Werkstoffe

Aus medizinischer, biologischer und ästhetischer Sicht haben keramische Werkstoffe ein hohes Zukunftspotenzial als biokompatible und kostengünstige Werkstoffe in der zahnärztlichen Prothetik. So streben die, in Entwicklung befindlichen bzw. auf dem Markt erhältlichen CAD/CAM-Systeme überwiegend die Bearbeitung von keramischen Werkstoffen an (Glaskeramik, Infiltrationskeramik, Hochleistungskeramik). Bei den Metallen ist vor allem die maschinelle Bearbeitung von Titan interessant. Titan zeichnet sich durch gute Biokompatibilität, hohe Korrosionsbeständigkeit und geringe Dichte aus. Ein weiterer Vorzug besteht in den -verglichen mit Edelmetalllegierungen- niedrigen Materialkosten. Im Gegensatz zur Gusstechnik bieten CAD/CAM-Verfahren die Möglichkeit, lunkerfreie Restaurationen durch Verwendung industriell vorgefertigter Rohlinge herzustellen.

 

Industriell präfabrizierte Rohmaterialien, die unter konstanten, optimalen und reproduzierbaren Bedingungen hergestellt wurden, erfüllen höchste Ansprüche an Reinheit, Homogenität und Qualität des Materials. Durch die Nutzung feinkörniger Pulver, Reinraumtechnik, hohe Primärverdichtung vor dem Sintern (Grünkörper), gesteuerter Korngrößenaufbereitung und heißisostatischer Nachverdichtung ("hippen") zur weiteren Reduktion der Restporosität, kann die Qualität weiter gesteigert werden. Es kann somit das gesamte Potenzial eines Werkstoffes bezüglich seiner Materialeigenschaften ausgeschöpft werden. 

 

Zu den zahntechnisch verwendeten keramischen Werkstoffen gehören neben den überwiegend verwendeten Glaskeramiken (z.B. IPS Empress), Infiltrationskeramiken auf der Basis von Aluminiumoxid, zunehmend auch Hochleistungskeramiken (Al2O3, ZrO2), wie sie schon in anderen Bereichen der Medizintechnik eingesetzt werden. Diese zeichnen sich vor allem durch ihre hervorragenden Festigkeitseigenschaften aus, was sie gegenüber allen anderen Materialien deutlich hervorhebt.

 

Glaskeramiken weisen eine ästhetisch vorteilhafte Transluzenz und Farbanpassung sowie eine einfache Bearbeitbarkeit auf, sind aber hinsichtlich ihrer mechanischen Eigenschaften limitiert. Infiltrationskeramik lässt sich günstig bearbeiten, muss aber zur Erlangung einer ausreichenden Bruchfestigkeit im Anschluss an die Bearbeitung glasinfiltriert werden. Dichtgesinterte Aluminiumoxid- oder Zirkonoxidkeramik erfordern lange Bearbeitungszeiten und bedingen einen hohen Werkzeugverschleiß. Um diese Problematik zu umgehen, wird von mehreren neueren Systemen ebenfalls vorgefertigtes, jedoch teilgesintertes, etwa kreidehartes Material verwendet, wodurch Bearbeitungszeit und Werkzeugverschleiß reduziert werden. Hierbei können Bearbeitungsverfahren mit geometrisch bestimmter Schneide (Fräsen) zum Einsatz kommen. Bei diesem Verfahren muss während der Konstruktion des Zahnersatzes die zu erwartende Schwindung des Materials bei der abschließenden Sinterung mit berücksichtigt werden. Vergleichende Untersuchungen, die diese Materialien mit dichtgesinterten Materialien bezüglich der Homogenität und Bruchfestigkeit sowie der Auswirkungen der Sinterschrumpfung auf die Passgenauigkeit überprüfen, liegen derzeit noch nicht vor.

 

Zukünftig besteht Forschungsbedarf in Bezug auf die spezielle Problematik der Fertigung von realen zahnärztlichen Geometrien (Kronen- und Brückengerüsten) aus metallischen und keramischen Werkstoffen unter besonderer Beachtung der Passgenauigkeit und Reproduzierbarkeit der Ergebnisse.

 

In jüngerer Zeit gewinnen auch Fertigungsverfahren aus dem Rapid Prototyping an Einfluss für die dentale CAD/CAM-Technik (z.B. Stereolithographie, Selektives Laser Sintern, Fused Deposition Modelling).

 

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