ZT Stephan Adler | Dr. Frank Kistler | Dr. Steffen Kistler | PD Dr. Jörg Neugebauer
ATLANTIS, ASTRA TECH IMPLANT SYSTEM

Additive Herstellung einer Kobalt-Chrom-Implantatbrücke

Spannungsfrei, hochpräzise und mit angulierten Schraubenzugängen:
Atlantis Suprastruktur aus CoCr mit additiver Fertigungs-Technologie

ZUSAMMENFASSUNG

Patient:
Nach dem unerwarteten Tod seines Behandlers suchte ein 55-jähriger Patient – im Unterkiefer mit chairside-gefertigter Sofortversorgung auf sechs Implantaten des Astra Tech Implantat System – die Praxis der Autoren auf, um die Behandlung zu Ende bringen zu können.
Herausforderung:
Da alle sechs Implantate divergierende Achsen aufwiesen, war aus funktionellen und ästhetischen Gründen eine Gerüstkonstruktion mit abgewinkelten Schraubenzugängen notwendig. Das „Additive Manufacturing“ ermöglicht eine entsprechende Gestaltung einer zwölfgliedrigen, okklusal verschraubbaren Implantatbrücke aus Kobalt-Chrom. Eine derartige Konstruktion verlangt eine extrem hohe Passgenauigkeit (passive fit) und eine entsprechende Oberflächengüte und -struktur, um eine sichere Funktion und einen langzeitstabilen Materialverbund zu gewährleisten.
Behandlung:

Versorgung aller Implantate mit UniAbutments 20 Grad und Anfertigung einer zwölfgliedrigen Kobalt-Chrom-Implantatbrücke, verblendet mit Komposit und Verblendschalen und minimalem Antrag roter Gingiva.

Konventionell werden Metallgerüste gegossen. Hierbei können jedoch fertigungstechnisch bedingte Qualitätsmängel wie Lunker, Dimensionsänderungen und Verzüge auftreten. Zudem ist die gusstechnische Fertigung aufgrund der zahlreichen und filigranen Arbeitsschritte (Aufwachsen, Einbetten, Austreiben und Gießen) sehr zeitaufwendig und der Erfolg von den handwerklichen Fertigkeiten des Zahntechnikers abhängig. Die CAD/CAM-unterstützte, substraktive (abtragende, ablative) Fertigung von Metallgerüsten mit CNC-Fräsen (Computer Numeric Control) hingegen erlaubt reproduzierbare Qualitäten mit extrem hoher Passung, dimensionsstabilen Gerüst- und Wandstärken und homogener Materialgüte. Als nachteilig sind die ebenfalls nicht unerhebliche Bearbeitungszeit und der hohe Materialverbrauch zu nennen. Zudem kann, ob bei Labor- oder industriellen Anlagen, immer nur ein Werkstück gefräst werden.2-6,8,10 Eine zukunftsweisende Produktionstechnik, mit der sich die  genannten Einschränkungen bisheriger Verfahren weitestgehend ausschließen lassen, ist der „3D-Druck“, genauer das „Additive Manufacturing“.9 Dieses generative (auftragende) Verfahren ermöglicht einen „design-driven manufacturing process“, bei dem die Konstruktion so gut wie keine Einschränkung durch Fertigungsparameter erfährt. So können angulierte Schraubenzugänge (ASA)1 ebenso wie unter sich gehende Stellen zum Beispiel im Approximalbereich in der Konstruktion berücksichtigt werden.

Aus werkstofflicher Sicht sind zwei Fertigungsvarianten zu unterscheiden: die Stereolithographie für Kunststoffe und das Selective-Laser-Melting (SLM) für Metalle beziehungsweise Metalllegierungen wie Kobalt-Chrom (CoCr). Die Verfahren ähneln sich, unterscheiden sich aber im Ausgangsmaterial und in der Aushärtung. Statt flüssigem Kunststoff wird Metallpulver verwendet, und anstelle einer fotochemischen Reaktion verschmilzt ein Laserstrahl das schichtweise aufgetragene Metallpulver zur gewünschten Gerüststruktur. Auf diese Weise lassen sich bei Atlantis Suprastrukturen mit Additive Manufacturing passgenaue und stabile Brücken- und Hybridstrukturen aus Kobalt-Chrom herstellen, wie sie in ihrer Komplexität im Guss- oder Fräsverfahren nicht realisierbar sind. Die aus zahnärztlicher wie aus zahntechnischer Sicht zentralen Fragen dabei sind, ob das Additive Manufacturing vergleichbare Qualitäten und patientenindividuelle Formen, wie sie frästechnisch erzielbar sind, liefern kann und worin die Vorteile liegen, sich auf eine „neue“ Technik und auf neue Abläufe einzustellen.

ADDITIVE MANUFACTURING (AM)

An den Abläufen ändert sich für die Praxis und das Labor gegenüber der gewohnten Zusammenarbeit mit Atlantis Suprastrukturen nichts. Nach der Implantation mit Sofortversorgung wird über den Abutments die Abformung für das Meistermodell genommen, ein Zahn-Set-up hergestellt und intraoral auf einen spannungsfreien Sitz kontrolliert. Die Gerüststruktur wird entsprechend der übermittelten Vorlagen – Zahn-Set-up und Meistermodell – im Atlantis-WebOrder bestellt. Im Scan- und Design-Center wird die Struktur designt und zur Überprüfung und Freigabe im Atlantis ISUS-Viewer online an den Behandler beziehungsweise den Zahntechniker gesendet (Abb. 1 bis 8).

Nach Freigabe wird die Modellation in einen
CAM-Datensatz umgerechnet und in Schichten digital „zerlegt“. Dieser Vorgang, das sogenannte Slicen, ist vergleichbar mit dem Nesting, dem Berechnen der Fräsbahnen beim Fräsprozess. In der SLM-Produktionseinheit wird dann auf einer Trägerplatte so lange das Kobalt-Chrom-Pulver Schicht für Schicht – additiv – aufgebracht und entsprechend der Belichtungsstrategie mit dem Laserstrahl nachgezeichnet und verschmolzen, bis die gewünschte Struktur vollständig aufgebaut ist.

Durch dieses exakt gesteuerte Verschmelzen entsteht nach und nach eine verzugsfreie, hochdetaillierte, homogene und feste Suprastruktur. Um eventuelle restliche Gefügespannungen im Material zu beseitigen, werden das Gerüst wärmebehandelt und sämtliche Lager für die Prothetikschrauben
sowie die Implantat-Abutment-Verbindungen gefräst. Durch das Feinstfräsen der Anschlussgeometrien wird ein präziser, passiver Sitz erreicht (Abb. 9 und 10).

  • Abb. 1: Ausgangssituation im Röntgenbild
  • Abb. 2: Sofortversorgung nach Implantation
  • Abb. 3: Mit UniAbutments 20 Grad versorgte Astra-TX-Implantate
  • Abb. 4: Ästhetikeinprobe mit Zahn-Set-up
  • Abb. 5: Passungskontrolle des Zahn-Set-ups
  • Abb. 6: Auftrag im Atlantis-WebOrder
  • Abb. 7: Designte Gerüststruktur mit angulierten Schraubenzugängen (ASA)
  • Abb. 8: Vorgeschlagene Reduzierung für die
    Verblendung
  • Abb. 9: AM-Suprastruktur mit feinstgefräster Anschlussgeometrie (Lieferzustand)
  • Abb. 10: Gerüstanprobe auf UniAbutments und Kontrolle auf spannungsfreien Sitz

FALLBERICHT

Die Implantate des Astra Tech Implant System (OsseoSpeed TX) waren vom Vorbehandler in regio 36, 34, 32, 42, 44, 46 gesetzt worden. Die aufgetretenen Divergenzen der Implantatachsen sollten durch angulierte Schraubenzugänge (ASA)
ausgeglichen werden. Mit dieser Methode, wie sie auch im AM-Verfahren konstruktiv realisierbar ist, muss die Ausrichtung der Schraubkanäle und der Implantatachsen nicht übereinstimmen. Anhand der übermittelten Unterlagen wurde im Atlantis Scan und Design-Center das Gerüst entworfen. Bereits nach kurzer Zeit wurde der Gestaltungsvorschlag online im ISUS-Viewer angezeigt. Wie vorgesehen, waren die Zugänge für die Prothetikschrauben nach funktionell-prothetischen und ästhetischen Aspekten labial beziehungsweise okklusal positioniert und ausgerichtet. Auch die übrige Gestaltung entsprach den Vorgaben, sodass der Designvorschlag freigegeben werden konnte.

Die Herstellung des Gerüstes im AM-Verfahren dauerte wiederum nur wenige Tage, wobei die Suprastruktur bereits sandgestrahlt und am Gerüst-Abutment-Interface für die vorgesehenen UniAbutments Transfer 20 Grad feinstgefräst ausgeliefert wurde.

Für die weiteren Arbeiten wurde eine Präzisionsabformung auf Abutment-Niveau mit individuellem Löffel genommen und die Abutment-Analoge Uni 20 Grad in das neue Meistermodell eingearbeitet. Sowohl intraoral wie auf dem neuen Meistermodell zeigte das CoCr-Gerüst mit dem Sheffield-Test11 keinerlei Fehlpassung. Für diesen Test wird die Suprastruktur auf dem Modell wie intraoral am distal positionierten Abutment zur Kontrolle festgeschraubt. Da das Gerüst spannungsfrei (passiv fit) auf den restlichen Abutments aufsaß, war ein Nachbearbeiten der Anschlussstellen
nicht notwendig (Abb. 11 bis 12).

Für die Verblendung mit Verblendschalen und Komposit wurde das Gerüst wie gewohnt vorbereitet und mit Metallprimer konditioniert. Der Opakerauftrag erfolgte in mehreren dünnen Schichten, bis das Metall vollständig abgedeckt war. Nach jedem Auftrag wurde der Opaker zwischengehärtet.

Die Oberfläche des generativ hergestellten Gerüstes weist bereits im Auslieferungszustand eine ausreichend retentive Struktur für die Verblendung auf, sodass auch hier nichts mehr nachbearbeitet kann. Während bei gegossenen oder gefrästen NEM-Gerüsten eine unterschiedlich starke Oxidbildung an der Gerüstoberfläche
den Haftverbund zum Verblendmaterial beeinträchtigt und in der Regel einen Oxidbrand erfordert, kann bei den von Atlantis additiv gefertigten Gerüsten dieser Arbeitsschritt laut Herstellerangabe entfallen.

Unter Kontrolle eines vorher genommenen Vorwalls wurden die Verblendschalen aufgeklebt, im Inzisalbereich zurückgeschnitten, individualisiert und mit entsprechendem Komposit finalisiert.
Basal und zur Nachbildung der Papillen wurden unter Berücksichtigung der notwendigen Putzkanäle Gingivamassen angetragen. Nach abschließender Politur war die Suprakonstruktion bereit zum Einsetzen. Da die Schraubenlager für die Prothetikschrauben ebenfalls werksseitig bereits feingefräst waren, konnte die finale Restauration ohne weitere Arbeiten mit den Abutments verschraubt werden (Abb. 13 bis 21).

  • Abb. 11: Überprüfen der vertikalen Gerüstdimensionen
  • Abb. 12: Spaltfreier Sitz der Suprastruktur auf den UniAbutments
  • Abb. 13: Am Gerüst verklebte Verblendschalen
  • Abb. 14: Individualisierung mit Cut-back im Inzisalbereich
  • Abb. 15: Finale Restauration mit basal angetragenen Gingivamassen
  • Abb. 16: Generativ gefertigte und verblendete CoCr-Implantatbrücke
  • Abb. 17: Funktionell und ästhetisch ein perfektes Ergebnis …
  • Abb. 18: … und ein natürlich-harmonisches
    Erscheinungsbild
  • Abb. 19 bis 21: Perfekter Sitz der generativ hergestellten Suprakonstruktion
  • Abb. 20
  • Abb. 21

FAZIT

Das Verfahren ermöglicht einen sogenannten „design-driven manufacturing process“, womit eine weitgehende Unabhängigkeit der Gerüstform vom Fertigungsprozess mit einer nahezu völligen Geometriefreiheit gemeint ist. Mit dem additiven Verfahren können extrem präzise (bis auf 15 μm genau), sehr komplexe und filigrane Suprastrukturen bei gleichzeitig extrem hoher Materialdichte hergestellt werden. Dabei weist das verschmolzene Materialpulver die gleichen Materialeigenschaften auf wie das Material im festen Zustand. Bei entsprechender Produktionstechnik ist das Additive Manufacturing (AM) in der Herstellung von NEM-Gerüsten aus Kobalt-Chrom sowohl von der Effektivität als auch von der Effizienz her den bisherigen Fertigungsmethoden vorzuziehen.7,12

VORTEILE ADDITIVE MANUFACTURING

Divergenzausgleich der Implantatachsen durch angulierte Schraubenzugänge (ASA) mit einer Neigung von bis zu 30 Grad

  • Abbildung unter sich gehender Stellen
  • Verzugsfreie und dimensionsstabile Gerüststruktur durch hohe Dichte der CoCr-Legierung
  • Ausgezeichnete Passung mit spannungsfreiem Sitz
  • Kein Nacharbeiten durch gefräste Anschlussgeometrien
  • Hoher Scherverbund durch retentive Mikrostruktur der Oberfläche
  • Kosteneffizienz durch geringen Materialverbrauch
  • Beschleunigter Workflow durch weniger Arbeitsschritte: kein Oxidbrand, kein Abstrahlen
  • Kompatibilität mit allen gängigen Implantatsystemen

Abrechnung und Literatur

Hier können Sie diesen Fallbericht mit Abrechnungsbeispiel und Literaturnachweis als PDF herunterladen.
Download PDF mit Abrechnung

    ZT Stephan Adler

    Praxisklinik für Zahnheilkunde, Landsberg am Lech
    www.implantate-landsberg.de

    Dr. Frank Kistler


    Dr. Steffen Kistler

    PD Dr. Jörg Neugebauer