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3-D-Druck im schulischen Teil der Berufsausbildung
Die Vermittlung neuer Technologien an die Auszubildenden – was die Berufsschule leisten kann und was sie dazu braucht
Markus Lensing
Der 3-D-Druck ist in den Dentallaboren angekommen. Diese Aussage ist nicht mehr riskant oder hellseherisch. Auf Schreib- und Basteltischen stehen mittlerweile ebenfalls preisgünstige 3-D-Drucker zum Anschaffungspreis von etwa 300 Euro, die je nach Kompetenz des Anwenders ansehnliche Objekte produzieren. Ab ca. 5.500 Euro kann eine Dentallaborbelegschaft die neue Technik bei entsprechenden Kompetenzen produktiv einsetzen.
Genau diese Kompetenzen6 sind der Punkt, an dem die Berufsausbildung und damit auch der schulische Teil der Ausbildung ins Spiel kommt. So ein 3-D-Drucker druckt genauso wenig vernünftige Objekte ganz von allein wie auch ein Gussapparat auf diese Art und Weise keine brauchbaren Objekte produziert. „Kompetent sein“ bedeutet in der Pädagogik, dass Schülerinnen und Schüler bereit und in der Lage sind, sich in ihrer beruflichen Umgebung stellende Probleme zu erkennen und zu lösen. Markus Lensing, Fachlehrer für Zahntechnik am Albrecht-Dürer-Berufskolleg, beschreibt in einem Beitrag für die Quintessenz Zahntechnik 1/2018, welche Voraussetzungen gegeben sein müssen, um neue Technologien wie den 3-D-Druck sinnvoll in die Lehrpläne für die zahntechnischen Berufsschulen aufzunehmen.
Der 3-D-Drucker der Wahl ist eingebettet in den digitalen Workflow, der mittlerweile (hoffentlich) zum festen Bestandteil der didaktischen Jahresplanung aller Zahntechnikberufsschulen gehört. Im Rahmen des Unterrichts müssen also Kompetenzen in den vier Schritten des Workflows erworben werden.
Die Quintessenz Zahntechnik, kurz QZ, ist die monatlich erscheinende Fachzeitschrift für alle Zahntechniker und zahntechnisch interessierte Fachleute, die Wert auf einen unabhängigen und fachlich objektiven Informationsaustausch legen. Im Vordergrund der Beiträge und Berichterstattung steht die Praxisrelevanz für die tägliche Arbeit. In dieser Zeitschrift finden sich Zahntechniker, Dentalindustrie und die prothetisch orientierte Zahnarztpraxis mit ihren Anliegen nach einer hochwertigen Fortbildung gleichermaßen wieder. Zur Online-Version erhalten Abonnenten kostenlos Zugang. Mehr Infos zur Zeitschrift, zum Abo und zum Bestellen eines kostenlosen Probehefts finden Sie im Quintessenz-Shop.
Digitalisierung
Noch extraoral oder schon intraoral, das ist die Frage im ersten Schritt des Workflows. In beiden Fällen sollte die Zahntechnikerin oder der Zahntechniker kompetent sein, um die Digitalisierung so durchzuführen (hoffentlich und sicherlich in Zukunft auch selbstständig intraoral), dass die erstellten 3-D-Netze in der folgenden Konstruktion genau genug sind und problemlos verarbeitet werden können. Matching-Probleme erkennen, die Beleuchtungssituation richtig einschätzen und die Scannerführung beim Intraoralscan sind zum Beispiel Kompetenzbereiche, die helfen, Fehler zu vermeiden und ein einwandfreies Produkt herstellen zu können.
Abb. 1 Oberkiefer- und Unterkiefermodelle mit 0,1 mm Schichtstärke, mit dem RF100 gedruckt. Werkstoff PLA.
Abb. 2 Modellsegment mit 0,5 mm, mit dem RepRap gedruckt, ca. fünf Jahre alt. Werkstoff ABS.
Abb. 3 UK-Modell mit 0,25 mm Schichtstärke, mit dem RF1000 gedruckt. Werkstoff PLA.
Abb. 4 Modellsegmente, mit dem RF100 mit 0,15 mm Schichtstärke gedruckt. Werkstoff Holz/PLA.
Abb. 5 Modellsegmente, mit dem RF100 mit 0,15 mm Schichtstärke gedruckt. Werkstoff Holz/PLA.
Abb. 6 Implantat und Abutments, mit 0,15 mm Schichtstärke mit dem German RepRap Neo gedruckt. Werkstoff PLA.
Um zu verstehen was bei der Digitalisierung, aber auch bei den folgenden Schritten des digitalen Workflows genau passiert, ist es notwendig, Blicke hinter dessen Kulissen zu werfen. An der Albrecht-Dürer-Schule in Düsseldorf werden diese Kompetenzen auf verschiedenen Kompetenz-Leveln in mehrtägigen Unterrichtsprojekten vermittelt.12 Dabei kommen Handscanner2, Intraoral-Scanner, freie CAD1- und CAM11-Software sowie günstige FFF-Drucker (zum Beispiel der RF1000 oder RF100 von Electronic Conrad) zum Einsatz (Abb. 1 bis 6).
Abb. 7 Freie CAM-Software Cura mit einem Modellsegment. Erzeugung des G-Codes mit 1,0 mm Schichtstärke für den RF100.
Konstruktion
Zahntechnische Objekte, das sind zur Zeit individuelle Abformlöffel, Bohrschablonen, Aufbissschienen, partielle Prothesengerüste zum anschließenden Gießen sowie hier und da auch schon provisorische Kronen und Brücken. Die Konstruktionen müssen mit passender CAD-Software so durchgeführt werden, dass eine spätere Fertigung überhaupt sinnvoll möglich ist (Abb. 7). Überhängende Bereiche, wasserdichte Netze oder die Dimensionierung müssen zum Beispiel vermieden werden, vorhanden sein oder zur späteren Fertigungstechnik passen.
Abb. 8 Konstruktion eines Modellsegments aus einem Intraoralscan mit der freien Software Blender.
CAM-Software
Die CAM-Software wird oft unterschätzt, manchmal gar nicht richtig wahrgenommen, birgt aber zum Beispiel die sehr wichtige Möglichkeit für die Zahntechnikerin beziehungsweise den Zahntechniker, die Qualität (Oberfläche und Festigkeit) und die Fertigungszeit der Produkte massiv zu beeinflussen. Wer sich da ohne entsprechende Kompetenzen blind auf die mitgelieferten Strategien verlässt, ist oft sprichwörtlich verlassen. Im Unterricht können passende Kompetenzen durch die individuelle Lösung beispielhaft gestellter Probleme erworben werden. Auch das Verständnis des von der CAM-Software berechneten und dann den Drucker steuernden G-Codes (beziehungsweise NC-Codes) ist zum Beispiel in der (Online-)Kommunikation mit Servicetechnikern der Hersteller sehr hilfreich (Abb. 8).
Fertigung
Die Standard-3-D-Drucktechnik im Dentallabor ist zurzeit die Stereolithografie mit DLP-Technik4 oder Laserstrahl8. Für diese Techniken sind neben den jeweiligen fertigungstechnischen Besonderheiten die Werkstoffkunde der verwendeten Photopolymerisate sowie der Arbeits- und Gesundheitsschutz beim Umgang mit ihnen von besonderer Bedeutung.
Prinzipiell können ein Teil der problembezogenen fertigungstechnischen Kompetenzen auch im Umgang mit günstigen FFF-Druckern erworben werden.5 Das können zum Beispiel Probleme mit der Druckbettanhaftung oder der chemischen/thermischen Kontraktion sein.
Schnittstellen
An den Schnittstellen zwischen den einzelnen Schritten spielt das Datenformat eine wichtige Rolle. In Zeiten von Big Data3 sind Kompetenzen im Bereich des Aufbaus und der Beschränkungen offener Datenformate (STL9, OBJ10, PLY7) sowie des digitalen Persönlichkeitsschutzes für Zahntechniker und Patienten von zukunftsbestimmender, wenn nicht aus wirtschaftlicher Sicht überlebenswichtiger Bedeutung.
Fazit
Der 3-D-Druck im Rahmen des digitalen Workflows bietet einen umfangreichen Kompetenzbereich in der Ausbildung zur Zahntechnikerin beziehungsweise zum Zahntechniker. Berufsschulen und Laborausbilder stehen vor der Herausforderung, die ihnen anvertrauten jungen Menschen für die zahntechnische Zukunft handlungskompetent zu machen. Dazu reichen ein paar Firmenpräsentationen und Workshops im Rahmen des Berufsschulunterrichts sicher nicht aus. Eine Neuordung des Berufs mit neuen Ausbildungs- und Prüfungsordnungen sowie Lehrplänen ist dringend notwendig. Dazu gehört weiterhin auch die Aus- und Weiterbildung neuer Berufsschullehrerinnen und -lehrer so wie deren Bereitschaft, die neuen Kompetenzbereiche in den didaktischen Jahresplanungen umzusetzen. Die Ausbilder in den Ausbildungslabors müssen parallel dazu den praktischen Teil der Ausbildung entsprechend anpassen. Nur so werden wir in Zukunft kompetentes Personal für die zeitgemäße Herstellung von Zahnersatz finden.
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