Mathematisch gestützte Präzisionstechniken zur automatischen Generierung von Zahnrestaurationen

• Antragsteller: Professor Dr. Albert Mehl
• Fachliche Zuordnung: Zahnheilkunde; Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie
• Förderung: Förderung von 1999 bis 2004
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5150756

Ein neuartiges Vorgehen zur computergestützten Herstellung von Zahnrestaurationen wird vorgeschlagen. Zentrale Punkte sind eine schnelle, hochpräzise optische Meßtechnik zur Erfassung von Zahnoberflächen sowie der durchgängige Einsatz von nichtuniformen rationalen B-Spline-Flächen (NURBS) von der Messung bis zur Fertigung. Im Gegensatz zu existierenden Systemen finden alle Operationen von der Überlagerung der Oberflächenmeßpunkte aus verschiedenen Einzelmessungen über die Kantendetektion und Zahnmodellierung bis zur Kauflächenrestauration und Fertigungsvorbereitung nicht mehr an den Meßdaten, sondern an flexiblen Flächenobjekten statt. Dies stellt eine konsistente Datenbehandlung in allen Fertigungsschritten sicher. Neben der Reduktion der Gesamtdatenmenge schafft man zusätzlich die Möglichkeit des Einsatzes ausgefeilter mathematischer Optimierungs- und Rekonstruktionsverfahren in den verschiedenen Prozeßschritten, die zu einer vollständigen Automatisierung der Herstellung von Zahnersatz führen können. Forschungsschwerpunkte auf der Geräteseite bestehen in der weiteren Erhöhung der Präzision und Schnelligkeit der optischen Meßtechnik, der Analyse und vergleichenden Bewertung von Mehrachsenmeßverfahren sowie der Definition und Produktion von Referenzdatensätzen. Für die numerische Verarbeitung der Meßdaten verfügt man mit NURBS-Flächen übe ein flexibles Werkzeug, wobei allerdings noch wichtige Fragen offen sind. Dazu gehören die optimale Approximation von fehlerbehafteten Meßpunkten, die optimale Positionierung von Flächen mit Teilüberlapp sowie Aspekte der KantenFilterung, Oszillationsdämpfung und optimale Triangulierung. Die Validierung mathematischer Optimierungskriterien und Bearbeitungsvorschriften erfolgt stets direkt durch die zahnärztliche Qualitätsbeurteilung, so daß in der interdisziplinären Zusammenarbeit zwischen Zahnärzten und angewandten Mathematikern maßgeschneiderte Algorithmen für die speziellen zahnärztlichen Problemstellungen entstehen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Beteiligte Personen: Privatdozent Dr.-Ing. Rainer Callies; Professor Dr. Reinhard Hickel