Mikrofräser in der Dentaltechnik

ZM Solutions AG mit Sitz in Bern hat sich auf die Implementierung und Optimierung digitaler Workflows in Dentallaboren spezialisiert. Zugleich gehören der Verkauf von Dentalprodukten für den digitalen Workflow sowie der 3-D-Druck und das Fräsen von Prothesen und Zahnersätzen zum Portfolio. Gefräst wird mit Mikrowerkzeugen von OSG.

Die Dentallabore in der Schweiz befinden sich aktuell in einem tiefgreifenden Wandel. Angesichts neuer Technologien, einer verschärften Wettbewerbssituation und eines die Branche bestimmenden Nachwuchsproblems, ergibt sich die Frage, mit welchen Weichenstellungen die Wirtschaftlichkeit erhöht und die Zukunftsfähigkeit der Labore gesichert werden können. Analysen haben gezeigt, dass dienstleistungsorientierte Arbeitsweisen und der Einsatz digitaler Technologien der Schlüssel zum Erfolg sind. Im Kielwasser der Digitalisierung erlangen dabei die individuelle Betreuung und Beratung eine entscheidende Bedeutung. Zugleich erlangen Qualität, Termintreue, Flexibilität und Zuverlässigkeit einen nochmals höheren Stellenwert. Der Wandel vom reinen Produkt- zum Dienstleistungsanbieter geht dabei oft mit einem erweiterten Leistungsangebot einher.

Kleinere Labore mit Nachholbedarf

„Die Digitalisierung des Arbeitsalltages nimmt aber nicht nur zu, sie wird auch immer komplexer“, schätzt Georg Orosz, Geschäftsführer von ZM Solutions AG, ein. „Zwar werden die Softwaresysteme einfacher in der Anwendung, sie decken aber auch mehr Funktionalitäten ab. Um sich das nötige Wissen anzueignen, braucht der Nutzer Schulung.“ Zumal sich auch die Hardware rasant weiterentwickelt. Zwar sind die grundlegenden Aufgaben des Zahntechnikers über die Jahre gleich geblieben: Er stellt den individuellen Zahnersatz her. Mit der älter werdenden Bevölkerung und der Digitalisierung kommen jedoch neue Aspekte hinzu. Nicht nur, dass die Zähne länger erhalten werden sollen, auch die eingesetzten Materialien ändern sich, zum Beispiel hin zu Keramikvarianten. So wird etwa Zirkon­oxid vom basalen Bereich zur Schneide immer weicher, außerdem spielt der ästhetische Aspekt eine immer wichtigere Rolle. Die Konsequenz? Regelmäßig bedarf es neuer Frässtrategien. Und eben auch der Schulung. Allerdings muss differenziert werden: Während nämlich die großen Fräszentren der Schweiz in der Regel Mitarbeiter beschäftigen, die sich um solche Bearbeitungsstrategien kümmern, besteht bei kleineren Laboren nicht selten Nachholbedarf – und das weniger bei der Ausstattung als beim Support und den Partnerschaften.

Kurzfristig die Lösung liefern

ZM Solutions AG hat sich mit seiner Leistungssuite auf den digitalen Workflow in Dentallaboren spezialisiert. Hier zieht sich die Digitalisierung inzwischen von der Datenübernahme vom Zahnarzt über das Datenhandling, die -verarbeitung und das Design bis hin zum fertig produzierten zahntechnischen Werkstück. „In diesem Kontext designen und produzieren wir auch“, berichtet Orosz. „Das ist aber nur ein kleinerer Teil unseres Spektrums. Das wichtigste Segment ist der Support.“ Hier läuft bei ZM Solutions AG heute alles online. Kommt ein entsprechendes Ticket rein, meldet sich ein Mitarbeiter innerhalb von 30 min beim Kunden. Das kann schon mit der fertigen Lösung sein, es kann aber auch die weitere Vorgehensweise betreffen. Normalerweise werden Anfragen so in einem halben Tag abgearbeitet. Dieser Support und der Softwareverkauf machen einen großen Teil des Leistungsumfangs von ZM Solutions AG aus. Hinzu kommen das Fräsen und der 3-D-Druck – sowie der Verkauf von Materialien wie Zirkon­oxid und weitere Dienstleistungen. „Wir verkaufen auch 3-D-Drucker und stellen zugleich den kompletten Workflow zur Verfügung“, vervollständigt der Geschäftsführer. Der aktuelle etwa sei vier Monate lang intensiv getestet worden. „So können wir sicherstellen, dass wir unseren Kunden nach dem Kauf in allen Details zur Seite stehen können. Denn der Support ist auch hier entscheidend.“

Effizient im Netzwerk arbeiten

Additiv wird in Bern mit sechs 3-D-Druckern gefertigt; beim Fräsen kommen drei Maschinen zum Einsatz. Bei Letzterem sei die ausschlaggebende Anforderung an die eingesetzten Werkzeuge die Standzeit, hebt Orosz hervor. „Wichtig ist zugleich die gute Implementierbarkeit in die Software“, ergänzt er. „Schließich kann man das Werkzeug nicht einfach in die Aufnahme stecken und losfräsen. Unsere Kunden sollen sich damit aber gar nicht erst befassen müssen.“ Um auch hier Lösungen zu bieten, bewegt sich ZM Solutions AG in einem partnerschaftlichen Netzwerk von Maschinen-, Software- und Werkzeugherstellern. Wie das aussehen kann, erläutert Orosz an einem aktuellen Projekt: „Derzeit entwickeln wir gemeinsam mit OSG eine spezielle Komponente in der digitalen Implantologie“, umschreibt er allgemein. „Der erste Schritt umfasste das Designen. Im nächsten wurden dann Wurzelstifte gefräst.“ Das sei nicht trivial, betont Orosz. Wenn zu viel nachgefräst werde, würde der Stift anfangen zu vibrieren. „Also muss er schon im ersten Schritt passen. In OSG haben wir dafür einen Partner gefunden, der die richtigen Werkzeuge ausgewählt und mit dem CAM-Hersteller die passende Strategie erarbeitet hat.“ Dazu Jens Schöngarth, Teamleader Business Unit Dental & Medical bei OSG: „Nachdem die Strategie fertig war, haben wir sie bei uns getestet und zusammen mit dem CAM-Hersteller bei ZM Solutions AG vorgestellt.“

Akribie bei Werkzeug und Werkstück

Dass die Strategie erfolgreich war, ergibt sich zum Gutteil aus den grundlegenden Eigenschaften der OSG-Werkzeuge. „Ein Punkt, in dem sich unsere Fräser vom Markt abheben, ist die Tatsache, dass sie auf ± 3 bis 5 µ äußerst genau geschliffen sind“, sagt dazu Schöngarth. „Das geht einher mit einer hohen Konturgenauigkeit, die beispielsweise bei der Herstellung von Passungen extrem wichtig ist.“ Um Genauigkeiten im µ-Bereich geht es etwa, wenn ein Patient eine Teleskopprothese bekommt. Dafür muss das Sekundärteil exakt auf die Primärkrone passen. Orosz fräst daher seine Werkstücke vor, seien es Kronen oder Prothesen. Dann wird in 2-µ-Schritten nachgefräst, bis es passt. „Das geht super mit den Werkzeugen“, betont er. 

Ein weiteres Merkmal der Werkzeuge bringt Magnus Hoyer, Leiter der OSG-Academy in Göppingen, ins Spiel. „Für die Zerspanung von PMMA schwört OSG bis heute auf zweischneidige, beschichtete Werkzeuge.“ Die hochpolierte DLC-Beschichtung ist dafür besonders dünn, so dass die Werkzeuge scharfkantig bleiben, zugleich aber Langlebigkeit garantieren. „Erst kürzlich haben wir für einen großen Werkstoffspezialisten im deutschsprachigen Raum eine einschneidige Geometrie entwickelt, die ein Zusetzen des Fräsers verhindert.“ Kunststoff wird bei hohen Drehzahlen bekanntlich warm und schmilzt. Die Folgen? Das Werkzeug schmiert zu, die Spanabfuhr wird behindert, das Werkzeug kann brechen. „Wir haben heute eine Geometrie in petto, die das verhindert“, so Hoyer. Eine Lösung hat OSG auch für die unterschiedlichen Kontaktpunkte, die beim Fräsen zwischen Werkstück und Werkzeug auftreten. „Für ein Kugelwerkzeug ergeben sich hieraus unterschiedliche Radialkräfte, so dass es umso weiter weggedrückt wird, je mehr man an der Seite fräst“, erläutert Hoyer. „Um hier Maßstabilität zu gewährleisten, arbeiten wir unsere Mikrofräser extrem tropfenförmig aus. Mit einer besonders großen Verjüngung erreichen wir, dass am Außendurchmesser keine flächigen Anlagepunkte auftreten.“ Ein letztes Beispiel sei mit der Änderung des Spanwinkels bei größeren Mikrowerkzeugen genannt: Weil das Werkzeug bei der Arbeit am Außendurchmesser unterschiedlich weggedrückt wird, reduziert OSG diesen Winkel von der Mitte bis zum Außendurchmesser, so dass der Schneiddruck sinkt. Eine Technologie aus dem Werkzeug- und Formenbau, die sich im Dentalbereich eins zu eins anwenden lässt.

Präzision, Langlebigkeit, Performance

„Die wichtigsten Anforderungen an Werkzeuge in der Dentalbranche sind Präzision, Langlebigkeit und Performance“, fasst Hoyer zusammen. Für die Prozessauslegung, Programmierung und die Bearbeitungsstrategie sei zudem der Austausch mit Spezia­listen wichtig. Mit welchen Ergebnissen, zeigt sich an den verschiedenen Materialien. So verwendet ZM Solutions AG zum Schruppen von Titan fünfschneidige VHM-Torusfräser der „WXS-CRE“-Serie, mit denen bis 65 HRC gearbeitet werden kann. „Wir setzen das Werkzeug zum Beispiel für das Schruppen der Wurzelstifte ein, wo uns das konturnahe Rausfräsen sehr zugutekommt. Zugleich erreichen wir in Titan eine hohe Oberflächengüte, die im Dentalbereich grundsätzlich sehr wichtig ist, speziell aber auch für die Weiterbearbeitung“, berichtet Orosz. Sehr gut geeignet seien die Fräser auch für die Herstellung von Retainern. Dabei handelt es sich um kieferorthopädische Systeme, die Zähne nach einer kieferorthopädischen Therapie in ihrer neuen Position halten sollen. Vereinfacht gesagt, werden sie als sehr dünne Vierkantdrähte gefräst. „Stabilitätsprobleme treten dabei nicht auf, auch die Passgenauigkeit ist hervorragend“, berichtet Orosz. Für das Semischlichten und Schlichten in Titan bringt er die Kugelwerkzeuge „WXL-LN-EBD“ zum Einsatz, die sich als zweischneidige Fräser mit langem Hals aufgrund ihrer sehr positiven Auslegung und der „WXL“-Beschichtung bestens für Titan eignen.

Fertig ohne Handarbeit

Bei der Bearbeitung von Zirkonoxid und PMMA ist Orosz derzeit noch in der Testphase. „Ich habe schon verschiedene Designs erstellt sowie die Frässtrategien geprüft. Zum Einsatz kamen hier diamantbeschichtete VHM-Fräser der „DG-LN-EBD“-Reihe. Mit welchem Ergebnis? „Die Oberfläche war nach dem Fräsen so gut, dass sie nach dem Sintern wie poliert aussah.“ Bleibt noch PMMA, das in Kürze mit „LN-EBD“-Sonderwerkzeugen bearbeitet werden soll. „Auch dem sehe ich ausgesprochen positiv entgegen“, unterstreicht Orosz. Er weiß: Die Digitalisierung in Dentallabore ist äußerst komplex. Unterstützung sei da hochwillkommen. „Mit OSG haben wir einen Partner, der Ressourcen und Know-how im Werkzeugbereich bündelt, so dass wir Kunden direkt mit den speziellen Informationen versorgen und ihre Probleme lösen können.