21D, ein britisches Labor für Vollmundsanierungen, setzt vier Stratasys J5 DentaJet®-Drucker ein, um chirurgische Leitfäden mit einer Genauigkeit von unter 100 Mikrometern herzustellen – das ist feiner als ein menschliches Haar. Dank dieser Genauigkeit kann Gründer Rajesh Vijay vier Implantate gleichzeitig mit den Toleranzen einsetzen, die die Vollmund-Implantologie erfordert, und die DentaJet-Bauplatte ermöglicht es seinem Team, bis zu 40 chirurgische Leitfäden in acht Stunden auf einer einzigen Bauplattform zu drucken. So haben sie das geschafft.
21D richtet sich an Patienten mit unheilbarer Parodontitis im Stadium drei oder vier, die noch über Restzähne verfügen, an solche, die bereits mehr als die Hälfte ihres natürlichen Gebisses verloren haben, sowie an Träger von Vollprothesen. Für diese Gruppen bedeutet eine Behandlung, die das Ziel verfehlt, dass der klinische Behandlungsweg von vorne beginnen muss – daher liegt die Fehlerquote nahe Null.
Rajesh Vijay gründete das Labor nach mehr als 30 Jahren als Zahnarzt, von denen er sich 27 Jahre lang auf Arbeitsabläufe für Vollmundimplantate konzentriert hatte. Sein Ansatz geht von einer einfachen Prämisse aus: Wenn ein Werkzeug die im Behandlungsplan geforderte Toleranz nicht einhalten kann, scheitert der Plan bereits bei der Umsetzung. Er drückt es so aus: „Es ist ja schön und gut, eine Idee und einen Plan zu haben, aber wenn man nicht über die richtigen Werkzeuge verfügt, um diesen Plan umzusetzen, hat man zwar einen großartigen Plan, aber eine miserable Umsetzung – und dann gibt man auf.“
Laut Vijay ist die Vollmundsanierung in erster Linie ein ingenieurtechnisches Problem und erst in zweiter Linie ein fertigungstechnisches. Bei jedem Fall müssen sichere biologische Aspekte, die optimale Implantatposition, die Belastungsmechanik und die langfristige Funktion berücksichtigt werden – und jeder Patient ist anders. Man kann nicht jedem die gleiche Schuhgröße anziehen, daher muss jeder Fall individuell berechnet werden.
Vijay behandelt Zähne so, wie ein Ingenieur jedes tragende Ersatzteil behandelt. Er berechnet, wie sich ein Implantat über Jahre des Kauens verhält, wo seine Ermüdungspunkte liegen und wie es sich im Laufe der Zeit bewährt. Diese Denkweise schließt Spekulationen aus, „denn so macht man es im Ingenieurwesen“, sagt er und zieht damit eine klare Grenze zwischen „Ja, das sieht ungefähr richtig aus“ und einer nachprüfbaren Qualitätssicherung, die mehr ist als nur eine Meinung. In seiner Welt gibt es kein „Einmal reparieren und dann vergessen“. Es heißt „reparieren und pflegen“, und das bedeutet, frühzeitig in Präzision zu investieren, damit das Gerät langfristig an Ort und Stelle bleibt und funktionsfähig ist.
Vijay entschied sich für den J5 DentaJet®, weil dessen Genauigkeit nachgewiesen werden konnte und nicht nur behauptet wurde. Bei der Bewertung der Drucker stieß er auf zahlreiche Marketingaussagen, die sich nur auf eine einzige Achse bezogen. „Bei Druckern gibt es viel Marketing: ‚Oh ja, wir haben eine Genauigkeit von fünf Mikrometern … aber es gibt drei Achsen. Sie haben nur eine erwähnt.“ Bei Vollmundprothesen spielen alle drei Achsen eine Rolle, und sobald ein Anbieter sich bei den Daten vage äußerte, wandte er sich einem anderen Anbieter zu. Stratasys lieferte ihm die Daten.
Diese Entscheidung geht auf eine zufällige Begegnung zurück. Vijay war ins Ausland gereist, um den Kauf eines Implantatunternehmens zu prüfen, und entdeckte dabei einen J5 DentaJet, der in einer Ecke des Raums stand. Der Drucker – nicht die Übernahme – wurde zum Höhepunkt der Reise. Sobald er wieder zu Hause war, bestellte er einen. Vier J5-Geräte später lässt sich der Grund, warum er immer wieder neue kauft, auf eine Sache zurückführen: „An der Qualität der Produkte gibt es nichts auszusetzen, wirklich nichts. Sie ist absolut gleichbleibend.“
Das ist das Herzstück der Implantologie. Die asymmetrischen anatomischen Leitfäden von 21D sind, wie Vijay es ausdrückt, „ultra, ultra, ultra maßgeschneidert“. Sie ermöglichen es ihm, vier Implantate mit Abweichungen von weniger als 100 Mikrometern zu setzen – das ist weniger als die Breite eines menschlichen Haares. Seit 1999 hatte er sich ein solches Maß an Präzision erträumt. Jetzt hat er es erreicht.
Diese Präzision ermöglicht es 21D, etwas zu tun, von dem Vijay glaubt, dass es derzeit niemand sonst kann: nämlich zum Zeitpunkt der Operation eine vorgefertigte Titanstange an den Implantaten anzubringen. Der Leitfaden ist präzise genug, um dies zu ermöglichen. Als Skeptiker aus den Vereinigten Staaten einflogen, um zu überprüfen, ob die Behauptung zutraf, kehrten sie innerhalb einer Stunde aus dem Operationssaal zurück und akzeptierten sie. In der Implantologie macht diese Genauigkeit den Unterschied zwischen einem Implantat, das auf Anhieb sitzt, und einer Wiederholungsoperation aus.
Die Genauigkeit bleibt gewährleistet, da sie in jeden Schritt integriert ist und nicht erst am Ende nachgerüstet wird. Der Arbeitsablauf für die Vollmundimplantation läuft wie folgt ab:
1. Digitalisierung des Patienten und Planung der optimalen Implantatpositionen unter Berücksichtigung sicherer biologischer und belastungsmechanischer Kriterien.
2. Entwerfen Sie mit zwei Paar Augen. Klinische Entwürfe werden durch die Zusammenarbeit von KI und menschlicher Arbeit erstellt, sodass alles doppelt überprüft wird.
3. Fertigung. Chirurgische Leitfäden werden auf dem DentaJet im 3D-Druck hergestellt, Prothesen werden gefräst.
4. Qualitätssicherung durch Überlagerung. Jedes Gerät wird gescannt und mit seinem ursprünglichen Entwurf abgeglichen. Das Team weiß genau, wie groß die Fertigungstoleranzen sind, und wenn ein Gerät außerhalb der Toleranzgrenzen liegt, wird es neu gefertigt. Nichts verlässt die Abteilung für Biotechnik, bevor es die interne Qualitätssicherung bestanden hat.
5. Ein Paket für das Operationsteam. Der chirurgische Leitfaden, die Prothetik, das Implantat und die Anleitung werden zusammen versandt. Vijay vergleicht dies mit IKEA für den Chirurgen: eine Ausgangsposition, eine Endposition und ein Leitfaden, der einen von der einen zur anderen führt. Für den Patienten handelt es sich um einen einzigen chirurgischen Eingriff.
Das Ergebnis ist eine zweistündige Operation, bei der beide Kiefer korrigiert werden – etwa eine Stunde pro Kiefer –, was Vijay als äußerst effizient bezeichnet.
Fast alles, was auf dem Arbeitstisch von 21D liegt, stammt aus dem J5 – abgesehen vom Metall. Dazu gehören asymmetrische anatomische Operationsschablonen, stapelbare Operationsschablonen und Fallmodelle sowie gedruckte Veneers, die für Anproben, provisorische Versorgungen und Zahnersatz verwendet werden.
Die große Bauplatte ist es, die aus Einzelteilen Serienproduktion macht. „Man kann 40 dieser [chirurgischen Schablonen] in acht Stunden drucken“, sagt Vijay, was er als erstaunlich bewertet. Auch die auf dem J5 verfügbare Farbpalette spielt eine Rolle. Kartuschen mit 640.000 Farbkombinationen ermöglichen ein Maß an Individualisierung, das er so noch nie gesehen hat – und das alles innerhalb der klinischen Parameter, die der jeweilige Fall zulässt.
Der Betrieb von vier Maschinen auf industriellem Niveau hebt 21D deutlich von der Art und Weise ab, wie die meisten Labore diese Technologie nutzen – so sehr, dass Stratasys sich selbst davon überzeugen wollte. Was den täglichen Betrieb ermöglicht, ist die Tatsache, dass die Maschinen kaum im Weg stehen. Vijay vergleicht die Handhabung mit einem Tintenstrahldrucker: Patronen einlegen, Knopf drücken, zurücktreten.
Seine Bioingenieure schätzen die praktische Seite ebenso sehr wie die Genauigkeit. Die Maschinen sind leise, es gibt keinen lärmenden Kompressor, und die Einrichtung funktioniert wirklich nach dem Plug-and-Play-Prinzip. Die resin-Kunstharz-Kartuschen einlegen, das Design senden, auf Start drücken und zusehen, wie es geschieht. Sein Rat an alle, die noch abwägen, ist unverblümt: „Wenn Sie sich das Leben mit einem Drucker leicht machen wollen, holen Sie sich einen Stratasys – die Genauigkeit ist garantiert.“
Wenn der 3D-Druck sich von einem gelegentlich genutzten Laborwerkzeug zu einem zentralen Mittel der Bauteilfertigung entwickelt, wird der Service zu einem wichtigen Faktor. 21D wird in Großbritannien von SYS Systems unterstützt, das die Maschinen installiert hat und wartet und das Vijay als hervorragend darin bewertet, den Maschinenpark am Laufen zu halten. Für ein Labor mit einem solchen Produktionsvolumen sind die Installation vor Ort und der Anwendungssupport entscheidend dafür, dass die vier Maschinen ständig im Einsatz sind.
Vijays Gespräche mit Stratasys blicken bereits über den heutigen Arbeitsablauf hinaus. Sein Interesse gilt der Belastbarkeit gegenüber der Festigkeit. Implantate bestehen aus Titan und sind unflexibel, und der Knochen verliert mit zunehmendem Alter an Elastizität, sodass die Stoßdämpfung oder Schockabsorption in den Zähnen erfolgen muss. Wird mit der falschen Festigkeit gedruckt, kann ein Patient ohne Nervenrückmeldung so fest zubeißen, dass das Implantat beschädigt wird – was eine weitere Operation zur Folge hat. Sein Ansatz besteht darin, das gleiche Polymer beizubehalten und mit den Füllstoffanteilen zu experimentieren, um zu testen, wo das Material Stoßdämpfung oder Schockabsorption bietet, ohne an Leistungsfähigkeit einzubüßen.
Die langfristige Vision ist die Massenindividualisierung. Vijay stellt sich vor, dass Patienten ihr eigenes Lächeln zu Hause über eine App entwerfen und es genau nach ihren Vorstellungen anfertigen lassen, um es dann bei einem beliebigen Zahnarzt anpassen zu lassen. Er hat 27 Jahre darauf gewartet, zum Zeitpunkt der Operation eine Titanstange liefern zu können. So lange will er nicht noch einmal warten. Nichts davon wäre ohne die Genauigkeit und Effizienz möglich, die der J5 bietet, und diese Stärken zahlen sich aus, weil sie in einen Arbeitsablauf eingebettet sind, der nach demselben Standard aufgebaut ist. Wie Vijay es ausdrückt: „Es ist das Ökosystem, es ist nicht eine einzelne Technologie.“
Was 21D bewiesen hat, ist, dass Präzision und Skalierbarkeit im selben Arbeitsablauf Hand in Hand gehen können. Wenn die Genauigkeit bereits beim ersten Entwurf einkalkuliert wird und sich durch die gesamte Produktion und Qualitätssicherung zieht, lassen sich komplexe Vollmund-Implantatbehandlungen in einem Umfang realisieren, der früher unerreichbar war. Genau das ermöglicht der DentaJet für 21D, und Vijay ist überzeugt, dass sich die gesamte Branche in diese Richtung entwickelt.
