stegretinierten Unterkieferver- Die Basis des präzisen implantatgetragenen Steges
sorgungen in der Vergangenheit vorgezogen. bildet die Abformung der Mundsituation in zwei
Schritten (Abb. 1). In der ersten Sitzung wird dabei
Der Einsatz der CAD/CAM-Technologie bietet in- mit einem Konfektionsabformlöffel geschlossen
zwischen die Möglichkeit, passgenaue und span- abgeformt („gesnapte“ Abformung) (Abb. 2 bis 4).
nungsfreie Primärstege auf Implantaten herzustel- Beim zweiten Termin wird ein individueller Löffel
270 Z Oral Implant, © 8. Jahrgang 4/12IMPLANTOLOGIE
Abb. 1
Die Ausgangsituation:
Unterkiefer mit vier intra-
foraminär gesetzten
Implantaten
Abb. 2 bis 4
Vorbereitung für die
geschlossene („gesnapte“)
Primärabformung, welche
mit einem Konfektions-
abformlöffel erfolgt
Abb. 5 bis 7 Die Verblockung der Abformpfosten mittels Modellier-
kunststoff für die verschraubte Sekundärabformung erfolgt auf dem
Primärmodell. Die Einzelsegmente werden mittels einer dünnen
Trennscheibe separiert
zusammen mit verschraubten Abformpfosten ein- Abformposten mithilfe von Modellierkunststoff
gesetzt. Nach der ersten Abformung erfolgt im (Abb. 8 bis 10). Da die Spalten zwischen den
zahntechnischen Labor die Herstellung des Im- einzelnen Segmenten auf den verschraubten Ab-
plantat-Primärmodells, auf dem eine Verblockung formpfosten sehr gering sind, wirkt sich eine even-
der Abformpfosten für die Sekundärabformung mit- tuelle Polymerisationsschrumpfung nicht auf die
tels Modellierkunststoff folgt (Abb. 5 bis 7). Diese Genauigkeit der Verblockung aus [9]. Die Se-
Verblockung wird nach dem Aushärten mit einer kundärabformung über die Verblockung erfolgt
feinen Trennscheibe separiert, sodass vor der mithilfe eines offenen, individuellen Abformlöffels
Sekundärabformung jeder Abformpfosten (mit (Abb. 11). Bei diesem Vorgehen ist erfahrungs-
Verblockungsanteil) separat auf die Implantate im gemäß auch bei stark divergierenden Pfeilern eine
Mund aufgeschraubt werden kann. Danach erfolgt exakte Positionsgenauigkeit der Implantatpfosten
die intraorale Verblockung aller verschraubten gegeben [5]. Die Abformungen sollten erst nach der
Z Oral Implant, © 8. Jahrgang 4/12 271IMPLANTOLOGIE
Abb. 8 bis 11
Intraorale Verblockung mit
Modellierkunststoff und
Abformung mit einem indi-
viduellen Abformlöffel
Abb. 12 bis 16
Es hat sich bewährt, Kunst-
stoffbasen herzustellen, die
mit den Implantaten im
Modell verschraubt werden
können
Rückstellphase des Abformmaterials ausgegossen können (Abb. 12 bis 16). Falls die einzelnen
werden. Hierbei sind die Angaben der Hersteller zu Implantate stark divergieren, können auch wenige
beachten [6]. Implantate, die die gleiche Einschubrichtung
aufweisen, für die Verschraubung verwendet wer-
2. Die Kieferrelationsbestimmung den. Als Gegenlager in den Kunststoffbasen können
eingekürzte Abformposten verwendet werden. Das
Es hat sich als äußerst hilfreich erwiesen, für die gewährleistet den präzisen Sitz der Bissschablone
Bissnahme, aber auch für die spätere Wachs- und der Wachsaufstellung (Abb. 17 und 18). Damit
aufstellung, Kunststoffbasen herzustellen, die mit ist die Grundlage für eine exakte Dimensionierung
den Implantaten im Modell verschraubt werden des CAD/ CAM-Implantatstegs gegeben.
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Abb. 17 und 18 Passgenauer Sitz der Wachsaufstellung auf dem Meistermodell
Abb. 19 und 20 Scankörper der Firma CADstar, welcher sowohl eine patentierte Geometrie als auch eine patentierte Oberflächenbeschich-
tung aufweist
3. Der Scankörper und das 3D-Matching
Die Gestaltung der Scankörper sowie das für die okklusalen Position des Scanabutments in Z-Rich-
Scankörper verwendete Material, bilden eine we- tung schwierig (Abb. 21).
sentliche Schlüsselstelle zum passgenauen CAD/
CAM-Implantatsteg. Dazu wurde von der Firma Der neu entwickelte Scankörper bietet durch seine
CAD-Star ein spezieller Scankörper entwickelt, der spezielle Außengeometrie eine verbesserte Grund-
sowohl eine patentierte Geometrie als auch eine lage für die nachfolgenden mathematischen Mat-
patentierte Oberflächenbeschichtung aufweist [10] ching-Algorithmen. Die Geometrie des Scanabut-
(Abb. 19 und 20). ments, wurde unter Berücksichtigung der Iterated-
closest-point Algorithmus-Theorie entwickelt und
Ein Scanabutment sollte folgende Anforderungen garantiert damit ein wesentlich exakteres Matching-
erfüllen: Ergebnis. Die Scanabutments sind in Z-Richtung
· Formstabilität des Materials strukturiert. Messpunkte in den oberen Bereichen
· diffuse Oberflächenstruktur der Kugeln (als Detailansicht A in Abb. 22 gekenn-
· keine scharfen Kanten zeichnet) erlauben es den Kugeln beim Matching
· Rotationsschutz für Einzelzahnrestaurationen nicht, nach okklusal auszuweichen, ohne dass das
· hohe Diversität an Oberflächennormalen Fehlermaß im Fit-Algorithmus reagiert.
Messungen des Herstellers zeigen eine gemittelte
Auf eine hohe Diversität an Oberflächennormalen Positionsgenauigkeit von 16 µm und eine Rotati-
zur Unterstützung von Fit-Algorithmen wurde bis- onsgenauigkeit von 0,13 Grad (Abb. 23).
her wenig Rücksicht genommen. Gewöhnlich kom-
men kegelförmige Scanabutments zum Einsatz. 4. Die optische dreidimensionale Vermessung
Diese weisen die Form eines Stumpfes mit einem
Kegelwinkel von 87 Grad auf. Weil die Geometrie Die Genauigkeit der dreidimensionalen Erfassung
der Scanabutments in okklusaler Richtung keine der Scanabutments sowie der gesamten Spannweite
Struktur aufweist, ist die genaue Lokalisierung der des Kiefermodells spielen eine wesentliche Rolle in
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Abb. 21 Beim Einsatz kegelförmiger Scanabutments ist das Daten- Abb. 22 Die Scanabutments sind in Z-Richtung strukturiert, sodass
satzmatching zwischen dem Scandatensatz des Scanabutments und ein exaktes Datensatz-Matching in allen drei Raumrichtungen mög-
dem in der Software hinterlegten Datensatz des Scanabutments in Z- lich ist
Richtung sehr schwierig
Abb. 23 Messungen des Herstellers zeigen eine gemittelte Positions- Abb. 24 und 25 Streifenweißlichtscanner, wie beispielsweise der CS1-Scanner von CADstar, arbei-
genauigkeit von 16 µm und eine Rotationsgenauigkeit von ten mit großen Messfeldern (vier Scanfelder für einen Gesamtkiefer), sodass Matchingfehler nur ge-
0,13 Grad ringfügig seriell addiert werden
Abb. 26 bis 28 Die CAD-Konstruktion des implantatgetragenen Stegs
der Präzisionsanalyse dieses Workflows. Streifen- CNC-Fräsmaschine. Aus den mittels CAD
weißlichtscanner (Abb. 24) bieten hier gegenüber erzeugten Stegkonstruktionen (Abb. 26 bis 28)
Scannern mit Laserlichtschnittverfahren den Vor- werden mithilfe der CAM-Software die Fräs-
teil, dass große Messfelder möglich sind (Abb. 25). bahnen berechnet. Da in der Regel die Einschub-
Damit addieren sich die Matchingfehler nur gering- achse des Steges von den Achsen der Implantate
fügig. Allerdings dauert beim Streifenweißlichtver- abweicht, ist die Verwendung von 5-Achs-Fräs-
fahren der Scanvorgang etwas länger, zudem ist die maschinen notwendig (Abb. 29). Dabei sollten
eingesetzte Technologie aufwändiger. ausreichende Maschinenverfahrwege in den Li-
nearachsen sowie genügend große Schwenkbe-
5. Die 5-Achs HSC-Bearbeitung reiche in den Rotationsachsen vorhanden sein.
Nur so können auch schwierige Achslagen der
Einen wesentlichen Aspekt bei der Herstellung Implantate in die Stegkonstruktion umgesetzt
von CAD/CAM-gefertigten Stegen bildet die werden.
274 Z Oral Implant, © 8. Jahrgang 4/12IMPLANTOLOGIE
Abb. 29 Aufgrund des Unterschiedes zwischen der Stegeinschub- Abb. 30 Verschleiß an der Schneide eines Kugelradiusfräsers: Die
achse und den Implantatachsen ist die Bearbeitung mit einer 5-Achs- unterschiedlichen Abnützungen der Schneidgeometrien der Fräser
Maschine notwendig sollten durch ein intelligentes Vermessungssystem während des Fräs-
prozesses kontinuierlich erfasst werden
Abb. 31 und 32 Der fertig polierte CAD/CAM-gefertigte Implantatsteg sitzt spannungsfrei auf dem Meistermodell
Die Steifigkeit einer Maschine entsteht nicht nur dustrielle HSC-Bearbeitungszentren zeigen sehr
durch die hohe Masse, sondern vor allem durch die hohe Genauigkeiten in den Linear- und Rotations-
richtige Verteilung: Ideal ist eine schwere, hoch- achsen. Hochpräzise Werkzeugaufnahmen, wie bei-
steife Auslegung aller starren Massen und eine Op- spielsweise das Tribos-System, ermöglichen ein
timierung von Masse und Steifigkeit der bewegten Einspannen der Werkzeuge mit hoher Rundlaufge-
Bauteile. Zudem sollten die Führungen ausreichend nauigkeit. Folgende Werte können für 5-Achs-
dimensioniert sein: Rollenführungen sind beispiels- HSC-Bearbeitungsmaschinen als Richtgröße ange-
weise deutlich steifer als Kugelführungen. Ein Li- geben werden:
nearmotor verbindet im Idealfall Steifigkeit und
Dynamik mit geringen Betriebskosten. Hohe Zer- +/- 2µm Toleranz in der CAM-Software
spankräfte und starke Brems- und Beschleuni- +/- 1µm Positionsgenauigkeit der Achsen
gungswege belasten die Maschine. Je stärker die +/- 6µm Gesamtmaschinengenauigkeit
Belastung, desto höher muss die Steifigkeit der Ma- +/- 3µm Werkzeugtoleranz
schine sein. Fehlt diese Steifigkeit, kann sich die
Maschine verbiegen und verliert an Genauigkeit. Aus den angegebenen Werten resultiert eine Ge-
Zudem entstehen Schwingungen, die die Lebens- samtgenauigkeit von +/- 12µm für die CNC-Bear-
dauer und Zerspanleistung der Werkzeuge drama- beitung.
tisch reduzieren können (Abb. 30).
Schlussfolgerungen
Die HSC-Bearbeitung (= High Speed Cutting =
Hochgeschwindigkeitsbearbeitung) bietet den we- Die Herstellung von passgenauen, passiv sitzenden
sentlichen Vorteil, dass beim Fräsvorgang die ent- Stegkonstruktionen auf Implantaten (Abb. 31 bis
stehende Wärme mit dem Frässpan abgeführt wird, 35) mittels CAD/CAM-Verfahren funktioniert nur
sodass weder das Werkstück noch der Fräser über- dann präzise und zuverlässig, wenn alle beschriebe-
hitzt werden. Aufgrund der hohen Umfangsge- nen Schritte des Workflows exakt eingehalten wer-
schwindigkeiten des Fräsers ist die Geschwindig- den [4]. Kompromisse in nur einem Schritt können
keit der Wärmeabfuhr über den wegfliegenden zu einem Ausfall des Gesamtergebnisses führen.
Span größer als die Wärmeleitgeschwindigkeit. In- Die Wahrscheinlichkeit, dass sich die Fehler aus
Z Oral Implant, © 8. Jahrgang 4/12 275IMPLANTOLOGIE
Abb. 33 Der Sekundärsteg auf dem Meistermodell Abb. 34 Um die Haltekraft der Stegkonstruktion steu- Abb. 35 Die Einprobe des Steges im Mund zeigt einen
ern zu können, wurden je zwei vertikale und zwei hori- spanungsfreien Sitz sowohl der Primär- als auch Sekun-
zontale Friktionselemente eingebaut därkonstruktion
Abb. 36 und 37 Die fertige Arbeit
PRODUKTLISTE
INDIKATION NAME HERSTELLER/VERTRIEB
Abformmaterial Impregum 3M Espe
Fertigungszentrum CADstar CADstar
Implantatsystem Bone Level Straumann
Implantatsystem Xive Dentsply Implants
Scankörper Starcone CADstar
Scanner CS1 CADstar
Abb. 38 Das postoperative Röntgenbild
Stegmaterial CADstarTitan 5-ELI CADstar
den Einzelschritten seriell aufaddieren ist um ein ABSTRACT
Vielfaches höher, als die Wahrscheinlichkeit, dass
The fabrication of bars with a precise passive fit has always been a great
sich die Fehler zufällig gegenseitig aufheben. So-
challenge to dental technicians, usually also associated with high costs. Ad-
wohl der Zahnarzt, als auch der Zahntechniker und
vanced CAD/CAM technology now gives us the opportunity to obtain
insbesondere das Fertigungszentrum müssen auf-
highly accurate results. To reliably and accurately produce precision-fitting,
einander eingespielt sein und die jeweiligen
passively seated, implant- and bar-supported restorations using CAD/CAM
Schritte präzise im Workflow ausführen. Dann ge-
methods, each step of the workflow must be performed meticulously and in
lingt es, exakt passende, implantatgestützte Stege
the right order. Compromising just one little step may utterly compromise the
mit einem überschaubaren Aufwand anzufertigen.
overall outcome. The probability that random errors accumulate from step to
■ step is many times greater than the probability that they cancel each other’s
effects. Both the dentist and the dental technician – and especially the pro-
KORRESPONDENZADRESSE duction centre – must be finely attuned to each other and execute all steps of
Josef Schweiger, PD Dr. Florian Beuer the workflow to perfection. Once this is ensured, implant-supported bridges
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IMPLANTOLOGIE
VITA
Josef Schweiger
Josef Schweiger absolvierte
1988 die Ausbildung zum Zahn-
techniker und war von 1989 bis
1999 bei verschiedenen Dental-
labors tätig. Seit 1999 ist er Lei-
ter des zahntechnischen Labors
an der Poliklinik für Zahnärztli-
che Prothetik der Ludwig-Maximi-
lians-Universität München (LMU). Josef Schweiger begleitet
mehrere Studien zu vollkeramischen Systemen im Bereich
der Glaskeramiken sowie der oxidischen Hochleistungske-
ramiken. Er veröffentlichte viele Fachbeiträge zum Thema
CAD/CAM und Hochleistungskeramiken in der dentalen
Anwendung, unter anderem in Zusammenarbeit mit
Prof. Dr. Daniel Edelhoff (LMU), OA Dr. Florian Beuer (LMU)
und Professor Dr. Peter Pospiech (Universität des Saar- Sinusbodenelevation
lands). Seit 2008 ist er Mitglied der CAD 4 practice Exper-
tengruppe (LMU München und teamwork media GmbH), in Perfektion
2009 Jahr wurde er Ressortleiter der Rubrik Digitale Zahn-
technik (ehemals CAD 4 practice) im dental dialogue und Innovatives atraumatisches
2010 trat er das Amt des Fortbildungsreferenten der Fach- Bohrerdesign
gesellschaft für Digitale Zahntechnik (FDZt) an.
Einfaches und sicheres
Priv.-Doz. Dr. Florian Beuer Anheben des Sinusbodens
Priv.-Doz. Dr. Florian Beuer studierte
von 1994 bis 1999 Zahnheilkunde Zuverlässiges
an der Ludwig-Maximilians-Universi-
tät München (LMU). Danach war er
Bohrer-Stopp-System
bis 2001 als Assistenzarzt in einer
Zahnarztpraxis tätig. Seit 2002 ist Hervorragendes
Florian Beuer Mitarbeiter an der Po-
Schneidevermögen
liklinik für Zahnärztliche Prothetik
der LMU. Im selben Jahr promo-
vierte er im Themenbereich „Vollke- Weitere Informationen zum Sinuslift und
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ramische Versorgungen“. 2001 trat er die Tätigkeit als
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Oberarzt an. Seit 2005 ist Dr. Beuer zertifizierter Implanto-
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loge. 2007 und 2008 war er als Visiting Professor am Pa-
cific Dental Institute (PDI), Oregon/USA (Director: John So-
rensen, DMD, PhD) tätig. Seit April 2009 ist Dr. Beuer Pri-
vatdozent an der LMU München und Leiter der Vorklini-
schen Ausbildung. Seine klinischen und wissenschaftlichen
Schwerpunkte sind Vollkeramik, CAD/CAM-gefertigter
Zahnersatz, Zirkonoxid und Implantologie. Dr. Beuer ist un-
ter anderem Mitglied der DGI, DGZMK, AG-Keramik,
IADR, Mitinitiator der Arbeitsgruppe Vollkeramik München
sowie Mitinitiator des Curriculum CAD/CAM (CAD/CAM-
Führerschein).
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VITA
Martin Huber B.Sc.
Martin Huber B.Sc. ist Technischer Leiter bei CADstar und für den Bereich Innova-
tion und Entwicklung verantwortlich. Sein Hauptaugenmerk gilt dabei der Implan-
tat-Prothetik. Das Unternehmen CADstar ist ein herstellerunabhängiges Full-Ser-
vice-Zentrum für digitale Zahntechnik und bewährter Partner von über tausend La-
boren.
Dr. Michael Stimmelmayr
Dr. Michael Stimmelmayr absolvierte sein Studium der Zahnheilkunde in den Jahren
1985 bis 1990 in Regensburg. Nach einer halbjährlichen Assistenzzeit in einer freien
Praxis war er von 1991 bis 1994 als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl für
zahnärztliche Prothetik der LMU München unter Prof. Dr. Dr. h. c. W. Gernet tätig. An-
schließend arbeitete er drei Jahre als Weiterbildungsassistent bei Prof. Dr.Dr. G. W.
Paulus in München. 1997 erhielt Dr. Stimmelmayr die Zusatzbezeichnung Zahnarzt/
Oralchirurgie. Nachdem er ein Jahr als Funktionsoberarzt am Lehrstuhl für zahnärztli-
che Prothetik der LMU München unter Prof. Dr. Dr. h. c. W. Gernet tätig gewesen war,
bildete er sich 1998 während eines viermonatigen Studienaufenthalts in San Fran-
cisco, Kalifornien/USA bei Bob Lamb D.D.S, M.S.D. weiter. Von 1999 bis 2000 war
er niedergelassen in der Gemeinschaftspraxis mit Dr. Ulrich Zimmermann in Regensburg. Seit 2000 ist
Dr. Stimmelmayr in eigener zahnmedizinischer Praxis in Cham mit Schwerpunkt Implantologie und Parodonto-
logie tätig. Im Jahr 2001 qualifizierte er sich für den Tätigkeitsschwerpunkt Implantologie (BdiZ) und im Jahr
2002 absolvierte der die Weiterbildung zum Spezialisten für Parodontologie der EDA. Seit 2005 ist Dr. Stim-
melmayr als zertifizierter Referent der DGI und APW tätig und seit 2010 als Gastzahnarzt an der Poliklinik für
Prothetik der LMU München.
LITERATURVERZEICHNIS
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an in vitro study. Clinical oral investigations 2011.
278 Z Oral Implant, © 8. Jahrgang 4/12Sie können auch lesen
