Schritte und Schnittstellen des Digitalen Workflows (Corona)

Einleitung

Die digitale Workflow verändert zur Zeit die Arbeitsabläufe in der Zahntechnik tiefgreifend und rasant. Sehr viele Kronen und Brücken werden mittlerweile mit dieser Technik hergestellt. Implantataufbauten werden immer häufiger so gefertigt, aber auch Partielle Prothesen und Totale Prothesen können schon damit konstruiert und gefertigt werden. Schienen werden immer häufiger digital gefertigt. Funktionslöffel, Basen für Bisschablonen oder Bohrschablonen sind problemlos im digitalen Workflow herstellbar.

Mit der Verbreitung von Intraoralscannern werden zukünftig immmer häufiger "nur" Dateien statt Abformungen im Labor ankommen, aus denen dann mit Hilfe des Digitalen Workflows Modelle gefertigt werden müssen. Eine Datei kann man halt nicht mit Gips ausgießen ;-).

In dieser einführenden Lernsituation werden nur die Schritte und Schnittstellen des digitalen Workflows gezeigt und Begriffe sowie Abkürzungen übersetzt. Die genaue Erarbeitung der einzelnen Schritte und Schnittstellen erfolgt anschließend in den einzelnen Lernsituationen!

Lernvideo zur Einführung in das Thema "Schritte und Schnittstellen des Digitalen Workflows"

Schritte und Schnittstellen des digitalen Workflows

Digitalisierung

Bei der Arbeit im digitalen Workflow reicht natürlich die "Anwesenheit" eines Sägemodelles nicht aus. Das Modell muss in den Computer. Stellt der Zahnarzt eine gewöhnliche Abformung her, wird daraus klassisch ein Sägemodell hergestellt. Das wird dann anschließend mit einem 3D-Scanner im Labor digitalisiert (Digitalisierung lab-side). Das Ergebnis ist eine Datei, die die 3D-Daten enthält und an die CAD-Software weitergegeben werden kann. Hat der Zahnarzt statt der Abformung einen Intraoralscanner verwendet (Digitalisierung chair-side), kann aus diesen Daten direkt mit einer CAD-Software ein Sägemodell konstruiert werden (Pins, Löcher für Pins, Sockel, Sägeschnitte je nach System). In diesem Unterrichstprojekt gehen wir davon aus, dass der Zahnarzt uns die Daten eines Intraoralscans geschickt hat! Im digitalen Workflow nennt man dieses Verfahren auch CAI (Computer Aided Impressioning - Computerunterstütze Abformung).

Im Idealfall sollte deine Lehrerin oder dein Lehrer dir die Digitalisierung mit einem Intraoralscanner live vorstellen. Sollte kein Intraoralscanner zur Verfügung stehen, dann hilft dieses Video sicherlich. Es zeigt die intraorale Digitalisierung zweier Kiefer eines nicht ganz unbekannten Patienten ;-):

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Rohdaten eines Intraoralscans im STL-Format

Schnittstelle zwischen Digitalisierung und Konstruktion

Die Daten werden nun in speziellen Dateiformaten an die Konstruktionssoftware weitergegeben. Dabei kommen manchmal "geheime" Formate spezieller Hersteller zum Einsatz. Bei solchen "geschlossenen Systemen" ist ein Datenaustausch mit Produkten anderer Hersteller für den Zahntechniker leider nicht möglich.

Viele Systeme verwenden aber offene Formate, um die Daten auszutauschen. Solche "offenen Systeme" bieten uns Zahntechnikern die Möglichkeit und Freiheit, die Daten der Digitalisierung an beliebige offenen CAD-Softwarelösungen weiterzugeben. Daher sind offene System klar zu bevorzugen.

Meist werden die Daten mittlerweile im STL-Format "transportiert". Die Surface Tesselation Language (Sprache zur Beschreibung von Oberflächen durch Kachelung) stellt die Oberfläche in Dreiecken dar.

Diese Blender-Datei enthält zur Ansicht die Rohdaten eines Intraoralscans.

Konstruktion

Aus den importierten STL-Daten der Digitalisierung (wir gehen im Unterrichtsprojekt von offenen Systemen aus) wird nun mit Hilfe einer CAD-Software (Computer Aided Design - Computerunterstützte Konstruktion) ein richtiges Modell konstruiert. Die Vorgehensweise ähnelt durchaus der manuellen Herstellung eines Sägemodells. Diese Videos zeigendie Modell-Konstruktion mit Hilfe des Model-Builders der CAD-Software Dental Designer der Firma 3Shape:

Direkter Link zum Video

Schnittstelle zwischen Konstruktion und CAM-Software

Erneut werden die Daten der Konstruktion im STL-Format weitergereicht.

Diese Blender-Datei enthält zur Ansicht die Konstruktionsdaten eines Modells aus einem Intraoralscan.

CAM-Software

Die erste Phase des Computer Aided Manufacturing (CAM - Computerunterstütze Fertigung) ist die Verwendung der CAM-Software. Mit ihrer Hilfe werden die importierten Daten der Konstruktion in schriftliche Befehle für die Fertigungsmaschine "übersetzt". Diese Befehle werden dann in Form von Textdateien als G-Code an die eigentliche Fertigungsmaschine übergeben.

Schnittstelle zwischen CAM-Software und Fertigung

Die Steuerungsbefehle für die CNC-Maschine werden, wie erwähnt, als G-Code im Textformat übergeben.

Fertigung

CNC-Maschinen (Computerized Numerical Control - computergestützte numerische Steuerung) sind Werkzeugmaschinen, die computerunterstützt durch textbasierte numerische Befehle gesteuert werden. In diesem Fall wäre das eine Fräsmaschine:

Objekte können aber auch mit Additiven Fertigungstechniken hergestellt werden. Mit Hilfe der ebenfalls textbasierten numerischen Daten der CAM-Software werden aus Flüssigkeiten oder z.B. Kunstoffdrähten in physikalischen oder chemischen Prozessen Objekte direkt generiert (erzeugt). Dafür sind keine weiteren Werkzeuge (wie z.B. die Fräswerkzeuge beim Fräsen) notwendig.

Moderne additive Fertigung vom z.B. Modellen:

Übung

Normales Lernen

Bearbeite nun im Anschluss an die Vorstellung des digitalen Workflows dieses Arbeitsblatt.

Interaktive Übung:

Trainiere deine neu erworbenen Kompetenzen auch in der interaktiven Übung im Moodle-Kurs zum Projekt.

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