Das Team der Werkstoffkundeforschung der Poliklinik für Zahnärztliche Prothetik des Klinikums der LMU stellt eines ihrer aktuellen interdisziplinären Forschungsprojekte vor: IndiPrint: Automatische Chairside-Individualisierung von monolithischen keramischen Dentalrestaurationen (01IF23188N)

Das Vorhaben wird im Rahmen des Förderprogramms „Industrielle Gemeinschaftsforschung“ (IGF) des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert. Betreiber ist die Forschungsvereinigung Feinmechanik, Optik und Medizintechnik e. V. (F.O.M.). Das BMWK bewilligte den Projektstart zum 1. März 2024.

Im Rahmen des Projektes werden Konzepte für ein computergestütztes, interaktives „InOffice“-Kolorierungssystem entwickelt. Dieses System soll das Expertenwissen und die handwerklichen Fähigkeiten von Zahntechnikern digitalisieren und automatisieren, um die individuelle Anpassung von Zahnrestaurationen einem breiten Patientenkreis zugänglich zu machen.

Charakteristische Zahnmerkmale definieren

Mittels einer benutzerfreundlichen grafischen Schnittstelle können Zahnärzte und Zahntechniker die Restaurationen präzise an die benachbarten Zähne anpassen. Dabei können neben dem Farb- und Transluzenzgradienten auch charakteristische Zahnmerkmale wie White-Spots und Mamelons definiert, ausgewählt und hinsichtlich ihrer Erscheinungsform individuell angepasst werden. Das zu erwartende Ergebnis soll mittels einer Monte-Carlo-Simulation visualisiert werden, um dem Patienten und dem Zahnarzt einen Vorausblick zu ermöglichen und die Restauration im Hinblick auf die Ästhetik und die Integration in den Restzahnbestand optimal planen zu können.

Geplante Individualisierung wird automatisiert durchgeführt

Der Zahnersatz wird daraufhin computergestützt designt (CAD) und aus industriell vorgefertigten Keramikrohligen geschliffen (CAM). Parallel überträgt das System die zuvor berechneten Parameter an das Kolorierungssystem, das die geplante Individualisierung der Restauration automatisiert durchführt. Dazu wird die Mal- und Glasurmasse mithilfe einer tröpfchenbasierten Dosierung präzise auf der geschliffenen Restauration appliziert. Restaurationsspezifische optimierte Brennprozesse stellen die Qualität und das gewünschte Erscheinungsbild der fertigen Restaurationen sicher.

Begleitend zum Herstellungsprozess werden in einer Datenbank alle Prozessschritte gesichert, was einerseits im Hinblick auf die Herstellung von Medizinprodukten zukünftig immer mehr an Bedeutung gewinnt, und andererseits dazu dient, das Expertenwissen stetig zu komplementieren (Abbildung).

Das Projektkonsortium

Die Forschungsarbeiten zu diesem Projekt werden von drei Forschungseinrichtungen durchgeführt, die ihre Expertise wie folgt in das Projekt einbringen:

• Das Institut für Lasertechnologien in der Medizin und Messtechnik an der Universität Ulm/ILM – prädiktives, physikbasiertes 3-D-Rendering
• Die Werkstoffkundeforschung der Poliklinik für Zahnärztliche Prothetik Klinikum der Universität München/LMU – Werkstoffkunde- und Dentaltechnologieforschung
• Der Lehrstuhl für Mikrotechnik und Medizingerätetechnik (MiMed) der Technischen Universität München/TUM – Feinwerktechnik, Mikrotechnik, Medizingerätetechnik, mechatronische Systeme und Robotik

Die F.O.M. betreibt dieses IGF-Projekt und ist verantwortlich für die Dokumentation der Ergebnisse sowie die Sicherstellung des Transfers in die Industrie. Ein projektbegleitender Ausschuss, bestehend aus juristischen und natürlichen Personen aus verschieden Branchen, verfolgt IndiPrint, bringt seine Expertise ein und steuert das Projekt im bewilligten Rahmen mit:

• Annett Kieschnick, freie Journalistin
• Ansys GmbH
• ATN Automatisierungstechnik Niemeier GmbH
• Dekema Dental-Keramiköfen GmbH
• Dentsply Sirona
• Emulation S. Hein
• Estetic Ceram AG
• Gigahertz Optik GmbH
• Martin GmbH
• R2 Dei Ex Maschina GmbH
• Renfert GmbH
• Sirius Ceramics Carsten Fischer GmbH
• Straumann Institut AG
• Vita Zahnfabrik

Weitere Infos über die Werkstoffkundeforschung an der LMU auch auf Facebook, Instagram und LinkedIn

Der vollständige Beitrag erscheint im Oktober im Quintessenz Magazin 5/2024.