Zirkonoxid hat sich in den letzten Jahren von einem vielversprechenden Newcomer zu einem der wichtigsten Werkstoffe in der Zahntechnik entwickelt. In der aktuellen Ausgabe 02/2025 der Quintessenz Zahntechnik habe ich gemeinsam mit Axel Reichert diese beeindruckende Erfolgsgeschichte näher beleuchtet – unter anderem am Beispiel der Zolid-Familie. Wer den Artikel digital lesen möchte, kann die komplette Version am Ende dieser Seite als PDF herunterladen.
Zirkonoxid: Ein Material schreibt Geschichte
Es ist kaum zu glauben: Vor etwa 25 Jahren wagte Zirkonoxid seine ersten zaghaften Schritte in der Dentalbranche. Was damals als technische Herausforderung begann, ist heute aus kaum einem Dentallabor mehr wegzudenken. Die Geschichte dieses Materials liest sich wie ein spannender Entwicklungsroman – voller Wendepunkte, Durchbrüche und ständiger Evolution.
Die Pionierzeit: Zwischen analog und digital
Ein interessantes Kapitel dieser Geschichte waren Kopierfräsmaschinen – eine Technologie, die heute fast vergessen scheint. Diese Geräte stellten eine wichtige Brücke zwischen analoger Zahntechnik und digitalem Workflow dar. Zahntechniker konnten an einer konventionell modellierten Vorlage festhalten und trotzdem von den Vorteilen des neuen Werkstoffs profitieren. Das zeigt: Der Weg in die digitale Zukunft verlief nicht geradlinig, sondern über klug konzipierte Zwischenschritte, die den Anwendern Zeit gaben, sich mit dem neuen Material vertraut zu machen.
Erinnern wir uns: Die ersten Zirkonoxide waren noch opak weiß, schwierig zu verarbeiten und konnten entweder im durchgesinterten (gehippten) Zustand oder als Grünling bearbeitet werden. Die Bearbeitung im durchgesinterten Zustand war nicht nur wirtschaftlich fragwürdig – mehrere Stunden für eine einzelne Restauration! – sondern auch werkstoffkundlich bedenklich. Die Grünlinge wiederum waren so weich, dass es während der Verarbeitung leicht zu Kantenausbrüchen kommen konnte. Dann folgte die Ära der Weißlinge – ein vorgesinterter Zustand, der die Bearbeitung vereinfachte. Parallel entwickelte sich die CAD/CAM-Technologie rasant weiter und sorgte dafür, dass die Verarbeitung immer präziser und effizienter wurde.
Nicht nur weiß, sondern vielfältig: Zirkonoxid-Ronden in verschiedenen Farben und Transluzenzgraden.
Bild: Amann Girrbach
Generation für Generation zum Erfolg
Hinter der Entwicklung von Zirkonoxid steckt eine faszinierende werkstoffkundliche Evolution. Wir sprechen heute von verschiedenen Generationen:
- Erste Generation (3Y-TZP): Mit 3 mol% Yttriumoxid und 0,25 Gew% Aluminiumoxid. Extrem fest (etwa 1200 MPa), aber sehr opak.
- Zweite Generation (3Y-TZP): Ebenfalls mit 3 mol% Yttriumoxid, aber nur 0,05 Gew% Aluminiumoxid. Dadurch deutlich transluzenter bei fast gleichbleibender Festigkeit.
- Dritte Generation (5Y-TZP): Mit 5 mol% Yttriumoxid erreicht dieses Material eine Transluzenz, die der von Silikatkeramiken nahekommt – allerdings bei reduzierter Festigkeit von etwa 550 MPa.
- Vierte Generation (4Y-TZP): Ein kluger Kompromiss mit 4 mol% Yttriumoxid. Etwas opaker als 5Y-TZP, aber mit deutlich besseren mechanischen Eigenschaften (etwa 800 MPa).
Der jüngste Trend sind Hybrid- oder Mehrschicht-Zirkonoxide, bei denen verschiedene Generationen in einem Rohling kombiniert werden. So kann man im inzisalen Bereich höhere Transluzenz und im basalen Bereich mehr Festigkeit erzielen – ein perfekter Kompromiss.
Vom einfarbigen Block zur ästhetischen Vielfalt
Die ästhetische Entwicklung ist mindestens genauso beeindruckend. Von monochrom weißen Blöcken, die nach dem Fräsen mühsam eingefärbt werden mussten, ging es zu voreingefärbten Materialien und schließlich zu ausgeklügelten Multilayer-Rohlingen mit integriertem Farbverlauf. Die neuesten Materialien bieten nicht nur verschiedene Farben, sondern auch einen Transluzenzgradienten von inzisal nach zervikal – fast wie ein natürlicher Zahn.
Und die Zeit? Immer schneller!
Ein wichtiger Faktor in der Wirtschaftlichkeit ist die Sinterzeit. Auch hier zeigt sich eine erstaunliche Entwicklung: Von den anfänglichen neun Stunden (!) für einen konventionellen Sinterprozess sind wir heute beim Speed-Sintern (etwa 120 Minuten) und sogar beim High-Speed-Sintern (z. B. Ceramill Therm DRS, Amann Girrbach) angelangt, das kleinere Restaurationen in nur 20-30 Minuten ermöglicht. Wissenschaftliche Studien bestätigen, dass dies ohne negative Auswirkungen auf die Materialeigenschaften möglich ist – vorausgesetzt, man verwendet die dafür freigegebenen Rohlinge und Sinteröfen.
Eine Erfolgsgeschichte ohne Ende?
Nach einem Vierteljahrhundert stellt sich die Frage: Sind wir am Ziel angekommen? Die Antwort ist ein klares „Nein“ – und das ist das Faszinierende an diesem Material. Die Evolution von Zirkonoxid geht kontinuierlich weiter. Die Tendenzen zeigen, dass die mechanischen Eigenschaften auf einem hohen Niveau bleiben sollen, während die ästhetischen Eigenschaften weiter optimiert werden.
Eines ist sicher: Die Entwicklung wird weiter voranschreiten – mit kleinen, aber stetigen Verbesserungen, die zusammen einen großen Unterschied machen. Evolution statt Revolution lautet die Devise für die Zukunft dieses faszinierenden Materials.
Unternehmen wie Amann Girrbach haben diese Entwicklung maßgeblich mitgestaltet. Mit der Zolid-Familie hat der Hersteller jede Generation von Zirkonoxid mitgeprägt – eine ganz „z“olide Erfolgsgeschichte, die das Potential dieses Werkstoffs immer wieder neu definiert hat. Wer mehr über die spannende Geschichte dahinter erfahren möchte, dem empfehle ich meine ausführliche Reportage in der Quintessenz Zahntechnik (02/2025). Darin beleuchte ich gemeinsam mit Axel Reichert nicht nur die technische Entwicklung. Wir geben auch einen Einblick in die Fertigung moderner Zirkonoxide und zeige anhand konkreter Patientenfälle, wie dieses vielseitige Material heute im Laboralltag zum Einsatz kommt.