TECHNOLOGIE. Geschlossene versus offene Systeme eine Standortfrage CAD/CAM

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1 Geschlossene versus offene Systeme eine Standortfrage Petra Wanschka Einleitung Der zweite Teil der -Serie beschäftigt sich mit dem Standortthema eigene oder an die Industrie ausgelagerte Produktion. Dabei sind die Passgenauigkeit und Präzision der Restaurationen nach wie vor wichtiges Kriterium der Beurteilung (Abb. 1). Aktuell gliedert sich das Angebot zur -Technologie vonseiten der Industrieunternehmen, die im Bereich Dental aktiv sind, vordergründig in zwei Bereiche auf. In die so genannten geschlossenen und die offenen Systeme. Diese beiden Philosophien stehen einander gegenüber und der Anwender besitzt die Freiheit, den für sich richtigen Weg zu finden. Dann auf den intensiveren zweiten Blick kann der Betrachter feststellen, dass so genannte geschlossene Systeme an manchen Punkten bereits durchlässig sind, dafür aber offene Systeme in ihrer Anwendungsvielfalt durchaus Begrenzungen haben können. Zudem tummeln sich Unternehmen im Markt, die versprechen, ihre geschlossenen Systeme in Kürze zu öffnen wobei sich hier ein gewisser Wettlauf abzeichnen könnte. Fragestellungen Es gibt nun in dieser Vielfalt der Positionen und Systeme den verständlichen Wunsch vonseiten der Labors nach einer klaren Richtlinie. Die Autorin hat daher einige Punkte und Fragen aufgegriffen, um hier mit den an der Serie beteiligten Anbietern diese Punkte zu bearbeiten und zu beantworten: Wie will ich aktuell und in der Zukunft mit einem System agieren? Was brauche ich vor Ort? Ist Outsourcing mein Thema? Kurzdefinitionen Zentrale Fertigung Jede Form von Fertigung, die vom Labor outgesourct und an professionelle Fräs- oder Fertigungszentren gegeben wird. Geschlossenes System Alle Systeme, die nur eine verschlüsselte Datenausgabe vor Ort zu einer firmen spezifischen Fräsmaschine oder zu einer zentralen Fertigung zulassen. Offenes System Systeme, die STL-Dateien am Ende des Designprozesses ausgeben, die auf beliebigen Maschinen weiterverarbeitet werden können. Offen oder geschlossen bezieht sich immer auf die DatenENDausgabe. Teilgeöffnetes/Teilgeschlossenes System Die STL-DateiENDausgabe kann z. B. dazugekauft werden oder STL-Daten sind firmenspezifisch aufbereitet und weichen vom Standard-STL ab streng genommen ist dieser Begriff falsch. Schnittstelle Die Schnittstelle ist die Andockstelle für externe Abläufe, z. B. gibt es zwischen dem Scanner und der CAD-Software eine Schnittstelle, die diese aufeinander abstimmt, um z. B. Daten eines Intraoralscanners in die Designsoftware zu laden. STL-Datensatz Der STL-Datensatz aus dem Scanner oder in Zukunft aus dem Intraoralscan beschreibt die Situation anhand eines Gitternetzes, das durch die CAD-Software weiter verarbeitet wird und in die entsprechenden Ausgabeformate, die Abb. 1 Die Beurteilung der Passgenauigkeit vor der Weiterbearbeitung der Gerüste (Bildquelle: Praxis Kleinsman + Kleinsman, Ludger Schlütter). Abb. 2 IT-Spezialisten von 3shape bei der Arbeit (Bildquelle: 3Shape). Zahntech 2010;36(8):

2 weiterverarbeitende Software, das CAM, umgesetzt wird. STL-Daten sind nach Raumkoordinaten ausgerichtet, sodass allein die Aussage STL-Ausgabe nicht bedeutet, dass diese Daten ohne weitere Anpassungen verarbeitet werden können (3shape) (Abb. 2). Statements der Unternehmen und Anwender Zahntechnische Fräsmaschine und ihre Unterscheidung zur CNC-Maschine der Industrie Die zahntechnische Fräsmaschine ist eine spezialisierte Universalfräsmaschine der Industrie. Die Spezialisierung erfolgt modular mit mechanischen Komponenten und mit Softwarekomponenten, um z. B. die notwendigen Passungsergebnisse zu erzielen (Abb. 3) (Erwin Sowa, Vorstand Vertrieb und Marketing Datron). CNC-Maschinen sind hochkomplexe technische Geräte, bei deren Entwicklung Mechanik, Steuerungstechnik und Regelungstechnik beherrscht werden müssen. Wenn eine Firma, z. B. aus der Dentalbranche, so eine Maschine entwickelt oder entwickeln lässt, fällt das Ergebnis gegenüber den auf CNC-Maschinen spezialisierten Firmen stark ab. Die Steifigkeit ist nicht da, was sofort zu stark erhöhten Werkzeugkosten führt, die Genauigkeiten werden nicht erreicht. Zudem leiden zahntechnische Fräsmaschinen häufig darunter, dass bei diesen die Kostenminimierung im Vordergrund steht (Abb. 4) (Jürgen Röders, Geschäftsführer der Firma Röders). Zentrale Fertigung Die Firma Bego steht zu ihrer zentralen Fertigung. Am offenen Markt sieht sie derzeit eine Überversorgung an Fräskapazitäten. Dadurch entstehe ein Preisrutsch, der keinem gut tue. Auch wer sich heute den technischen Stand der Dinge anhand einer großen Fräsmaschine in das Labor stellt, bleibt von zukünftigen Investitionen nicht verschont. Es gehört schon unternehmerischer Mut zu solchen Investitionen, die leicht Euro übersteigen können; denn heute fräse ich eigentlich nur Gerüste, doch morgen benötige ich dann schon Modelle, die meine Maschine vielleicht gar nicht bieten kann. Und immer die Frage: Bin ich eigentlich noch oder ab wann bin ich wieder in der Wertschöpfung? Ein Anwender, der ganz auf die zentrale Fertigung setzt, ist die Zahnarztpraxis Kleinsman + Kleinsman in Bocholt. Die Praxis hat ein integriertes Dentallabor mit derzeit 18 Technikern. Bereits seit 2002 nutzt das Labor das Angebot der Nobel Biocare, zuerst mit Einzelkappen und seit ca gibt es hier noch metallfreien Zahnersatz. Als einen großen Vorteil sieht Praxispartner und Chef der Zahntechnik, Ludger Schlütter, dass die Mitarbeiter mit den Maschinen und deren Betreuung nichts zu tun haben und sich so ganz den zahntechnischen Arbeiten und deren ästhetischen Ergebnissen widmen können. Zentrale Grundvoraussetzung für hochwertige Arbeiten seien ein tiefes Wissen um zahntechnische Belange und Funktionsproblematiken. Die Umsetzung mittels -gefertigter Restaurationen setzt voraus, dass der Techniker, der die virtuellen Konstruktionen betreut, über eine fundierte Aus- und Fortbildung verfügt. Das Labor generiert seine Umsätze bewusst nicht über die Gerüste, sondern über die ästhetische Arbeit mit und am Patienten (Abb. 5). Straumann kann bei der zentralen Fertigung auf Kundenwünsche reagieren und hat die Möglichkeit, eine große Materialvielfalt anzubieten. Die Kompetenz bleibt dem Labor erhalten und die Zeitersparnis kann in andere Tätigkeiten, wie z. B. Kundenbetreuung oder Neukun- Abb. 3 Kugelumlaufspindeln ermöglichen bei hoher Präzision hohe Vorschübe unter sehr unterschiedlichen Lasten (Bildquelle: Datron). Abb. 4 Innenraum einer hochsteifen industriellen Dentalmaschine (Bildquelle: Röders). Abb. 5 Ein zahntechnischer Arbeitsplatz ohne Staubbelastung (Bildquelle: Praxis Kleinsman + Kleinsman, Ludger Schlütter) Zahntech 2010;36(8):

3 denakquise, investiert werden. Das Umdenken und die Fokussierung auf die Kernkompetenzen der Zahntechnik werden nach und nach vermehrt Einzug halten in den Dentallaboratorien. Geschlossenes System Ein geschlossenes System gibt keine STL-Daten aus, STL- Daten sind immer offene Daten. Bego verkauft geschlossene Scanner, die Daten liegen im Format.Bego vor und werden zentral weiterverarbeitet. Der Hintergrund ist einfach der, dass ein so hoher Service, wie ihn Bego anbietet, auf diese Weise rfinanziert werden kann (Abb. 6) (Axel Klarmeyer, Bego). Auch DeguDent steht zu ihrem geschlossenen System, dabei sind Teilbereiche in die zentrale Fertigung im Unternehmen verlegt. Das geschlossene System wird vom Unternehmen DeguDent definiert als ein Prozess, der nach MPG validiert und vom Scan über das CAD und das CAM bis zum Material in sich abgestimmt ist. Dabei wird besonders viel Wert auf die Abstimmung zwischen Materialien und Maschine gelegt (Abb. 7). Verschiedene Werkstoffe benötigen unterschiedliche Maßnahmen, so ist die Abstimmung zwischen dem Material, der Spindel, dem Werkzeug und dem Vorschub genau abgestimmt. Im System wird die Qualität des STL-Files, der STL-Datei, durch zusätzliche Daten ergänzt und verbessert, u. a., um die individuelle Frässtrategie zu optimieren (Produktmanager, Holger Emmert). Straumann versteht unter geschlossenem System die optimale Abstimmung zwischen Scanner, Softwareeinheit und der zentralen Fertigung des Unternehmens. Öffnungen wären für Straumann immer mit neuen Anpassungen zwischen den einzelnen Schnittstellen verbunden. Die derzeitige einzige Öffnung besteht über den Intraoralscanner, der mit ausgesuchter Konstruktionssoftware über die Schnittstelle verbunden werden kann (Abb. 8). Offenes System Bei Bien Air können auf der Fräsmaschine alle offenen STL- Files verarbeitet werden. Diese können vom hauseigenen oder von einem fremden Scanner erstellt werden, genauso kann das STL-File der Konstruktion an andere Fräsmaschinen geleitet werden. Dabei ist zudem die Materialwahl frei. Bien Air überlässt die Wahl der Komponenten und des Materials ihren Kunden, zudem gibt es inzwischen Softwaremodule, die Systeme öffnen können (Abb. 9) (Denis Cuendet, Director Laboratory Section von Bien Air). 3shape sieht es so, dass die Frage lauten muss, bekomme ich am Ende des Prozesses das Produkt heraus, welches ich brauche? Viele Zahntechniker kalkulieren nur die vordergründigen Kosten und den Nutzen. Eigenfertigung oder Fremdfertigung wird nicht betriebswirtschaftlich kalkuliert, ebenso wenig die Frage, ob ein offenes oder geschlossenes System die geeignete Wahl für ein Labor ist. Roland Schütz, Geschäftsführer der Schütz-Zahntechnik, steht einer Gruppe von 13 Dentallaboratorien vor, mit insgesamt mehr als 180 Zahntechnikern. Für ihn steht das geschlossene System gleichbedeutend mit Lieferzwang und dem Monopolgedanken der Dentalindustrie. Schütz-Zahntechnik arbeitet nur mit offenen Systemen, allerdings geht der Ausbau zu einem professionellen Fräscenter, den wir gerade gehen, nicht ohne eine fachliche Betreuung der Fräseinheiten durch einen Fachmann. Die Laborgruppe arbeitet aktuell mit den offenen Systemen der Firma Wieland Dental + Technik. Für Schütz gibt es keine Alternative, entweder betreibt Abb. 6 Die gefrästen Gerüste werden anschließend in Metall umgesetzt (Bildquelle: Bego). Abb. 7 Alle Produktionsschritte werden ständig kontrolliert (Bildquelle: DeguDent). Abb. 8 Die Fräsmaschinen sind über die Schnittstellen angepasst (Bildquelle: Straumann). Abb. 9 Bei offenen Systemen ist der Anwender frei in der Maschinen- und Materialwahl, hier ist als Ergebnis ein fertiges Titangerüst auf dem Modell zu sehen (Bildquelle: Bien Air). Zahntech 2010;36(8):

4 TECHNOLOGIE das Labor diese Technologien professionell und generiert die entsprechende Auslastung oder es ist ein Hob. Klar sehen muss der Laborbesitzer das Verfallsdatum der Maschinen. Nach drei bis vier Jahren muss die Abschreibung abgeschlossen sein. Sehr erschreckend findet Schütz, dass weder während der Lehrzeit noch in der Meisterprüfungsvorbereitung eine fundierte Ausbildung für die -Anwendungen stattfindet. Für ihn bleibt die Zahntechnik immer Zahntechnik, dabei schreckt ihn Auslandszahnersatz überhaupt nicht. Wir bieten den Behandlern den richtigen Service und die damit verbundenen zahntechnischen Arbeiten, damit diese ihrem Beruf als Zahnarzt nachgehen können (Abb. 10 und 11). Für Röders sind geschlossene Systeme eigentlich eine eher ungewöhnliche Erscheinung. In der Industrie gibt es hoch spezialisierte Anbieter jeweils für Maschinen, Werkzeuge, -Software, Material etc. Auf allen Gebieten findet eine schnelle Entwicklung statt. Ist es möglich, auf allen diesen Gebieten gleichzeitig führend zu sein? Der Laborkunde kann sich für jeden Bereich den optimalen Partner heraussuchen und so seine Qualität und die Kosten optimieren (Abb. 12). Datron spricht im offenen System getestete Empfehlungen für die Module außerhalb der Fräsmaschine aus, um zusätzliche Anpassungskosten zu vermeiden. Wichtig ist für den Anwender, dass er von hart bis weich die Materialien abdecken kann. Eine hochwertige Maschine läuft bis zu 15 Jahre, wenn sie vom Fachmann gewartet und die Verschleißteile, wie die Spindel, regelmäßig gewechselt werden. Die 5-achsige Bearbeitung ist sehr lange zukunftsfähig. Die offenen Systeme der Dentalindustrie wachsen nach Datrons Meinung in den nächsten Jahren immer stärker zusammen (Erwin Sowa, Datron). Schnittstelle Eine Schnittstelle kann mechanischer Natur sein, z. B. ein zerschnittenes Seil oder eine Schraube und deren Mutter. Die datentechnische Schnittstelle muss vordergründig mechanisch zusammenpassen und zusätzlich muss die Datenübertragung funktionieren (Erwin Sowa, Datron). Im System gibt es bei Degudent die Möglichkeit auf ein so genanntes flexibles System mit einer Tür nach außen zu setzen. Diese Produktion ist validiert mit der Schnittstelle zum 3shape Scanner und der 3shape Software. Eine Schnittstelle ist die Sicherstellung des Datentransfers zwischen den verschiedenen Datenein- und -ausgaben der Produktionsprozesskette (Andreas Nitschke, Straumann). Nach Meinung von Bien Air wird es am Markt in fünf Jahren keine geschlossenen Systeme mehr geben, sondern nur noch nach allen Seiten und für alle Möglichkeiten offene Geräte mit dementsprechenden Schnittstellen. Dabei sind die Schnittstellen der einzelnen Module von der Industrie so untereinander abzustimmen, dass die Endergebnisse stimmen (Denis Cuendet, Bien Air). Prozesskette Als reiner Materialanbieter unterstützt die Vita Zahnfabrik offene und geschlossene Systeme in ihrer Prozesskette. Zu diesem Zweck kooperiert Vita mit verschiedenen Systemherstellern und bestätigt nach intensiven Tests derzeit sind fünf unterschiedliche Oxidkeramikmaterialien und zwei Polymer-Blöcke im Angebot die Kompatibilität mit den Materialien. Die Wirtschaftlichkeit, das Fachwissen und die Markt- und Unternehmenspotenziale sind die wichtigsten Kriterien für die Zukunftsfähigkeit eines Betriebes. Der Preiswettbewerb wird im -Markt Abb. 10 und 11 Selbst der Prozess des Abtrennens hat sich verändert (links). Das Investieren in neueste Technologien, wie in eine solche Fräsmaschine, ist eine Investition in die Zukunft (Bildquelle: Schütz Dental). Abb. 12 Eine hochautomatisierte Maschine transportiert die abgetrennten Objekte in einer Schale aus dem Arbeitsraum (Bildquelle: Röders) Zahntech 2010;36(8):

5 immer härter, deswegen ist eine realistische Einschätzung des Auftrags- und Produktionsauslastungsgrads sehr wichtig. Kann ein -System nicht ausreichend ausgelastet werden, ist eine externe Produktion deutlich wirtschaftlicher (Abb. 13) (Manfred Cordes, Leiter Marketing & Services der Vita). Für Bego gehört zur Prozesskette, dass die Materialeigenschaften beständig von einem externen Institut geprüft und die Maschinen von Fachleuten aus dem Maschinenbau gepflegt und gewartet werden (Abb. 14). DeguDent versteht unter Prozesskette, dass alle Komponenten und die sie verbindenden Arbeitsschritte so abgestimmt sind, dass eine gegenseitige Kontrolle möglich ist. Bei Straumann wird als Prozesskette der ständig von Fachleuten begleitete Workflow bezeichnet. Dabei wird auch hier über die verwendeten Datenformate dafür gesorgt, dass die Qualität des Endprodukts in den unterschiedlichen Materialvarianten optimiert ist. In der Prozesskette eine Fräsmaschine vor Ort im Labor zu haben, die offen und dabei einfach und intuitiv zu bedienen ist, stellt einen technisch hohen Anspruch an den Maschinenbauer. Je einfacher und intuitiver die Bedienung im Labor ist, umso aufwändiger sind die Konstruktion und der Aufbau der Fräseinheit. Der Service vor Ort ist nur vom Fachmann, dem CNC-Techniker aus dem Lieferunternehmen, zu gewährleisten, dabei ist es sinnvoll, diese Folgekosten von Beginn an in die Kalkulation mit einzubeziehen (Abb. 15) (Erwin Sowa, Datron). Prozesssicherheit Bego war im vergangenen Jahr von 15 % Scannerausfällen betroffen. In so einem Fall bekommen die Kunden innerhalb von 24 Stunden ein Tauschgerät (Axel Klarmeyer). Die Wartung des Prozesses gliedert sich für Bien Air in zwei Stufen. Die erste Stufe kann vom Labor selbst getragen werden, das ist die Kontrolle von Wasser, Öl und Fräser. Die zweite Stufe ist der Teilewechsel und dieser sollte wie die Reparatur der Maschine unbedingt von Fachleuten des Lieferunternehmens durchgeführt werden (Abb. 16). Als Fachindustrie versteht DeguDent die zahntechnischen Anforderungen. sollte für das Labor nur Mittel zum Zweck der dentalen Restaurationen sein. Die Prozesssicherheit ist in der zentralen Fertigung mit entsprechender Klimatisierung, schwingungsfreiem Boden und CNC-Technikern sowie Zahntechnikern im Dreischichtbetrieb organisiert. Dabei hat das Unternehmen ein permanentes klinisches Monitoring und verfügt über sehr umfangreiche Studien, um die Anwendungssicherheit auch für die Klinik zu gewährleisten (Abb. 17) (Holger Emmert, DeguDent). Die Prozesssicherheit betreut Straumann als zertifiziertes Unternehmen mit entsprechend ausgebildeten Fachleuten an allen Schnittstellen. Die Maschinen werden somit nur von CNC-Technikern betreut und gewartet und die Qualitätsprüfung der Materialien und Objekte liegt in den Händen von Zahntechnikern (Abb. 18). Im Fokus stehen bei Vita die prothetischen Versorgungen mit folgenden Eigenschaften: Stabilität, Ästhetik, Abb. 13 Die mechanische Anbindung des Materials zur Fräsmaschine muss passen (Bildquelle: Vita Zahnfabrik). Abb. 14 SLM (Selektives Lasermelting) gehört zu den neueren Anwendungstechniken, die der Zahntechnik offen stehen (Bildquelle: Bego). Abb. 15 Die Spindel ist eines der Maschinenteile, die regelmäßig erneuert werden müssen, um die Qualität zu halten (Bildquelle: Datron). Abb. 16 Die Kühlung während des Fräsvorgangs (Bildquelle: BienAir). Abb. 17 Die Begutachtung des Schliffbilds einer Frontzahnkrone unter dem Mikroskop dient der Materialkontrolle (Bildquelle: DeguDent). Zahntech 2010;36(8):

6 Maschinenbearbeitbarkeit ohne Nachbearbeitung und Vollanatomie. Eine optimale Abstimmung zwischen Material- und -Gerätehersteller ist für die Qualität und letztendlich für den Erfolg des Prozesses ausschlaggebend. Vita kooperiert mit den wichtigsten - Herstellern und gewährleistet damit eine optimale Verarbeitung seines Materials (Abb. 19) (Vita). Prozessqualität Die Qualität des Werkstücks (Gerüst, Vollkrone etc.) ist messbar und fängt beim Scan an. Die Industrie greift bei der Kontrolle der Passung auf eine genormte Abnahmequelle als Standard zurück. Eine solche standardisierte Passungskontrolle wäre auch für die Dentalindustrie wünschenswert. Und es wäre einfacher, mit dieser Normkrone oder Normbrücke die Qualität der Maschinen zu vergleichen (Erwin Sowa, Datron). Die Prozessqualität wird für Ludger Schlütter, der seine Arbeiten zentral bei der Nobel Biocare fertigen lässt, dann die gewünschte Qualität erreicht haben, wenn das Nacharbeiten und Beschleifen vor der Verblendung vollständig überflüssig sein wird. Die Zusammenarbeit mit Nobel funktioniert gut und wichtig ist für mich die Verlässlichkeit und die hohe Qualität der Objekte. Zusätzlich ist für mich wichtig, dass ich einen Garantieanspruch habe. Es wird immer Gewährleistungsfälle geben (Abb. 20). Die Prozessqualität beim offenen System steht und fällt mit dem Service des Lieferunternehmens. Die richtige Unterstützung von extern ist für den dauerhaften Erfolg unabdingbar, sonst läuft das System nicht rund und es kommt zu immer mehr Problemen (Denis Cuendet, Bien Air). Wenn die Maschine aufgrund mangelnder Steifigkeit bei der Fräsbearbeitung stark schwingt, kommt es zu Ausbrüchen am Werkstück, besonders bei spröden Materialien wie vorgesinterter Keramik (Zirkonoxid). Außerdem verschleißen die Fräswerkzeuge sehr schnell, was zu höheren Kosten, aber auch zu zusätzlichen Ungenauigkeiten am Werkstück führt. Dies ist besonders bei der Metallbearbeitung der Fall, z. B. bei Chrom-Kobalt (Röders). Sich nicht um die Prozessqualität sorgen zu müssen und dabei die Angebotspalette des Labors über z. B. selektives Lasermelting oder Kunststoffplotten zu spezialisieren ohne eigene Investitionskosten, spricht doch für sich (Axel Klarmeyer, Bego). Fazit Bei genauerer Betrachtung gibt es viele Wege, die gegangen werden können und die zielführend sind. Als Labor zu sagen: Ich will offen, weil ich dann alle Möglichkeiten und Chancen habe, ist vielleicht die einfachste Antwort. Doch wenn der aktuelle Businessplan die Investition der Maschine derzeit (noch) nicht zulässt, besteht doch trotzdem eine Vielzahl von Möglichkeiten, um die - Technologien über Outsourcing für den eigenen Unternehmenserfolg dem Kundenkreis anzubieten. Teil III der Serie wird die Einstiegswege, den Service und die Unterstützung beleuchten, welche in Anspruch genommen werden können, um den Einstieg oder den Umstieg auf neue Techniken zu erleichtern. Die teilnehmenden Firmen freuen sich über die Rückkoppelung der Leserinnen und Leser und auf Fragen, die gerne an die Redaktion gestellt werden können. Adresse der Verfasserin Petra Ina Wanschka, wanschka media GmbH Fockensteinweg 7, Bad Wiessee p.wanschka@wanschka-media.de Abb. 18 Die Prozesskette und die Prozesssicherheit bestimmen die Qualität (Bildquelle: Straumann). Abb. 19 Das Labor verfügt heute über eine Materialvielfalt, die vor ein paar Jahren noch nicht existierte (Bildquelle: Vita Zahnfabrik). Abb. 20 Nur ein guter Scan und das Knowhow des Zahntechnikers beim CAD bringen die Voraussetzungen für eine hochwertig gefräste Arbeit (Bildquelle: s. Abb. 1) Zahntech 2010;36(8):