Quelltext der Seite LS1.7 - Schritte und Schnittstellen des digitalen Workflows

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===Einleitung===
Die '''digitale Workflow''' hat die Arbeitsabläufe in der '''Zahntechnik tiefgreifend''' verändert. Viele '''Kronen und Brücken''' werden mit dieser Technik hergestellt. '''Schienen''' werden oft digital gefertigt (3D-Druck oder CNC-Fräsen). '''Funktionslöffel''', '''Basen für Bissschablonen''' oder '''Bohrschablonen''' sind problemlos im digitalen Workflow herstellbar. '''Kronen''' und '''Brücken''' als '''Implantataufbauten''' ebenfalls. Auch Klammerprothesen, Interimsprothesen und Totale Prothese können mittlerweile digital konstruiert und gefertigt werden.

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

In dieser '''Einführung''' werden die '''Schritte''' und '''Schnittstellen''' des kompletten digitalen Workflows vom '''Scannen''' bis zur '''Fertigung''' gezeigt und Begriffe sowie Abkürzungen übersetzt. 



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

<html><video controls="controls" width="320"><source src="https://www.martinalensing.de/videos_wikidental/dw/ls0/dw_schritte_schnittstellen_i720.mp4" type="video/mp4" />Sorry, dein Browser unterstützt eingebettete Videos nicht. Du kannst das Video <a href="https://www.martinalensing.de/videos_wikidental/dw/ls0/dw_schritte_schnittstellen_i720.mp4">hier</a> herunterladen und mit einem Player deiner Wahl abspielen.</video></html>


===Die Schritte und Schnittstellen des digitalen Workflows===

====Digitalisierung====

Nimmt der Zahnarzt beim Patienten eine gewöhnliche '''Abformung''' her, wird daraus ein '''Sägemodell''' hergestellt. Das wird dann anschließend mit einem 3D-Scanner im Labor digitalisiert. Die Digitalisierung wird ''lab-side'' (im Labor) durchgeführt. 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, geschieht die Digitalisierung ''chair-side'' (im Behandlungsstuhl). Aus diesen Daten kann direkt mit einer CAD-Software ein Sägemodell konstruiert werden (Pins, Löcher für Pins, Sockel, Sägeschnitte je nach System). Das Intraoralscannen (Digitalisierung chair-side) nennt man auch '''CAI''' (Computer Aided Impressioning - Computerunterstütze Abformung).

Im Idealfall kannst Du die '''Digitalisierung''' mit einem '''Intraoralscanner in der Schule''' nun ausprobieren. Sollte kein Intraoralscanner zur Verfügung stehen, dann hilft dieses '''Video''' sicherlich. Es zeigt die '''intraorale Digitalisierung''' zweier Kiefer eines nicht ganz unbekannten Patienten ;-):


[[file:itero_video_lensing.webm]]



[[Datei:Intraoralscan mesh.png|thumb|right| 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. Solche Formate sind für uns Zahntechnikerinnen und Zahntechniker nicht gut. Wir sind so für die Weiterverarbeitung der Scans völlig abhängig vom Hersteller!

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 Systeme klar zu bevorzugen.

Meist werden die Daten im '''STL-Format''' "transportiert". Die '''Surface Tesselation Language''' (Sprache zur Beschreibung von Oberflächen durch Kachelung) stellt die Oberfläche in Dreiecken dar. Sie kann ausschließlich farblos Informationen über Dreiecke speichern.

Das '''PLY-Format''' (Polygon File Format, Dateiformat für Polygone)  speichert die Oberflächen als Polygone (zweidimensionale Vielecke). Es können also neben Dreiecken auch Vier- Fünf- oder eben Vielecke sein. Außerdem können Informationen über z.B. Farbe, Transparenz oder [https://de.wikipedia.org/wiki/Texture_Mapping Texturkoordinaten] gespeichert werden.

Das '''OBJ-Format''' (Object File Format oder auch Object Wavefront Format, Dateiformat für Objekte) speichert die Oberflächen ebenfalls als Polygone (zweidimensionale Vielecke). Es können also neben Dreiecken auch Vier- Fünf- oder eben Vielecke sein. Beim OBJ-Format kann ein Link auf eine externe Material- oder Texturdatei enthalten sein. Diese hat die Dateinamenserweiterung .mlt. Darin sind dann die Hinweise für die Farbe und Texturen enthalten. Außerdem kann dort dann eine Bilddatei als Textur verlinkt sein.
 

Diese [https://www.wikidental.de/blender/dw/ls0/dw_ls0_scandaten_roh.blend Blender-Datei] enthält zur Ansicht die Rohdaten eines Intraoralscans.

====Konstruktion====

Aus den '''importierten STL-Daten''' der Digitalisierung (wir gehen im Unterricht 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. Dieses Video zeigen die Modell-Konstruktion mit Hilfe der CAD-Software Blender4Dental:

<html><iframe width="280" height="168" src="https://www.youtube.com/embed/e64tMqPccvM" title="YouTube video player" frameborder="0" allow="accelerometer; autoplay; clipboard-write; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture" allowfullscreen></iframe></html>



====Schnittstelle zwischen Konstruktion und CAM-Software====
Die Daten der Konstruktion werden im STL-Format aus der CAD-Software exportiert und zur CAM-Software weitergereicht. Dort wird dann die STL-Datei importiert.

Diese [https://www.wikidental.de/blender/dw/ls0/dw_ls0_modell_konstruiert.blend 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 Maschinen, die computerunterstützt durch textbasierte numerische Befehle gesteuert werden. Fertigt man mit einer Fräsmaschine z.B. Kronen, nennt man das subtraktive Fertigung (es wird vom Rohling etwas weggefräst, subtraktiv eben).

Beim 3D-Drucken nennt man das '''additive Fertigung''' (additiv, weil beim Drucken immer was hinzugefügt wird). 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.

In Dentallabors wird zur Modellherstellung entweder Fused Filament Fabrication (FFF, Herstellung mit geschmolzenen Kunststoffdrähten) oder SLA (Stereolithografie, "stereo" bedeutet "räumlich", also dreidimensional und "Lithografie" bedeutet "Drucktechnik") genutzt. 
Bei FFF-Druck wird thermoplastischer Kunststoff (meist PLA) durch Erhitzen geschmolzen und in Schichten aufeinandergedruckt. Beim SLA-Druck wird eine photopolymerierendes Harz durch Licht schichtweise polymerisiert.


Moderne additive Fertigung vom z.B. Modellen:

<html><iframe width="210" height="158"
src="https://www.youtube.com/embed/Mf35RgKciLo">
</iframe></html>

===Übung===

{{Vorlage:Lernwerkstatt_Farbe_Auftrag|'''Normales Lernen'''

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[[Kategorie:LF1 Arbeitsunterlagen]]
[[Kategorie:LS1.7 Digitaler Workflow]]