Neuartige 3D-Druck-Filamente als Medizinprodukt

26.11.2018

(Lütjenburg/New York) Der Einsatz additiver Fertigungsverfahren in der Zahntechnik nimmt rasant zu. Bisher kommen hauptsächlich 3D-Drucktechniken mit Photopolymeren zum Einsatz. Nun zeigt ein weiteres Druckverfahren großes Potential: Das thermoplastische Schmelzschichten.

Der 3D-Druck ist zurzeit in aller Munde. In der Zahntechnik wird aktuell dabei ganz überwiegend auf das Digital Light Processing (DLP) Druckverfahren gesetzt. Hierbei werden spezielle Photopolymere durch Laser oder LED-Lichtquellen schichtweise ausgehärtet. Der Vorteil dieses Verfahrens ist die hohe Auflösung und die angebotene Materialvielfalt für ein breites Indikationsspektrum. Nachteilig ist die nachwievor geringe Biokompatibilität und Mundbeständigkeit der Materialien, die erst über aufwendige Nachpolymerisationsprozesse einen zufriedenstellenden Zustand erreichen können. Die DLP Drucker sind zudem teilweise noch recht kostspielig und oft an teure Druckmaterialien des Druckerherstellers gebunden.

Auf der IDS 2017 zeigte die Johannes Weithas GmbH & Co. KG zusammen mit seinem Partnerunternehmen Arfona LLC (New York, USA) erstmals, wie eine weitere Drucktechnik Einzug in die Zahntechnik der Zukunft halten kann.

Anders als im DLP Druckverfahren wird hier nicht ein Kunststoff mittels Licht auspolymerisiert, sondern es wird ein thermoplastischer Kunststoff lediglich durch Aufschmelzen in Form bzw. Schichten gebracht (Schmelzschichten). Dieses Druckverfahren nennt man Fused Filament Fabrication (FFF) oder auch Fused Deposition Modeling. Bei diesem Verfahren werden die Druckmaterialien in Form eines Garns, auch Filament genannt, dem Drucker über eine Rolle zugeführt.

Eine Polymerisation findet bei diesem Druckverfahren nicht statt – es verbleiben daher auch keinerlei allergieauslösendenden Restmononomere oder Photoinitiatoren im Material wie es bei den lichthärtenden DLP Kunststoffen der Fall ist. Eine aufwendige Nachpolymerisation entfällt ebenfalls, da hier die besonders hohe Biokompatibilität und Dimensionsbeständigkeit direkt nach dem Druck bereits gegeben ist. Das FFF-Druckverfahren ist optimal für die digitale Fertigung von Prothesenbasen, Funktionslöffeln und Arbeitsmodellen (z.B. in der Aligner-Technik).

Arfona hat als erstes Unternehmen weltweit Filamente mit CE-Medizinproduktezulassung auf den Markt gebracht. So sind über Johannes Weithas exklusiv Filamente für individuelle Abformlöffel, Bohrschablonen und Try-ins erhältlich. Für den dauerhaften Einsatz im Mund ist mit Valplast 3D bereits ein Filament für den Druck von Prothesenbasen zertifiziert. Das Valplast 3D Filament befindet sich zurzeit in der Beta-Phase bei ausgewählten Laboren und deutschen Universitäten, bei denen bereits erste Patientenfälle erfolgreich umgesetzt wurden.

Seit der letzten IDS haben sich auch einige Universitäten dem FFF-Druckverfahren gewidmet. So konnten Prof. Krey et. al. von der Universität Greifswald nachweisen, dass sich dieses Druckverfahren für kieferorthopädische Modelle z.B. im Rahmen der Aligner-Technik eignet. In einer neuen Studie der Universität Tübingen wurde festgestellt, dass im FFF-Verfahren gedruckte individuelle Abformlöffel grundsätzlich geeignet sind und vorteilhaft gegenüber DLP gedruckten oder auch konventionell hergestellten Löffeln sein können. Gerade die Vielfalt erhältlicher günstiger FFF Drucker und der geringe Materialverbrauch führen dazu, dass der Filament Druck eine erstzunehmende Alternative zu der aufwendigen DLP Drucktechnik darstellt.

Die aktuell erhältlichen Filamente sind ein erster Schritt, dieses vielversprechende Segment weiter für die Zahntechnik auszubauen.

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Druck eines individuellen Löffels aus dem Arfona Tray Filament

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