CAD/CAM-Werkstoffe in der digitalen Zahnheilkunde
CAD/CAM-Werkstoffe (Bild: Julia Reichel-Kann): Parallel zur Etablierung digitaler Fertigungstechnologien wurden neue Werkstoffe entwickelt und auf den Markt gebracht. Für den Zahnarzt sowie Zahntechniker bedeutet dies einerseits Vielfalt und Flexibilität. Andererseits müssen sie sich intensiv mit der Werkstoffkunde beschäftigen. In einem Artikel geben wir als Autorenteam (Annett Kieschnick, Marcel Reymus, Bogna Stawarczyk) eine Zusammenfassung über CAD/CAM-Werkstoffe. Erschienen sind der Teil 1 und 2 des Artikels in: ZAHNTECHNIK MAGAZIN, Ausgabe 3 und 4, Mai 2021. Lesen Sie hier einige Auszüge.
Idealerweise stehen hinter digitalen Verfahrensketten standardisierte Prozesse (Datenerfassung, CAD-Konstruktion, CAM-Fertigung etc.). CAD/CAM-Werkstoffe sind Teil dieser Kette. Für Zahnarzt und Zahntechniker bedeutet daher „Digitalisierung“ auch, sich intensiv mit der dentalen Werkstoffkunde zu beschäftigen. Eine grobe Gliederung der Werkstoffe kann nach der Fertigungstechnologie erfolgen:
- Beim subtraktiven Vorgehen (Fräsen, Schleifen) werden beispielsweise CAD/CAM-Keramiken (z. B. Zirkonoxide, Silikatkeramiken), polymerbasierte CAD/CAM-Werkstoffe oder PAEK verarbeitet. Aufgrund industriell gefertigter Rohlinge ist eine gleichbleibende, nahezu fehlerfreie Materialqualität zu erwarten.
- Bei der additiven Fertigung (Stereolithografie, SLM-Verfahren, FDM-Verfahren etc.) sind es beispielsweise Kunstharze, Thermoplaste und Metalle/Legierungen, die verarbeitet werden. Im praktischen Labor- oder Praxisalltag werden zurzeit überwiegend harzbasierte Werkstoffe mittels 3D-Druck verarbeitet.
CAD/CAM-Werkstoffe (subtraktive Fertigung): Keramiken
CAD/CAM-Keramiken lassen sich grob in zwei Gruppen unterscheiden: Silikatkeramiken und Oxidkeramiken. Beide Gruppen unterteilen sich in ihre Untergruppen.
- Zu den Oxidkeramiken zählt Zirkonoxid. Primär unterscheiden sich Zirkonoxid-Keramiken in Zusammensetzung und Werkstoffkennwerten und somit in Indikation sowie ästhetischem Erscheinen.
Merke: Korrekte Nomenklatur ist „Zirkonium-di-oxid“ oder „Zirconia“. Im allgemeinen Sprachgebrauch hat sich die Bezeichnung „Zirkonoxid“ durchgesetzt und etabliert. Fälschlicherweise werden oft Begriffe wie „Zirkon“ oder „Zirkonium“ verwendet, die jedoch einer anderen Stoffgruppe zuzuordnen sind.
- Silikatkeramiken sind mehrphasige Werkstoffe aus mindestens einer glasigen und einer kristallinen Phase. Ausgangsprodukt ist Glas, in welches durch eine gesteuerte Keimbildung und Kristallisation die Kristalle wachsen, z.B. Leuzit- oder Lithiumsilikat-Kristalle. Zu den verstärkten CAD/CAM-Silikatkeramiken gehören die Lithiumsilikat-Keramiken mit ihren verschiedenen Modifikationen. Man unterscheidet sie in Lithiumdisilikat-, Lithiummetasilikat- und Lithiumaluminosilikat-Keramiken.
CAD/CAM-Werkstoffe
CAD/CAM-Werkstoffe (subtraktive Fertigung): Polymerbasierte Werkstoffe
Die polymerbasierten Fräswerkstoffe lassen sich nach den Anwendungsgebieten in temporäre und permanente Werkstoffe einteilen. Für temporäre Restaurationen werden in der Regel PMMA-Kunststoffe verwendet. Zur permanenten Anwendung werden Komposite oder polymerinfiltrierte Keramik propagiert. Aufgrund der CAD/CAM-gestützten Fertigung lassen sich die Werkstoffe einfach und vergleichsweise schnell sowohl in der Praxis als auch im Labor verarbeiten.
CAD/CAM-Werkstoffe (subtraktive Fertigung): Polyarylether-Werkstoffe
Polyaryletherketone (PAEK) zählen zu den Hochleistungskunststoffen und finden seit einigen Jahren Einsatz in der Zahnmedizin. PAEK besteht aus 1,4-Phenylen-Einheiten in Kombination mit Ether- und Ketongruppen. Die Eigenschaften der einzelnen PAEK-Modifikationen variieren in Abhängigkeit von den Ether- und Ketonanteilen. Es sind unterschiedliche Varianten möglich. Die in der Zahnmedizin gängigsten Vertreter der PAEK-Werkstoffe sind Polyetheretherketone (PEEK), Polyetherketonketone (PEKK) und Arylketonpolymere (AKP).
CAD/CAM-Werkstoffe (additive Fertigung, 3D-Druck): Lichthärtende Harze
Lichthärtende Harze werden mittels dem Stereolithographieverfahren verarbeitet. Die Harze stehen in fließfähiger Form zur Verfügung und werden für den Druckprozess in Wannen mit auf der Unterseite transparenten Fenstern gegossen.
CAD/CAM-Werkstoffe (additive Fertigung, 3D-Druck): Metalle/Legierungen
Metallische Objekte, z. B. Gerüste für die Teilprothetik, können per Selektivem Lasersintern (SLS) bzw. -schmelzen (SLM) hergestellt werden. Hier liegt das Material als Pulver in einem Pulverbett vor. Mittels eines Lasers wird das Pulver Punkt für Punkt gesintert bzw. geschmolzen, sodass es erhärtet.
CAD/CAM-Werkstoffe (additive Fertigung, 3D-Druck): Keramiken
Keramische Objekte können mit dem Binder-Jetting-Verfahren additiv gefertigt werden. Jedoch stehen hierzu nur wenig Daten für einen möglichen In-vivo-Einsatz zur Verfügung.
CAD/CAM-Werkstoffe (additive Fertigung, 3D-Druck): Thermoplaste
Fused-Filament-Fabrication-(FFF-)Verfahren sind interessante Ansätze zur additiven Verarbeitung von Thermoplasten. Hier steht das Material (z. B. PAEK oder Polykarbonat [PK]) als Stange (Filament) zur Verfügung.
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