Formlabs Anwendungsleitfaden

Herstellung tiefgezogener transparenter Aligner und Retainer auf 3D-gedruckten Modellen

Die Herstellung von transparenten Alignern und Retainern ist eine lohnende Dienstleistung, die für Zahnarztpraxen und zahntechnische Labore nur einen geringen Investitionsaufwand erfordert. Die Behandlungsplanung für diese Anwendungen erfolgt in einer CAD-Software. Anschließend wir jeder Behandlungsabschnitt durch den 3D-Druck eines Modells und das anschließende Tiefziehen auf dem Modell realisiert. Dieser Anwendungsleitfaden beschreibt den gesamten Arbeitsprozess zur Herstellung transparenter Aligner und Retainer mit Formlabs 3D-Druckern.

Inhaltsverzeichnis


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Herstellung tiefgezogener transparenter Aligner und Retainer auf 3D-gedruckten Modellen

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Grundausstattung

Von Formlabs hergestellt:

 

Von Drittanbietern:
  • Intraoral- oder optischer Desktop-3D-Scanner
  • Kieferorthopädische CAD-Software
  • Tiefziehfolien für:
    • Aligner: Dicke von 0,75 mm empfohlen
    • Retainer: Dicke von 1 mm empfohlen
  • Tiefziehgerät
  • Dentales Handstück
  • Beidseitig beschichtete Diamanttrennscheibe und Hartmetallfräser

 

 

1. Scannen

 

Zur Behandlungsplanung und für das Modelldesign sammeln Sie zunächst anatomische Daten über das Patientengebiss mithilfe eines optischen Scanners. Der Patient kann entweder direkt mit einem intraoralen Scanner gescannt werden oder ein konventioneller Abdruck wird unter Zuhilfenahme eines Desktop-Scanners digitalisiert e erfasst.

Für eine vollnavigierte Bohrschablone erfassen Sie mithilfe eines Scanners für digitale Volumentomographie (DVT, Englisch: Cone-Beam Computed Tomography, CBCT) auch die Osteotomie des Patienten.

 

2. Design

Entwerfen Sie die Bohrschablone zunächst mithilfe einer dentalen CAD Software. Achten Sie darauf, eine Software auszuwählen, die den Export in das offene Dateiformat STL ermöglicht, damit die Kompatibilität mit PreForm gegeben ist.

Passen Sie die Designeinstellungen für jede Bohrschablone sorgfältig an, um ein Höchstmaß an Sicherheit, Präzision und Komfort zu erzielen. Befolgen Sie beim Design die nachfolgende Anleitung, um stabile, strapazierfähige Bohrschablonen zu erhalten.

 

2.1 Scans importieren

Importieren Sie die Scandaten in die Software.

 

2.2 Konstruieren der Modellbasis

Abhängig von der Qualität der Daten müssen die Scans möglicherweise unterhalb des Zahnfleischrands etwas getrimmt werden. Dadurch kann die Modellgröße und die Druckzeit reduziert werden.

Erstellen Sie anschließend eine reduzierte Basis für das Model. Da transparente Aligner für gewöhnlich auf den Zahnfleischrand des Patientengebisses zugeschnitten werden, ist zu empfehlen, die Modellbasis bis etwa 2 mm unterhalb des niedrigsten Punktes des Zahnfleischrands zu auszudehnen

 

2.3 Kieferothopädische Behandlungsplanung

Um die kieferorthopädische Behandlung zu planen, segmentieren Sie zunächst die Zähne mit der Software, indem Sie die einzelnen Zähne des Modells freistellen. Bewegen Sie anschließend jeden Zahn in die endgültige Position. Unterteilen Sie den Behandlungsplan in individuelle Modelle für jeden Behandlungsabschnitt, bei dem die Patientenzähne Schritt für Schritt bewegt werden. Die Anzahl der generierten Aligner hängt von der Komplexität des Falls ab.

ACHTUNG!

Die kieferorthopädische Behandlungsplanung darf nur durch zugelassene Kieferorthopäden erstellt werden. Kieferorthopädische CAD-Software kann Zahnbewegungen simulieren, die weder realistisch noch umsetzbar sind.

 

2.4 Modellieren (optional)

Bei jedem Modell des Behandlungsplans kann das Freiformen:

• die Druckbarkeit verbessern
• das Lösen der Modelle vereinfachen
• Arbeitsprozess-spezifische Merkmale wie Identifizierungsbeschriftungen ermöglichen

Diese Schritte sind optional und hängen von Ihrem Arbeitsprozess und der gewünschten Druckausrichtung ab.

 

2.4.1 Fase an der Modellbasis

Durch eine Fase an der Modellbasis lassen sich Teile erheblich leichter lösen. Sie kann ganz einfach an der Rückseite des Modells mit einem „Plane-Cut“-Werkzeug angebracht werden.

Eine Kantenschrägung von 30–45° mit einer Höhe von 2–3 mm wird empfohlen, damit ein Ablösewerkzeug leicht angesetzt werden kann.

 

2.4.2 Identifizierungsmarkierungen auf dem Modell einprägen

Das Einprägen von Identifizierungsmarkierungen an gedruckten Modellen ist sehr praktisch bei der Herstellung großer Mengen von Alignern. Eine Nummer des Behandlungsabschnitts, eine Identifikationsnummer und/oder der Patientenname können überall unterhalb des Zahnfleischsaums mit Ausnahme der Modellunterseite eingeprägt werden.

Um optimale Druckbarkeit zu gewährleisten, platzieren Sie die eingeprägten Informationen an der vertikalen Wand der verlängerten Modellbasis.

 

Hohle vs. massive Modelle

Ein hohles Modell kann die Druckdauer verkürzen und die Kosten pro Einheit reduzieren, wenngleich diese Funktion nicht bei jeder kieferorthpädischen CAD Software verfügbar ist Stellen Sie bei hohlen Teilen sicher, dass die Wanddicke mindestens 2–3 mm beträgt. Formlabs empfiehlt den Druck massiver Modelle, um Schwierigkeiten bei der Nachbearbeitung zu reduzieren.

 

2.5 Modelle exportieren

Exportieren Sie Modelle für jeden Behandlungsschritt im STL- oder OBJ-Dateiformat.

 

3. Drucken

 

3.1 Modelldateien in PreForm importieren

Öffnen Sie PreForm und importieren Sie die erzeugten STL- oder OBJ-Datei(en).

3.2 Druckeinstellungen konfigurieren

Wählen Sie im Menü „Print Setup“ (Druckeinrichtung) in PreForm den Namen des zu verwendenden Druckers aus. Es handelt sich um eine einzigartige Kombination aus zwei Wörtern. Wählen Sie „Model“ oder „Grey“ aus dem Materialmenü aus und stellen Sie eine Schichtdicke von 0,1 mm ein.

Anmerkung:

Eine Analyse der Genauigkeit von gedruckten kieferorthopädischen Modellen hat ergeben, dass eine Schichtdicke von 0,05 mm nur für minimale Verbesserungen bei Genauigkeit und Präzision sorgt, die Druckdauer jedoch verdoppelt. Der Druck von kieferorthopädischen Modellen bei einer Schichtdicke von 0,1 mm ist sehr zu empfehlen, um die Druckdauer zu reduzieren und gleichzeitig eine klinisch akzeptable Genauigkeit zu erzielen.

 

3.3a Teile für den Druck ohne Stützstrukturen ausrichten

Wenn Teile direkt auf der Konstruktionsplattform gedruckt werden sollen, muss die Modellunterseite eben sein. Mit dem Slicer-Werkzeug auf der rechten Seite können Sie kontrollieren, ob das Teil korrekt auf der Plattform aufliegt.

Um die Unterseite des Modells direkt auf die Konstruktionsplattform auszurichten, wählen Sie die Basis des Modells in Orientation > Select Face (Ausrichtung > Seite auswählen) aus.

Schnellere Druckzeiten, weniger Teile pro Druckauftrag

Schnellere Druckzeiten, weniger Teile pro Druckauftrag

Langsamere Druckzeiten, größere Anzahl an Teilen pro Druckauftrag

Langsamere Druckzeiten, größere Anzahl an Teilen pro Druckauftrag

Anmerkung:

Formlabs empfiehlt Modelle horizontal zu drucken, um die Genauigkeit und die Präzision zu erhöhen, doch viele Formlabs Anwender drucken kieferorthopädische Modelle auch vertikal mit Erfolg.

 

3.3b. Teile für den Druck mit Stützstrukturen ausrichten

Das Drucken mit Stützstrukturen erleichtert das lösen der Teile deutlich, jedoch ist zusätzliche Druckzeit für die Basis und die Stützstrukturen erforderlich.

 

3.3b.1 Modelle ausrichten

Richten Sie das Modell so aus, dass die Okklusalflächen nach oben und weg von der Konstruktionsplattform weist.

Es wird empfohlen, Modelle in einem Winkel von 15° oder mehr auszurichten. Kleinere Winkel sorgen für kürzere Druckzeiten. Durch größere Winkel können mehr Teile auf derselben Konstruktionsplattform gedruckt werden.

 

3.3b.2 Erstellen Sie Stützstrukturen

Verwenden Sie die automatische Funktion zur Erzeugung von Stützstrukturen, und überprüfen Sie anschließend, dass keine Stützstrukturen an Zahnoberflächen oder Zahnfleisch sitzen. Für einen zuverlässige Druckergebnisse empfehlen wir eine Punktgröße von 0,7 mm für Stützstrukturen.

Entfernen Sie fehlplatzierte Stützstrukturen mithilfe des Menus Support > Edit (Stützstrukturen > Bearbeiten) oder richten Sie das Modell in einem weniger steilen Winkel aus.

 

Richtig

Falsch

3.4 Drucker und Kunstharz vorbereiten

Schütteln Sie die Harzkartusche sorgfältig und drehen Sie sie mehrmals. Setzen Sie einen Harztank, die Kartusche mit Model Resin oder Grey Resin und eine Konstruktionsplattform in den Drucker ein.

 

3.5 Druck

Klicken Sie auf die orangefarbene Schaltfläche "Print" (Drucken) in PreForm, um den Auftrag an den Drucker zu senden. Sobald der Druck gesendet ist, starten Sie den Druck durch drücken des Knopfes am Drucker.

Standard-Harztank gegenüber Resin Tank LT

Für höchste Genauigkeit und Präzision wird ein Resin Tank LT für den Druck von Modellen empfohlen. Der Test von Grey Resin und Model Resin in einem Resin Tank LT ergab keine Verschlechterung der Genauigkeit oder Präzision während der Lebensdauer des Tanks. Bei der Verwendung eines Standard-Harztanks ruft die Laserbelichtung weiße Trübungen auf der Oberfläche der Silikonschicht des Harztanks hervor. Diese Trübung wird mit der Zeit so stark, dass die Genauigkeit beeinträchtigt wird. Um Passungsprobleme durch Tanktrübung zu vermeiden, sollte nach 50 aufeinanderfolgenden Druckvorgängen auf einen neuen Standard-Harztank gewechselt werden.

 

4. Vorbereitung

 

4.1 Teile waschen

Stellen Sie die Konstruktionsplattform mitsamt der Modelle in einen mit Isopropylalkohol (IPA, 90 % oder höher) gefüllten Form Wash. Alternativ können Sie die Modelle von der Konstruktionsplattform entfernen und Sie zum Waschen im dafür vorgesehene Korb platzieren. Stellen Sie den Form Wash auf 10 Minuten ein, um die Teile zu reinigen und überschüssiges Kunstharz zu entfernen.

WARNUNG!

Hohle Modelle, die direkt auf der Konstruktionsplattform gedruckt werden, schließen flüssiges Kunstharz in den Hohlräumen unter dem Modell ein. Hohle Modelle müssen vor dem Spülen von der Konstruktionsplattform entfernt werden.

 

Mit dem Standard Finish Kit

Für eine optimale Harzentfernung und Nachbearbeitung der Oberfläche empfiehlt Formlabs den Form Wash. Wenn Sie das Finish Kit verwenden, nehmen Sie die Druckteile mithilfe des Ablösewerkzeugs von der Konstruktionsplattform. Spülen Sie die Teile in zwei Behältern mit Isopropylalkohol (IPA, 96 % oder höher), 10 Minuten in einem ersten Bad und 5 Minuten in einem zweiten Bad.

 

4.2 Teile entfernen

Nehmen Sie als Nächstes die Druckteile von der Konstruktionsplattform. Führen Sie bei Modellen mit Kantenschrägung den mitgelieferten Spachtel kräftig in die Kantenschrägung ein und drehen Sie ihn vorsichtig von Seite zu Seite. Setzen Sie alternativ mit dem mitgelieferten Seitenschneider an der Basis eines Molaren an und wenden Sie dabei dieselbe Drehbewegung an.

 

4.4 Entfernen der Stützstrukturen bei Bedarf

Schneiden Sie die Stützstrukturen mit dem im Finish Kit von Formlabs enthaltenen Seitenschneider behutsam an ihren Befestigungspunkten am Modell ab. Gehen Sie vorsichtig vor, da das nachgehärtete Material spröde sein kann. Die Stützstrukturen können auch mit anderem Spezialwerkzeug wie Trennscheiben oder runden Fräsern und Schleifern wie Hartmetallfräsern entfernt werden.

Verwenden Sie einen Druckluft, um den IPA von Oberflächen abzublasen. Überprüfen Sie Druckteile sorgfältig, um sicherzustellen, dass sämtliches ungehärtetes Harz entfernt wurde. Wiederholen Sie den Waschvorgang, sofern notwendig.

Wenn keine Druckluftquelle vorhanden ist, lassen Sie die Teile vor der Untersuchung einfach an der Luft trocknen.

 

4.5 Nachhärten der Modelle (optional)

Setzen Sie die Zahnmodelle Licht und Wärme aus, um optimale mechanische Eigenschaften, Genauigkeit und Präzision zu erreichen. Wenn Sie den Form Cure verwenden, legen Sie die Modelle in das Gerät und härten Sie sie 30 Minuten lang bei 60 °C nach.

 

5. Thermoformen

Ab diesem Schritt ist der Arbeitsprozess identisch mit der herkömmlichen Herstellung von transparenten Alignern und Retainern.

Verwenden Sie ein Tiefziehgerät und das gedruckte Modell, um den transparenten Aligner herzustellen. Nutzen Sie dabei die für das Tiefziehgerät und das verwendete Material empfohlenen Einstellungen.

 

Ab diesem Schritt ist der Arbeitsprozess identisch mit der herkömmlichen Herstellung von transparenten Alignern und Retainern.

Verwenden Sie ein Tiegziehgerät, um den transparenten Aligner herzustellen. Nutzen Sie dabei die für das Tiefziehgerät und das verwendete Material empfohlenen Einstellungen.

ACHTUNG!

Abhängig von dem verwendeten Aligner-Material können die Aligner-Wände zu dünn werden, wenn die Modellbasis zu hoch ist. Stellen Sie sicher, dass die erzeugten Modelle kurz genug sind, um die Empfehlungen des Herstellers zu erfüllen. Im Allgemeinen wird eine Modellhöhe von unter 19 mm empfohlen.

 

6. Nachbearbeiten

 

6.1 Erster Schnitt

Nehmen Sie mit einer mit Diamantscheibe in einem Handstück einen ersten Schnitt unterhalb des Zahnfleischrands vor und entfernen Sie anschließend den Aligner. Um zu verhindern, dass der Aligner mit dem Modell verschmilzt, darf kein elektrisches Wachsmesser verwendet werden, um den Aligner vom Modell zu entfernen.

6.2 Entgraten

Glätten Sie Kanten und entfernen Sie Grate, indem Sie mit einem Handstück mit Hartmetallfräser eng am Rand entlang schneiden. Fräser mit größerem Durchmesser ermöglichen ein effizientes Schneiden näher am Zahnfleischrand.

6.3 Polieren

Verwenden Sie ein Polierrad, um alle Kanten des Aligners zu glätten.