Zähne aus dem Automaten

Dieser Text ist der Print-Ausgabe 01/2010 von Technologie Review entnommen. Das Heft kann, genauso wie die aktuelle Ausgabe, hier online portokostenfrei bestellt werden.

Kronen und Brücken werden zunehmend mithilfe von gescannten Daten maschinell gefertigt. Patienten erhalten ihren Zahnersatz dadurch schneller und preiswerter.

Zahnarztbesuche sind häufig eine unerfreuliche Angelegenheit. Ist ein Zahn etwa so tief von Karies zerstört, dass nicht mehr ausreichend Substanz für eine Füllung vorhanden ist, dann ist oft eine Krone nötig. In diesem Fall entfernt der Zahnarzt die Karies, setzt eine Aufbaufüllung ein, schleift den Zahn auf einen Stumpf zurecht und drückt dem Patienten zum Schluss eine Silikonmasse in den Mund, um einen Abdruck herzustellen. Trotzdem geht dieser nur mit einem Provisorium heim. Denn der Abdruck muss erst mit Gips ausgegossen werden, damit der Zahntechniker mit diesem Modell eine passende Metallkrone gießen kann. Anschließend muss der Patient noch einmal zum Einpassen erscheinen. Das alles ist teuer, zeitraubend und zum Teil schmerzhaft.

Wer künftig aus diesem Grund auf den Zahnarztstuhl muss, kann jedoch auf etwas Entspannung hoffen. Denn neue digitale Techniken machen die Herstellung von Zahnersatz günstiger und schneller. Immer seltener werden Kronen und Brücken in Handarbeit von Zahntechnikern und zunehmend von Automaten gefertigt. Die Schlüsselwörter lauten "Computer Aided Design" und "Computer Aided Manufacturing": Bei diesen Verfahren, die aus der industriellen Serienfertigung kommen, werden Produkte am Monitor entworfen und rollen wenige Stunden später komplett von Maschinen gefertigt vom Band. Inzwischen haben findige Ingenieure dieses Planungs- und Fertigungsprinzip auch an die Zahnarztpraxis adaptiert.

Begründet wurde dieser Trend vom französischen Zahnarzt François Duret vor knapp 40 Jahren. Nach mehr als zehnjähriger Forschungsarbeit stellte er dann 1983 den ersten Prototyp eines Fertigungsautomaten für Zahnersatz vor und ließ damit Zahntechniker um ihren Arbeitsplatz fürchten. Einer von ihnen war Josef Hintersehr. "Ich habe Duret besucht, das Gerät gesehen und mich erschrocken." Doch er beschloss, die Flucht nach vorn zu ergreifen: Als einer der Ersten in Deutschland kaufte Hintersehr einen kommerziellen Zahnersatz-Automaten der Schweizer Firma DCS, der nach Durets Prototyp auf den Markt gekommen war, um in das Geschäft von morgen einzusteigen.

Der Traum vom schnellen Geld platzte jedoch, weil der Apparat nicht funktionierte. 170000 Deutsche Mark Verlust für eine Kiste voller Kinderkrankheiten. "Da hatte ich zwei Möglichkeiten: verrecken oder schwimmen lernen." Er entschied sich für das Schwimmen – und lag diesmal goldrichtig. Heute leitet Hintersehr im hessischen Griesheim die Zahntechniker-Schmiede Hint-ELs mit 14 Mitarbeitern. Sein Team schraubt nun selbst Fertigungsautomaten zusammen – etwa Fräsmaschinen, die den Zahnersatz mit filigranen Messern aus Keramik und Metall herausraspeln – und schreibt Programme für deren Steuerung. Dass man ihn angesichts dieser Vision einst für verrückt erklärte, ficht den umtriebigen Zahntechniker nicht an: Hint-ELs setzt inzwischen jährlich fünf Millionen Euro um.

Heute lockt das Geschäft mit der digitalen Zahntechnik immer mehr Unternehmen. Waren es vor zehn Jahren erst acht, die mit solchen Automaten ihr Geld zu verdienen suchten, so zählte Hintersehr auf der diesjährigen Internationalen Dental-Schau in Köln bereits 168 Konkurrenten. Es sind keineswegs nur Spezialisten, die einen Nischenmarkt bedienen. "Nun grasen auch große Gerätebau- und Medizintechnik-Unternehmen den Markt ab, der ihnen vorher nicht lukrativ genug erschien."

Kein Wunder: Mit digitaler Zahnersatz-Fertigung lässt sich gutes Geld verdienen. Rund 5,5 Milliarden Euro geben die deutschen Patienten jedes Jahr für Brücken, Kronen und Implantate aus. Jeder Dritte muss für den Zahnersatz 500 Euro aus eigener Tasche zahlen, ermittelte Stiftung Warentest in einer Umfrage. Die gesetzlichen Krankenkassen zahlen nur preiswerte Restaurierungen mit Nicht-Edelmetall-Legierungen. Bei anderen Materialien muss der Patient selbst den Aufpreis löhnen. Bei solchen Randbedingungen schreit der Markt geradezu nach Rationalisierung. Hintersehr rechnet damit, dass die Produktion von Zahnersatz eine massive Industrialisierung erfahren wird.

Schon heute summen an vielen Orten in Deutschland, ob bei DeguDent in Hanau-Wolfgang oder bei der Bego Bremer Goldschlägerei PC-gesteuerte Maschinen und formen in den Fertigungszentren passgenaue Kronen und Brücken. Etwa hundert Stück werfen die Automaten täglich aus. Ein geschickter Zahntechniker gießt in derselben Zeit allenfalls zwanzig aus Metall. "Die Steigerungsraten sind enorm. In zehn Jahren wird die digitale Technik gegenüber der Handarbeit dominieren und sie vielleicht sogar ablösen", prophezeit Frank Rübeling, Inhaber der Firma Rübeling Dental Labor in Bremerhaven.

Nicht nur kommerzielle Zahntechnik-Betriebe haben bereits auf die industrielle Produktion umgesattelt. Experten schätzen, dass sich etwa acht Prozent der deutschen Zahnarztpraxen digitale Fertigungsgeräte im Wert von bis zu 300.000 Euro zugelegt haben. So griffen auch Holger Frohme und Thorsten Kleinert in Berlin vor einigen Jahren tief in die Tasche und investierten einige Zehntausend Euro für eine Fräsmaschine. "Langfristig lohnt sich das", meint Kleinert. Weil die meisten Kronen und Brücken nun in der Praxis gefertigt werden und nicht in einem Dentallabor oder Fräszentrum, seien die laufenden Kosten gesunken. Welche Ersparnis das für den Preis eines einzelnen Zahnersatzes bedeutet, dazu will sich der Arzt nicht äußern. Doch der finanzielle Vorteil lässt sich durchaus beziffern: Albert Mehl von der Station für computergestützte restaurative Zahnheilkunde an der Universität Zürich kalkulierte in der Zeitschrift "Dental Tribune", dass maschinell hergestellter Zahnersatz bis zu 20 Prozent preiswerter sein kann als manuell gefertigter.

Benötigt ein Patient etwa für einen Zahnstumpf eine Krone, nehmen Kleinert und Frohme zunächst einen herkömmlichen Silikonabdruck vom Gebiss. Aus dem daraus gefertigten Gipsmodell sägt Zahntechnikerin Bettina Klose den Zahnstumpf heraus und stellt ihn in ein schwarzes Gerät von der Größe eines Backofens. Es ist ein Scanner, in dem ein Laserstrahl den Stumpf von allen Seiten abtastet. Aus dem zurückgeworfenen Licht berechnet der Computer die Gestalt des Gipsobjekts. Binnen einer Minute taucht eine Punktwolke auf dem Bildschirm auf, in der die Form des Zahnsockels sichtbar ist. Einige Klicks später hat der PC ausgerechnet, wie die passende Krone aussehen muss.

Diese Daten werden auf die Fräsmaschine im Nachbarzimmer übertragen. Darin spannt die Zahntechnikerin einen elfenbeinweißen Keramikblock aus Zirkoniumdioxid von der Größe eines Radiergummis in eine Halterung. Nach dem Starten machen sich hinter Sichtfenstern aus Plexiglas zwei filigrane Fräsköpfe flink ans Werk und raspeln das überflüssige Material vom Rohling. Der dabei entstehende Keramikstaub wird abgesaugt. Kaum eine Viertelstunde später ist das Gerüst der Krone, ein zartes Käppchen, fertig. Es ist weich wie Kreide und würde schon bei geringem Druck zwischen den Fingern zerbrechen. Entsprechend behutsam hebt Klose das Werkstück heraus. Erst nach dem Brennen im Ofen bei 1350 Grad Celsius wird der Zahnersatz stabil. Danach überzieht die Zahntechnikerin die Krone von Hand mit einer speziellen Keramikschicht, die farblich exakt zu den Zähnen des Patienten passt. Im letzten Schritt schließlich klebt der Zahnarzt die Krone am echten Zahnstumpf fest.

Zahnersatz wird nicht nur aus Keramik, sondern auch aus verschiedenen Metallen maschinell hergestellt. Allerdings ist dabei nicht immer Fräsen das Verfahren der Wahl. "Bei Goldkronen ist es Humbug, weil zwei Drittel als Staub verloren gehen", erklärt Thomas Riehl, Leiter der Anwendungsberatung bei Bego Goldschlägerei. Die Rückgewinnung des Materials ist zwar möglich, aber zu aufwendig. Aus diesem Grund passte der Betrieb das sogenannte Lasersinter-Verfahren, mit dem sonst Bauteile gefertigt werden, an die Herstellung von Zahnersatz an: Dabei lenkt der Computer einen haarfeinen Laserstrahl ringförmig durch ein Häufchen mit Metallstaub aus Silber, Gold oder einer Chrom-Cobalt-Legierung. Wo der Strahl das Material auf einige Hundert Grad Celsius erhitzt, schmilzt es zunächst und bäckt durch die Hitze zusammen. Auf die verfestigte Metallfläche wird dann erneut Staub aufgetragen und wieder ringförmig gebacken. So wächst das Objekt Schicht um Schicht in die Höhe. Eine Brücke aus Goldpulver kann etwa schon in einer halben Stunde gesintert werden.

Bisher ist der Bremer Familienbetrieb laut eigenen Angaben der einzige in Deutschland, der Edelmetalle automatisiert bearbeiten kann. "Es darf dabei allerdings keine Luft in die Maschinen gelangen. Sonst bilden sich Oxide im Zahnersatz, und er kann später brechen", erklärt Riehl die technische Herausforderung. Die Bremer Manufaktur hat sich vor anderthalb Jahren in eine moderne Brücken- und Kronenfabrik verwandelt. Mittlerweile summen in ihren Räumen neben drei Fräsanlagen für Keramik auch fünf Laserschmelzmaschinen für Metalle. Stündlich treffen neue Datensätze von gescannten Gebissen aus den Praxen ein, bis zu tausend Kronen und Brücken verlassen pro Tag das Werk. Die Branche rechnet damit, dass sich auch das Lasersintern rasch als Fertigungstechnik durchsetzen wird.

Und der Automatisierungstrend in der Dentalbranche geht noch weiter. Die neueste Entwicklung: Die Dentalfirmen wollen auch das ungeliebte Abdrucknehmen ersetzen und die auszubessernde Zahnreihe direkt mit einer Kamera aufnehmen. Auf diese Weise kann der Arzt Zeit sparen, wenn er das digitale Gebissfoto direkt an ein Fertigungszentrum schickt. Die Firma 3M Espe mit Sitz in Seefeld machte auf der diesjährigen Internationalen Dental-Schau mit einem Mundscanner von der Größe einer elektrischen Zahnbürste Schlagzeilen. Sirona Dental Systems aus Bensheim folgte mit einer Intraoralkamera – und auch Hintersehr hat einen Mundscanner entwickelt.

Die Daten für die automatisierte Fertigung ermitteln die Unternehmen durch unterschiedliche optische Verfahren. 3M bestrahlt die Zähne etwa mit einem Laser und wertet das zurückgeworfene Licht aus. Die Systeme von Sirona und Hintersehr wiederum setzen auf die Streifenlichtprojektion: Dabei wirft ein Projektor Lichtmuster auf den Zahn, der dann fotografiert wird. Anschließend berechnet eine Software aus der Krümmung der Lichtstreifen ein dreidimensionales Bild des Zahnstumpfes und daraus die erforderliche Krone.

Die Anbieter werben mit der hohen Präzision der Aufnahmen. Doch nicht alle Anwender sind von der Ausgereiftheit der Systeme überzeugt. "Diese Scanverfahren sind fehleranfälliger und nicht so präzise wie das Einscannen der Gipsmodelle", sagt Kleinert. Andere bemängeln, dass Blut und Speichel die Messung durch Spiegelungen verfälschen können. Um dieses Problem zu vermeiden, bietet Sirona ein Spray an, mit dem vor den Aufnahmen eine Lösung mit Titandioxidpartikeln auf die Zähne aufgebracht wird. Dadurch entsteht eine matte, kontrastreiche Oberfläche. Manch potenziellem Anwender ist zudem der Scanbereich zu klein. "Man kann einzelne Zähne aufnehmen. Aber das ist keine hochwertige Versorgung", so Rübeling. "Im Moment sind die Mundscanner eher im Versuchsstadium", sekundiert Bego-Experte Riehl.

Aber auch wenn bei den Geräten Verbesserungsbedarf besteht und sie noch nicht zur Standardausrüstung gehören – kaum ein Experte bezweifelt, dass die Silikonmasse eines Tages der Vergangenheit angehören wird. Nicht jeden macht das glücklich: "Es ist unbefriedigend zu sehen, wie Maschinen und Computer den Job übernehmen", sagt Zahntechnikerin Klose. Viele ihrer Kollegen haben den Beruf längst gewechselt, manche wurden arbeitslos. "Ganz verzichten wird man auf uns nicht können, weil es immer noch Sonderanfertigungen gibt", sagt sie. Hintersehr sieht es inzwischen pragmatisch: "Anfangs habe ich mir auch viele Gedanken gemacht, weil ich als Zahntechniker die Arbeitsplätze der anderen abschaffe. Aber für die Patienten verbessert sich die Qualität." (bsc)