Keramiken im Biotop Mundhöhle

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Während glaskeramische Restaurationen schon immer mittels Lost-Wax-Verfahren auch additiv hergestellt werden konnten, sind bei den Hochleistungskeramiken auf Zirkoniumdioxidbasis bis jetzt nur subtraktive Fräsverfahren möglich. Glaskeramische Restaurationen sind allerdings in ihrer Indikationsstellung auf Einzelkronen und dreigliedrige Brücken limitiert. Langspannige Brücken, Primärteleskope und auch Einzelkronen mit nur geringem okklusalem Platzangebot sind klassische Indikationen für Restaurationen auf Zirkoniumdioxidbasis mit hohen Risszähigkeits- und Bruchfestigkeitswerten (Abb. 1).

Zirkoniumdioxid drucken

Die additive Fertigung (AF) von Zirkoniumdioxidkeramik – auch als 3D-Druck bezeichnet – kann man durchaus als eine revolutionäre Technologie bezeichnen. Denn sie bietet im Bereich der restaurativen Zahnmedizin neue Möglichkeiten gegenüber den herkömmlichen subtraktiven Fräsverfahren von Keramik hinsichtlich einer verbesserten Designflexibilität und Materialeffizienz. Der schichtweise Aufbau von Restaurationen auf Basis digitaler Entwürfe reduziert den Materialverlust erheblich.

Von den verschiedenen additiven Fertigungstechniken wurden vor allem Photopolymerisationsverfahren, darunter die Stereolithografie (SLA) und die digitale Lichtverarbeitung (DLP), umfassend untersucht. Sie liefern nunmehr ein dichtgesintertes, hochfestes Zirkoniumdioxid, das die erforderlichen Festigkeiten der ISO-Norm 6872 erfüllt und damit auch grundsätzlich für alle Indikationsstellungen bei festsitzendem Zahnersatz wie Kronen und Brücken geeignet ist.

Ausblick

In den kommenden Werkstoffhäppchen folgt eine kritische Bewertung der mechanischen Eigenschaften, der Fertigungsparameter und der aktuellen Einschränkungen im Zusammenhang mit 3D-gedrucktem Zirkoniumdioxid, wobei der Schwerpunkt auf klinisch relevanten Eigenschaften liegen soll.

Zu den betrachteten Schlüsselparametern gehören Biegefestigkeit, Bruchzähigkeit, Härte, Verschleißfestigkeit und Ermüdungsverhalten, die systematisch für verschiedene AF-Technologien untersucht wurden, darunter Stereolithografie (SLA), Digital Light Processing (DLP) und Direct Ink Writing (DIW).

Die Ergebnisse zeigen, dass mit optimierten Vat-Hybridstrategien wie Inkjet-Stereolithografie (HISLA) und Direct Ink Writing (DIW) eine verbesserte räumliche Auflösung und Materialeffizienz erzielt werden kann, während Binder Jetting eine gute Skalierbarkeit für die Serienfertigung patientenspezifischer Restaurationen bietet.

Trotz enormer Fortschritte bleibt es eine große Herausforderung, eine mikrostrukturelle Homogenität zu erzielen, die Schrumpfung während des Sinterns zu minimieren und eine mechanische Zuverlässigkeit zu gewährleisten, die mit konventionell gefrästem Zirkoniumdioxid vergleichbar ist.