Der einzige Rosenbohrer aus Keramik – K1SM

Herr Küllmer, bitte beschreiben Sie die Keramik-Pionierarbeit bei Komet Dental.

Michael Küllmer, seit 1983 bei Komet tätig und seit 2014 Leiter der Strategischen Forschung.

Vor 13 Jahren starteten wir mit den ersten Produkten aus verschiedenen keramischen Werkstoffen. Dazu gehörten die CeraPost- Wurzelstifte aus Zirkonoxidkeramik, die CERAFIL-Füllkörper aus leuzitverstärkter Dentalkeramik und die CERACAP aus Glaskeramik; damals waren wir aus technologischer Sicht unserer Zeit weit voraus. Die CeraPost-Stifte befinden sich nach wie vor in unserem Sortiment. Zum damaligen Zeitpunkt prüften wir, ob sich aus der uns zur Verfügung stehenden Zirkonoxideramik auch rotierende Instrumente fertigen ließen; doch sie war hierfür noch nicht geeignet. In der Folgezeit suchten wir Kooperationen mit potenziellen Lieferanten und erhielten 2003 dann die ersten Prototypen einer für Bohrer geeigneten Keramik.

Und was macht diese Spezialkeramik aus?

Dazu muss man deren werkstoffwissenschaftliche Eigenschaften kurz beleuchten: Unsere Instrumente bestehen aus einer speziellen Mischkeramik aus Yttrium-teilstabilisierter Zirkondioxid- und Aluminiumoxidkeramik. Durch diese Mischung zweier etablierter Materialien besitzt der Werkstoff eine überproportional hohe Biegefestigkeit von 2.000 MPa. Im Vergleich dazu beträgt dieser Wert bei reiner Zirkonoxidkeramik, die z.B. für die Herstellung von Wurzelstiften verwendet wird, 1.200 MPa. Erst diese spezielle Mischkeramik ermöglicht es, den Werkstoff auch für die Herstellung von rotierenden, schneidenden Instrumenten zu verwenden. Das HIP-Produktionsverfahren (Hot-Isostatic-Pressing) verdichtet das Material zusätzlich.

Mit diesen Charakteristika erfüllt die von uns eingesetzte Hochleistungskeramik extreme Anforderungen: Sie zeigt eine hohe Beständigkeit gegenüber Druck (und damit Verschleiß), ist resistent gegenüber chemisch aggressiven Mitteln und die elektrischen, isolierenden und nicht magnetischen Eigenschaften sind für manche Anwendungen ideal. Für die Zahnmedizin am wertvollsten ist wohl die uneingeschränkte Bioverträglichkeit.

Die Umstellung in den Praxen auf „Weiß“ ist aber auch mit der ein oder anderen lustigen Anekdote verbunden: Zahnärzte reklamierten, der K1SM löse sich auf. Dabei hatten sie ihn auf dem Instrumententray auf weißes Zellulose-Papier gelegt und dann mitentsorgt. Das nahmen wir zum Anlass, den Keramik-Rosenbohrer mit einem grünen Farbring zu versehen.

Welches Material wird in Lemgo angeliefert und welche Fertigungsprozesse laufen ab, um die Hochleistungskeramik zu produzieren?

Wir beziehen Keramik-Stäbchen im Hartzustand, d.h., sie sind gesintert und HIP-behandelt. Darüber hinaus haben sie eine definierte zylindrische Form. Diese werden dann in unserem Hause per Tiefschleifverfahren 1. vorgeformt, 2. verzahnt, 3. fertig bearbeitet und 4. per Laser beschriftet. Dabei kommt es darauf an, dass Schleifverfahren eingesetzt werden, die eine bestimmte, nicht zu raue Oberfläche erzeugen, und dass die Gesamtkonstruktion materialgerecht erfolgt. Die Summe der Detailschritte ergibt das Gesamtergebnis; d.h., die Konstruktion und die Fertigung müssen sich in einer Synthese ergänzen. Auf dieses Herstellungsverfahren haben wir ein Patent.

Wie zeigen sich dem Zahnarzt die werkstofflichen Merkmale im Einsatz?

Der keramische Rosenbohrer (CeraBur K1SM) im Einsatz.

Die Keramikbohrer zeigen reduzierte Vibration, eine angenehme Laufruhe, kontinuierlichen Abtrag und eine lange Standzeit. Außerdem wird den Bohrern Taktilität von den Anwendern nachgesagt. Wenn auch heutzutage mit verschiedensten Kariesmarkern ein Erkennen kariösen Dentins zur Entfernung möglich ist, kommt der Taktilität der rotierenden Instrumente im Praxisalltag immer noch eine große Bedeutung zu. Wir haben unter viel Aufwand versucht, sie wissenschaftlich nachzuweisen, das Subjektive in das Objektive zu lenken, doch die Taktilität lässt sich als ganz individuelle Einschätzung eines Anwenders leider nicht messen. Das ist einfach so. Dass viele Zahnärzte der einheitlichen Auffassung sind, mit dem K1SM mit mehr Gefühl arbeiten zu können, spricht für sich. Vermutlich ist es eine Kombination aus Werkstoff und Schleifverfahren.

Was davon ist wissenschaftlich untersucht und bestätigt?

Anfängliche Bedenken, dass die Effizienz bei der Entfernung kariösen Dentins hinter der von herkömmlichen Hartmetall- Rosenbohrern zurückstehen könnte, haben sich nicht bestätigt. Hierzu gibt es vergleichende Untersuchungen der Arbeitsgruppe um Prof. Schäfer von der Uni Münster [1]; diese konnte hierzu keinen signifikanten Unterschied aufzeigen. Außerdem werden die Langlebigkeit und anhaltende Schneideeffizienz des K1SM als hervorragend bewertet, sodass das Instrument auch unter Wirtschaftlichkeitsaspekten für den Zahnarzt interessant ist. Konkrete Zahlen dazu liefert eine Untersuchung von Nawar Al-Zebari von der Queen Mary University of London [2], die gegenüber Stahlbohrern eine fast 20-fache und gegenüber Hartmetallinstrumenten eine 3-fache Standzeit bescheinigt. Erst nach zirka 90 Einsätzen treten laut Studie leichte Verschleißerscheinungen und kleinste Schneidenausbrüche auf. Das liegt auch daran, dass Keramik gegenüber aggressiven Reinigungs- und Desinfektionsmitteln resistenter ist als z.B. Hartmetallinstrumente.

Wie stark wird der Dentalmarkt zukünftig mit Weiß durchsetzt sein? Bleibt es die „elitäre“ Ausnahme oder wird es die Regel?

Vorläufig wird Keramik von uns ausschließlich für spezielle Instrument verwendet, als sinnvolle Ergänzung zu den Hartmetall-, Stahl- und Diamantinstrumenten. Unsere aktuelle Forschung arbeitet jedoch gemeinsam mit entsprechenden Partnern daran, die Keramiken weiterzuentwickeln mit dem Ziel, mehr Metallinstrumente zukünftig durch Keramikinstrumente zur Sortimentserweiterung zu ersetzen. Wenn dann eine Keramik entsprechende Eigenschaften besitzt, werden wir sie in einem weiteren Instrument zum Einsatz bringen. Vielversprechend sind die Entwicklungen.

Vielen Dank für das Gespräch.

Weitere Informationen unter: www.kometdental.de

Literatur:

[1] Dammaschke T, Vesnic A, Schäfer E: In vitro comparison of ceramic burs and conventional tungsten carbide bud burs in dentin caries excavation. Quintessence Int 39: 495 (2008).
[2] Al-Zebari N: Cutting efficiency and longevity of novel ceramic and conventional dental burs. Queen Mary University of London (07/2013).

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