Klinik für Zahnärztliche Prothetik und Biomedizinische Werkstoffkunde
der
Medizinischen Hochschule Hannover
Frakturstabilität von
Zirkoniumdioxidkronengerüsten bei
unterschiedlicher Art der Keramikverblendung im Front– und Seitenzahnbereich
Dissertation
zur Erlangung des Doktorgrades der Zahnheilkunde in der
Medizinischen Hochschule Hannover
vorgelegt von Tobias Mache
aus Berlin
Hannover 2012
Angenommen vom Senat der Medizinischen Hochschule Hannover am 18.07.2012
Gedruckt mit Genehmigung der Medizinischen Hochschule Hannover
Präsident: Prof. Dr. med. Dieter Bitter-Suermann Betreuer: PD. Dr. med. dent. Michael Eisenburger Referent: PD. Dr. med. dent. Constantin von der See Korreferent: PD. Dr. med. dent. Marc Philipp Dittmer
Tag der mündlichen Prüfung: 18.07.2012
Promotionsausschussmitglieder:
Prof. Dr. med. dent. Rainer Schwestka-Polly PD. Dr. med. dent. Philipp Kohorst
Prof. Dr. rer. nat. Theresia Kraft
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung 4
1.1 Historische Entwicklung der Dentalkeramiken 5
1.2 Historie der Vollkeramik 7
1.3 Aufbrennkeramik 9
1.4 Vollkeramische Restaurationen 9
1.4.1 Glaskeramiken 10
1.4.2 Oxidkeramiken 11
1.5 Indikationen für Vollkeramikrestaurationen 18
1.6 CAD / CAM Systeme in der Zahntechnik, Herstellungsmethoden
von Gerüsten 19
1.7 Keramikschulter in der Vollkeramik 24
1.7.1 Präparationsvorgaben für Vollkeramikrestaurationen 26
1.8 Vollkeramiksystem IPS e.max 27
1.8.1 Das Ivoclarvivadent IPS e.max ZirCAD 28
1.8.2 Das Ivoclarvivadent IPS e.max ZirPress 29
1.8.3 Das Ivoclarvivadent IPS e.max Ceram 31
1.9 Werkstoffkundliche Parameter von Dentalkeramiken 32
1.9.1 Bruchfestigkeit 32
1.9.2 Risszähigkeit 33
2 Problemstellung 34
3 Material und Methode 35
3.1 Zahnpräparation 35
3.2 Herstellung der Masterstumpfmodelle 37
3.3 Herstellen von Wachs- und Kunststoffkronen auf Master-
stumpfmodellen 40
3.4 Herstellung der ZrO2 Gerüstkäppchen 41
3.5 Kronenranddesign für Keramikschulter 46
3.6 Vorbereiten der Gerüste zur Wachsmodellation vor dem
Überpressen oder Schichten 47
3.6.1 Wachsmodellation auf ZrO2 Gerüst mit und ohne Schulter,
Pressung 47
3.6.2 Keramikschulter und Schichtung mit e.max Ceram 50 3.7 Nachbearbeitung aller ZrO2 Gerüstkäppchen, und Zementierung 51
3.8 Frakturversuche 52
3.9 Statistik 55
4 Ergebnisse 56
4.1 Bruchlast 57
4.1.1 Gruppe 1 Frontzahn FZ, ZirPress 61
4.1.2 Gruppe 2 Frontzahn FZ, ZirPress+Schulter 63
4.1.3 Gruppe 3 Frontzahn FZ, e.maxCeram 65
4.1.4 Gruppe 4 Frontzahn FZ, e.maxCeram+Schulter 67
4.1.5 Gruppe 5 Seitenzahn SZ, ZirPress 69
4.1.6 Gruppe 6 Seitenzahn SZ, ZirPress+Schulter 71
4.2 Übersicht über die Messung der Bruchlast 73
4.2.1 Zusammenfassung des Bruchverhaltens 75
4.3 Analyse der Bruchfragmente 77
4.4 Analyse der Bruchfragmente Frontzahngruppen 79
4.4.1 Analyse Gruppe 1 FZ, ZirPress 79
4.4.2 Analyse Gruppe 2 FZ, ZirPress+Schulter 79
4.4.3 Analyse Gruppe 3 FZ, e.maxCeram 80
4.4.4 Analyse Gruppe 4 FZ, e.maxCeram+Schulter 81 4.5 Analyse der Bruchfragmente Seitenzahngruppen 82
4.5.1 Analyse Gruppe 5 SZ, ZirPress 83
5 Diskussion 84
5.1 Diskussion der Methodik 84
5.1.1 In-vitro Untersuchungen 84
5.1.2 Versuchsaufbau 85
5.1.3 Gerüstherstellung und Verblendung 87
5.1.4 Zementierung und Lagerung 89
6 Diskussion der Ergebnisse 91
6.1 Diskussion der Auswirkung der Präparationsform auf die
Bruchlast 91
6.2 Diskussion der Bruchlast 91
6.3 Diskussion der Bruchverläufe 93
6.4 Diskussion der Keramikverblendtechniken 93
7 Zusammenfassung 96
8 Quellenverzeichnis 98
9 Literaturverzeichnis 99
10 Curriculum vitae 109
11 Erklärung 111
12 Danksagung 113
1 Einleitung
Im Frontzahnbereich sowie im sichtbaren Anteil des Seitenzahnbereichs werden Kronen und Brücken aus ästhetischen Gründen routinemäßig zahnfarben verblendet.
Hierfür wird seit langer Zeit bei festsitzenden Versorgungen der Keramikverblendung metallischer Gerüste im Gegensatz zur Kunststoffverblendung der Vorzug gegeben.
Als alternative Versorgungsform zu diesen metallkeramischen Restaurationen stehen heutzutage vollkeramische Kronen und Brücken sowohl für den Frontzahn- als auch für den kaulasttragenden Seitenzahnbereich zur Verfügung [75, 126, 128]. Immer öfter werden vollkeramische Restaurationen eingegliedert und auch von Patienten auf Grund der Ästhetik und der Biokompatibilität nachgefragt [74, 128, 134]. Als Gerüstmaterial hat sich die Hochleistungskeramik Zirkoniumdioxid (ZrO2) etabliert ZrO2 Gerüste können sehr grazil gestaltet werden, so dass nur noch ein Zahnhartsubstanzabtrag, ähnlich einer metallkeramischen Versorgungen notwendig ist [100]. Die Biokompatibilität, die gute Mundbeständigkeit [4, 77, 105, 122, 126, 173], sowie eine niedrige Temperaturleitfähigkeit [4] und geringe Plaqueanlagerung [4, 126] sprechen für die dicht gesinterte polykristalline Oxidkeramik. Durch geeignete Verblendkeramiken lässt sich eine individuelle und natürliche Ästhetik erreichen, die bedingt durch eine zahnfarbene Basis mit metallgestützten Verblendkronen nicht in dem Maße erzielt werden kann [100]. Durch industriell gefertigte Rohlinge ist eine gleich bleibend hohe Qualität gegeben. Herkömmliche dentaltechnische Methoden, wie das Gießen, sind zur Verarbeitung des Zirkoniumdioxids ungeeignet. Das Problem einer erschwerten Bearbeitung von Zirkoniumdioxid scheint durch CAD/CAM-Systeme mittlerweile gelöst [146]. Die Industrie stellt dem Zahntechniker und dem Zahnmediziner viele geräte- und verfahrenstechnische Varianten zur Bearbeitung zur Verfügung.
Im Herstellungsprozess zahnärztlicher Restaurationen können im Besonderen in der Prozesskette im Dentallabor durch unsachgemäße Bearbeitung der Oxidkeramik leicht unbeabsichtigte Schädigungen auftreten. Die geringe Wärmeleitfähigkeit von ZrO2 verhindert eine rasche Ableitung der durch Reibung des rotierenden Instrumentes entstandenen Wärme. Die lokale Überhitzung im Kontaktbereich des Instrumentes zur Keramik im endgesinterten Zustand kann zu strukturellen Defekten in der Keramik führen. Dies kann bei Keramiken zu Rissinduktionen und
Umwandlungsverstärkung, die auf den Zusatz von 3 mol% Yttriumoxid Y2O3 zum ZrO2 zurückzuführen ist, sollte die Bearbeitung mit großer Sorgfalt und Hintergrundwissen erfolgen. Diese Defekte in der Keramikstruktur können Ausgangspunkte für unterkritisches Risswachstum sein, oder zum totalen Versagen der Restauration nach Inkorporation führen. Die Industrie gibt die Empfehlung aus, die Nachbearbeitung auf ein Minimum zu beschränken. Die mechanische Bearbeitung des ZrO2, sowohl im zahntechnischen als auch im zahnmedizinischen Bereich, soll dann mit einer wassergekühlten Turbine oder mit speziell für ZrO2 entwickelten Schleifwerkzeugen durchgeführt werden.
1.1 Historische Entwicklung der Dentalkeramiken
Der Begriff Keramik (griechisch keramos: gebrannter Stoff) bezog sich ursprünglich auf das Material Ton, das in Form gebracht und mehr oder weniger kontrolliert gebrannt wurde. In der heutigen Zeit umfasst die Werkstoffgruppe der Keramik verschiedene nichtmetallische, anorganische Werkstoffe, die mindestens zu dreißig Prozent aus kristalliner Struktur bestehen und in Wasser schwer löslich sind [62, 105]. Diese Werkstoffe werden aus einer in der Regel in Pulverform vorliegenden Rohmasse mit Flüssigkeiten vermischt, in eine beliebige Form gebracht und erhalten durch Wärmezuführung in einem Sintervorgang die typischen Keramikeigenschaften [69].
Die ersten Verwendungen von Keramiken als Zahnersatz gehen auf das Jahr 1720 zurück [74]. Um 1774 gelang es dem Pariser Apotheker Alexis Duchateau unter Mithilfe des Pariser Zahnarztes Nicholas Dubois de Chemant dessen Elfenbein- Prothese durch eine Keramik-Prothese zu ersetzen [67, 137]. Im Buch „ Le Chirurgien Dentiste“ des Gelehrten Pierre Fauchard wurde im Jahr 1723 erstmals das Verblenden von Metallgerüsten mittels Keramik beschrieben [137]. Mitte des 19.
Jahrhunderts wurden in den USA von White und Ash Keramikzähne maschinell hergestellt, die in Prothesen aus Hartkautschuk vielen Patienten zugänglich wurden.
1887 wurde von Land die Herstellung von Keramikkronen beschrieben [72], der als Brennträger für die Feldspatkeramik Platinfolie auf einem Zahnstumpf benutzte und somit die Vollkeramikkrone entwickelte [52]. Diese so genannten Mantel- oder Jacketkronen waren bis zur Entwicklung der metallkeramischen Systeme in den
Frontzahnbereich [72, 87, 166]. Nach Körber leitet sich der Name Keramikmantelkrone von der Form ab, da die Keramik den Zahnstumpf wie ein Mantel oder Jackett umgibt. Gestützt durch eine Arbeit von Brill [20] setzte sich als prothetische Versorgung im Fronzahnbereich die Jacketkrone durch.
In den 30er Jahren beschrieb Bodenstein [18] die Vollkeramik oder Porzellanbrücke als Gipfelpunkt moderner Zahnheilkunde, gab aber gleichzeitig zu, dass die Keramiken zu diesem Zeitpunkt noch nicht ausgereift waren. In den 1980er Jahren ging man dann dazu über, gieß- oder pressfähige Keramik durch Wärmebehandlung in plastischem Zustand in eine Hohlform zu überführen [72].
Nach zahlreichen Misserfolgen, die sowohl in der Festigkeit der Keramik [22], der Bruchanfälligkeit [43], im ungenauen zervikalen Randschluss, der unzulänglichen marginalen Passform [45] als auch in den Befestigungsmethoden seitens des Behandlers begründet lagen, wurde die Vollkeramik für viele Jahre von der Metallkeramik abgelöst [121]. Durch ihre hohe Frakturrate geriet die Jacketkrone wieder in Vergessenheit. Ein Hauptgrund lag in der Tatsache, dass die Eingliederung mit Zinkphosphatzement erfolgte [178].
Mit der Metallkeramik können nach über vierzigjähriger Anwendung heute ästhetisch hervorragende Versorgungen mit festsitzendem Zahnersatz hergestellt werden.
Hierbei wird Keramikpulver in der so genannten Schlickertechnik auf ein zuvor gegossenes Metallgerüst aufgebrannt. Eine ästhetische Problemzone metallkeramisch verblendeter Kronen stellt der Bereich des Kronenrandes dar. Hier zeigte sich häufig ein dunkler Metallrand, der bei supragingivaler Lage des Kronenrandes direkt sichtbar ist oder bei subgingivaler Lage leicht grau-livide durch die marginale Gingiva durchschimmert [17] (Abb. 1). Um dieser Verfärbung entgegenzuwirken, ging man dazu über, individuelle Keramikschultern an zervikal verkürzte Metallgerüste anzubrennen.
Abb.1: Grau-livide verfärbte marginale Gingiva am Zahn 12, 11. Metallgerüst zervikal sichtbar.
Sowohl die oben geschilderte Problematik in Kombination mit einer verstärkten Nachfrage der Patienten nach ästhetisch hochwertigem Zahnersatz sowie zum Teil auftretende Unverträglichkeiten der verwendeten Metalle führte zu einer intensiven Forschung, mit dem Ziel zahnfarbene, metallfreie biokompatible Restaurationen herzustellen [17].
1.2 Historie der Vollkeramik
Mit der Markteinführung einer auf Feldspat und Leuzitkristallen basierenden Presskeramik Ende der 1980er Jahre, standen die vollkeramischen Restaurationen wieder erfolgreich dem Zahnarzt und seinen Patienten zur Verfügung [73].
Die Entwicklung moderner Keramiken, die kontinuierlich steigenden Rohstoffpreise für Edelmetalllegierungen und die sich dadurch für den Patienten ergebenden Vorteile aus ästhetischer, funktioneller und finanzieller Sicht, führen daher immer häufiger zur Anwendung vollkeramischer Restaurationen [23]. Bei schwierigen Weichgewebssituationen, wie z.B. einer dünnen, durchscheinenden marginalen
In-vitro Belastungsuntersuchungen und klinische Erfahrungen mit vollkeramischen Brücken aus herkömmlichen Glas- bzw. Leuzit- oder Aluminiumoxidverstärkten Keramiken zeigten, dass derartige metallfreie Restaurationen den hohen Belastungen in der Mundhöhle kaum gewachsen waren und daher nicht mit der erforderlichen Sicherheit eingesetzt werden konnten [22, 43, 158, 175].
Mit Einführung der Dentinadhäsive und der leuzitverstärkten Silikatkeramiken wurde es in den 1990er Jahren möglich, auch im kaulasttragenden Seitenzahnbereich Vollkeramikkronen dauerhaft und fraktursicher zu verwenden [75]. Die Eigenschaft, dass ein keramischer Werkstoff mit dem Restzahn adhäsiv und somit kraftschlüssig verbunden werden kann, ermöglicht es auch, dass mit Keramik defektorientiert und substanzschonend restauriert werden kann [121, 128]. Dies zog im Praxisablauf häufig eine Fehlerquelle nach sich, da Dentinadhäsive feuchtigkeitssensitiv sind. Mit Kofferdam ist aber eine absolute Trockenlegung und ein sicherer Ausschluss aller Flüssigkeiten während der Klebung gewährleistet [15, 121].
1.3 Aufbrennkeramik
In der Technik der Metallkeramik werden Metallgerüste aus verschiedensten Dentallegierungen mit zahnfarbener Keramik verblendet. Die Verblendkeramik wird in einem Brennprozess auf das Gerüst aufgeschmolzen bzw. aufgesintert. Diese Technik stellte über viele Jahre die Standardrestaurationen dar, wenn Ästhetik gewünscht war. Die Verbindung Metall-Keramik vereint die positiven Eigenschaften der Dentallegierung mit denen der Keramik. Durch das Metallgerüst haben Kronen dieser Technik eine hohe Friktion und Bruchfestigkeit auf dem Zahnstumpf.
Folgende Gesichtspunkte stehen nach Kappert [72] bei der Beschaffenheit von Dentalkeramiken im Vordergrund: Der Keramikbrand muss bei einer Temperatur erfolgen, die mindestens 150°C unter der Solidustemperatur der Dentallegierung liegt.
Die meisten dentalen Keramiken bestehen aus einer amorphen Glasphase (z.B.
Feldspatglas), in denen fein verteilt kristalline Partikel (z.B. Leuzit) eingelagert sind.
Die Bestandteile werden über Sauerstoffverbindungen zusammengehalten. Durch starke kovalente Bindungen und stabile Ionenverbindungen weist die Keramik eine
hohe Stabilität und geringe Elastizität auf und ist chemisch nahezu innert. Folgende Anforderungen werden von Dentalkeramiken erfüllt:
• Biokompatibilität
• Mundbeständigkeit, Löslichkeitsverhalten
• geringe Temperaturleitfähigkeit
• optische Eigenschaften
• mechanische Festigkeit
• Abrasionsverhalten
Thermische Wechselbelastungen in der Mundhöhle oder während des Keramikbrands führen bei beiden Werkstoffen zu Volumenschwankungen. Um Risse und Abplatzungen zu vermeiden muss eine Druckspannung auf die Dentalkeramik einwirken. Dies gelingt über die Abstimmung des Wärmeausdehnungskoeffizienten (WAK) der Dentallegierung und der Keramik [133]. Im Mittel besitzen heutige Dentallegierungen einen WAK von 14-15 µm/mK. Durch die Mischung von Feldspatglas (7-8µm/mK) und 20-30 % dispers verteilter Leuzitkristalle (25-27 µm/mK) im Glas, wird ein Wert von 13 µm/mK für die Dentalkaramiken erreicht. Auch unterschiedliche Keramiken, die bei vollkeramischen Versorgungen miteinander kombiniert werden besitzen spezifische WAK, die genau aufeinander abgestimmt sein müssen. Diese liegen mit cirka 10 µm/mK leicht unter denen der Metallkeramiken.
1.4 Vollkeramische Restaurationen
Unter dem Begriff Vollkeramik werden heute alle mineralischen, zahnfarbenen Restaurationen ohne Metallunterstützung einer Dentallegierung zusammengefasst.
Anforderungen an diesen zahnärztlichen Werkstoff sind in der Norm: DIN EN ISO 6872 zusammengefasst [70] .
1.4.1 Glaskeramiken
Glaskeramik bezeichnet Werkstoffe, die aus Glasschmelzen durch gesteuerte Kristallisation hergestellt werden. Die Verarbeitung der Schmelze verläuft analog zur Verarbeitung bei Gläsern. Abschließend wird das Glas durch eine spezielle Temperaturbehandlung in einen teils polykristallinen und teils glasigen keramischen Zustand überführt. Das Resultat ist ein glasähnliches Produkt mit neuen Eigenschaften.
Charakteristisch für Glaskeramik ist das Ausscheiden von Kristallen während einer Wärmebehandlung. Man spricht hier von „Keramisieren“. Während man in den 1980er Jahren so genannte Glimmerkristalle zur Festigkeitserhöhung verwendete (Dicor Technik, Dentsply International, u. Corning Glass Works, beide York, USA), ist man nach hohen klinischen Verlustraten in der Industrie heute dazu übergegangen, ein bereits keramisiertes Material zu verwenden. So werden zur Erhöhung der Festigkeit z.B. bei der Empress Technik (Ivoclarvivadent, Schaan, Liechtenstein) Leuzitkristalle als verstärkende Elemente beigefügt. Die homogen verteilten Leuzitkristalle der Empress Keramik weisen eine stärkere Abkühlschwindung nach dem Press- und Brennvorgang auf als die Glasphase. In der Abkühlphase, nach dem Press- oder Brennvorgang wird die Keramik nahe der Kristallit-Glasgrenze unter eine innere Druckspannung gesetzt, welches mit einer Festigkeitserhöhung einhergeht [7]
Durch diese im Material befindliche Eigenspannung soll ein Riss um den Kristallit herum abgelenkt werden und ermöglicht ein Entgegenwirken äußerer Zugspannungen.
Leuzitreiche Keramiken sind mit K2O zur Erhöhung der Festigkeit angereichert, während bei leuzitarmen Keramiken zur Anpassung an den WAK Al2O3 beigefügt ist.
Bei zu hoher Kristalldichte wirken Glaskeramiken weißlich opak und damit unästhetisch. Ein Optimum an Anreicherung von Leuzitkristallen im Feldspatglas liegt bei IPS Empress vor, sodass seit den 1990er Jahren Vollkeramikrestaurationen im Heißpressverfahren hergestellt werden können [193].Die leuzitverstärkte Keramik wird nach der „lost wax“ Technik verarbeitet. Die Kronen werden nach dem Pressvorgang mit Malfarben oberflächlich individualisiert.
1.4.2 Oxidkeramiken
Ist eine hohe Festigkeit gefragt, besteht die Möglichkeit auf eine einphasige, oxidische Keramik, wie reines Aluminiumoxid (Al2O3) oder Zirkoniumdioxid (ZrO2) zurückzugreifen. Oxidkeramiken sind einphasige keramische Materialien ohne Glasphase.
Ihre oxidbildenden Metalle gehören zu den am wenigsten edlen Metallen (MgO, MgAlO4, TiO2), wodurch sie ein gleichzeitig hohes Oxidationspotential besitzen und diese Oxide sehr stabil sind. Lauer et al [116] schrieben 1990, dass Keramiken dieser Klasse aufgrund des hohen Lichtbrechungsindex (Al2O3: 1,76 , ZrO2: 2,02) nur im Seitenzahnbereich, hauptsächlich aber als Kronengerüst zur anschließenden Verblendung indiziert sind. Wegen ihrer Materialkennwerte werden sie auch als Hochleistungskeramik bezeichnet.
Aluminiumoxid Al2O3
Aluminiumoxid (Al2O3) ist die Sauerstoffverbindung des chemischen Elements Aluminium. Im technischen Bereich wird Aluminiumoxid als Elektrokorund oder kurz als ELK bezeichnet.
Aluminiumoxid in seinen verschiedenen Reinheitsgraden ist ein wichtiger oxid- keramischer Werkstoff und wird im Bereich der technischen Keramik in den verschiedensten Anwendungsgebieten der Industrie eingesetzt. Grundlage ist der Rohstoff Bauxit, ein gelbbraunes Sedimentgestein. Aus diesem Sedimentgestein wird Aluminiumoxid durch aufwändige chemische Umwandlungsprozesse gewonnen.
Als Schleif- oder Strahlmittel ist Aluminiumoxid in der Zahntechnik seit vielen Jahrzehnten bekannt.
1965 kamen McLean und Hughes [107] auf die Idee, Dentalkeramiken durch Al2O3- Kristalle zu verstärken. Bei diesen Aluminiumoxid Keramik Jacketkronen wurden ca.
30 µm große Al2O3-Kristalle in die Kernmasse eingelagert. Sie kamen zu dem Ergebnis, dass sowohl die Festigkeit, als auch die Opazität mit steigender Aluminiumoxidkonzentration zunimmt. Anfang der 1980er Jahre begann Andersson, reines Aluminiumoxid als Gerüstmaterial für Zahnkronen einzusetzen [169]. Bei der Herstellung dieser so genannten Procera All-Ceram Krone wird der präparierte Zahnstumpf vom Gipsmodell mechanisch eingescannt und auf elektronischem Weg
neuer, vergrößerter Stumpf auf dem bei ca. 1500°C das Al2O3-Gerüst gesintert wird.
Durch diese Vorgehensweise wird die große Sinterschrumpfung kompensiert. Das so entstandene opake Kronengerüst besteht aus reinem Aluminiumoxid. Es muss, ähnlich dem metallischen Gerüst einer Metallkeramikkrone, mit keramischen Massen ästhetisch verblendet und zur endgültigen Form gebracht werden. Die Passung der All-Ceram Kronen ist als gut zu bezeichnen [171]. Bei in-vitro Versuchen hat sich eine um ca. 50 % erhöhte Festigkeit gegenüber den glasinfiltrierten Keramiken herausgestellt [185, 194].
Bei der von Sadoun [147] 1985 entwickelten In-Ceram (VITA Zahnfabrik, Bad Säckingen, Deutschland) Technik wird eine Glasmatrix bei einer Temperatur von 1100°C zwischen Aluminiumoxidkristalle einer Körnung von 2-5 µm infiltriert.
Heute kommt Aluminiumoxid in der Praxis entweder als industriell gefertigtes Käppchen (Procera - All Ceram, Nobel Biocare AB, Göteborg, Schweden), oder zur Verstärkung traditioneller Keramiken (ln Ceram) zur Anwendung. Die Festigkeitserhöhung durch Aluminiumoxid wird durch die Verhinderung von Risswachstum im Basisglas erhöht. Die Risse können nur soweit ungestört wachsen, bis sie an ein Al2O3 Kristall stoßen, an dem es zu einem Rissaufbiegen oder einer Rissablenkung kommt.
Die Festigkeit der aluminiumoxidverstärkten Keramik ist jedoch für eine Verwendung im Seitenzahnbereich nicht ausreichend [106].
Hinsichtlich der Passgenauigkeit liegen mehrere Studien vor, die teilweise zu widersprüchlichen Ergebnissen kommen. Es werden sowohl eine gute Passgenauigkeit [118, 139, 164] als auch Randspalten bis zu 200 µm festgestellt [57, 171]. In Ceram Kronen werden mit herkömmlichen Befestigungszementen eingegliedert. Sowohl mit Einzelkronen als auch mit kurzspannigen Brücken werden gute klinische Ergebnisse erzielt [127, 160]. In Abhängig von Untersuchungstechnik und Untersuchungsgröße wird In Ceram eine zwei- bis dreimal größere Festigkeit als traditionellen Keramiken attestiert [55, 64].
Zirkoniumdioxid ZrO2
Dem deutschen Chemiker Klaproth gelang es im Jahr 1789 das Zirkoniumdioxid (ZrO2) zu isolieren [27]. Zirkonium (Zr) ist ein biegsames, silbrig glänzendes, relativ weiches Metall. Im Periodensystem der Elemente steht es in der vierten Nebengruppe, der so genannte Titangruppe. Als Ausgangsprodukt für die Herstellung von Zirkoniumdioxid wird Zirkoniumsilikat ZrSiO4 verwendet. Dieser Silikatsand wird durch Wasch-, Reinigungs- und Kalzinierungsprozesse von Verunreinigungen getrennt und in Zirkoniumdioxid überführt. Man erhält ein 99%
reines Zirkoniumdioxidpulver mit einer molaren Masse von 123,22 g/mol. Die Modifikation im monoklinen Kristallgitter wird auch Baddeleyit genannt und kommt als Mineral in der Natur vor. Bei der Gewinnung der Titanerze Ilmenit und Rutil wird Zirkon als Nebenprodukt gewonnen, Baddeleyit als Nebenprodukt bei der Kupfer- und Uranförderung [114]. Die Verunreinigung mit Uran und Thorium sowie radioaktivem Hafniumoxid (HfO2) sind die Ursache für geringe radioaktive Reststrahlung [21]. In den ISO Normen 13356 und 6872 ist festgelegt, dass die Strahlung einen Grenzwert von 0,2 Bq/g Uran- bzw. Thoriumaktivität nicht überschreiten darf [167].Zirkoniumdioxid ist nicht magnetisch, gegen Säuren und Alkalilaugen sehr beständig und besitzt eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen chemische, thermische und mechanische Einflüsse. Beim Phasenübergang von tetragonal nach monoklin (=Abkühlphase) kommt es zu einer sprunghaften Volumenzunahme, bei welcher das Werkstück zerstört werden kann [28]. Aus diesem Grund es nicht möglich reines Zirkoniumdioxid als Sinterkeramik zu nutzen.
Um die Volumenzunahme zu unterbinden, müssen dem Sinterpulver deshalb Stabilisatorzusätze in Form anderer Metalloxide beigegeben werden. Die wichtigsten, zur Stabilisierung des Zirkoniumdioxids eingesetzten Oxide sind CaO, MgO, Y2O3 und CeO2 [26, 37, 38, 102, 120]. Je nach Anteil der Stabilisatorzusätze kann die tetragonale Hochtemperaturphase des Zirkoniumdioxids bis auf Raumtemperatur völlig oder teilweise stabilisiert werden. Teilstabilisiertes ZrO2 ist ein Gemisch aus verschiedenen Phasen, wodurch die mechanischen Eigenschaften des Materials verbessert werden (= Umwandlungsverstärkung). Man unterscheidet dabei zwischen vollstabilisiertem Zirkoniumoxid (FSZ = fully stabilized zirconia), teilstabilisiertem Zirkoniumoxid (PSZ= partiallly stabilized zirconia), welches in der Industrietechnik die größte Bedeutung hat, und dem polykristallinen, tetragonalen Zirkoniumoxid
Bei einer Konzentration von 3 Mol % Yttriumoxid (5,1 Gewichts-%) liegen die Zirkoniumdioxidkeramiken vollständig in Form der tetragonalen Modifikation vor [59, 99, 135]. Entscheidend für die Stabilisierung der tetragonalen Phase ist die Anwesenheit stabilisierender Oxide, die Korngröße und deren Verteilung. Die Körner sollten in der metastabilen tetragonalen Phase möglichst homogen verteilt sein und eine Größe von 0,3 - 0,5 µm nicht überschreiten. Andernfalls kann die metastabile tetragonale Phase sich ohne äußere Einwirkung spontan in die monokline Phase umwandeln. Dies ist mit einer deutlichen Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften verbunden [172]. Durch Hinzulegieren von 0,5 Gewichtsprozent Aluminiumoxid zu den Y-TZP-Keramiken wird die hydrothermale Alterung vermindert, die Biegefestigkeit erhöht und der im Mundmilieu vorherrschende Alterungsprozess der Keramik kann bis um das 10fache verlangsamt werden [90, 189]. Die ersten wissenschaftlichen Untersuchungen der Verwendung von Zirkoniumdioxidkeramik als Biomaterial liegen ca. 35 Jahre zurück und finden in der heutigen Zeit vielfache Anwendungen in der Medizin [119]. Vor allem wegen seiner chemischen Stabilität und seiner damit in engem Zusammenhang stehenden hohen Biokompatibilität [104]
wird ZrO2 im medizinischen Bereich hauptsächlich zur Herstellung von Gelenkköpfen für Hüftprothesen herangezogen [25, 49]. Ebenfalls hält das Material in den letzten Jahren Einzug in die Zahnmedizin und Zahntechnik [101]. Hier wird es für vorgefertigte Wurzelstifte, metallfreie Implantate, als Abuttment für Implantatsuprakonstruktionen oder als Rohling für die CAD/CAM (Computer Aided Design/Computer Aided Manufacturing) gestützte Anfertigung von Zahnersatz angeboten. In der Zahntechnik und Zahnmedizin wird ausschließlich mit Y2O3 (=
Yttriumoxid) stabilisiertem ZrO2 gearbeitet.
Der WAK hat je nach Modifikation (Abb. 2) des Zirkoniumdioxids folgende Werte und damit entscheidenden Einfluss auf die zu verwendende Verblendkeramik.
• Monoklin: 7 · 10-6/K
• Tetragonal: 12 · 10-6/K
• Y2O3 stabilisiert: 10,5 · 10-6/K
Wegen ihrer physikalischen Eigenschaften sind Oxidkeramiken mit herkömmlichen dentaltechnischen Verarbeitungsmethoden nur schwierig zu verarbeiten. Die Sinter-, Guss-, und Presstechnologie ist, bedingt durch die hohe Schmelz- und Zersetzungstemperatur im Dentallabor, nicht anwendbar. Für die Bearbeitung von Y- TZP Rohlingen kommt daher die CAD/CAM-Technik zum Einsatz. Die Formgebung von Werkstücken kann sowohl vor als auch nach dem endgültigen Sinterprozess dieser Rohlinge erfolgen. Abhängig vom Produktionsablauf stehen sich dabei als unterschiedliche Fertigungsverfahren die Grün- und Weißbearbeitung von industriell hergestellten Zirkoniumdioxidrohlingen auf der einen Seite, und die Hart- oder Endbearbeitung auf der anderen Seite gegenüber. In einem Verdichtungsprozess (CIP: Cold Isostatic Press = kaltisostatisches Pressen) wird Y-TZP ohne weitere
Abb. 2: Die drei Kristallphasen des ZrO2 (nach Hannink et al.[60])
Polyacrylsäure, Polyvinylalkohol oder Polyethylenglykol wird unter einem Druck von über 1.000 bar die gewünschte Rohlingsform erstellt, wie z.B. ein Quader oder eine Platte. Der auf diesem Weg entstandene Grünling hat eine offene Porosität von 50- 60 Vol %. Diese Art von Rohlingen besitzt im Vergleich zum vorgesinterten Material nur eine geringe Eigenfestigkeit. Um die gewünschte Festigkeit zu erreichen wird die Porosität über einen Sinterprozess vollständig geschlossen [155]. Der Sintervorgang ist mit einer Volumenverringerung verbunden und muss bei der Konstruktion von Werkstücken berücksichtigt werden. Durch die kreideweiche Konsistenz ist der Grünling leicht mit rotierenden, spanabhebenden Werkzeugen zu bearbeiten. Um ein Handhabungsrisiko der weichen Rohlinge zu reduzieren und die sichere Schleifbearbeitung zu ermöglichen, ist die Industrie dazu übergegangen, Rohlinge in einem Vorbrand mit relativ geringer Schwindungsrate vorzufestigen. Diese Rohlinge werden dann als Weißkörper oder Weißling bezeichnet. Um die gewünschte Eigenfestigkeit zu erreichen, muss der Weißling nach der Bearbeitung für bis zu acht Stunden bei 1.350°C bis 1.500°C gesintert werden. Die dreidimensionale Volumen- schrumpfung des Materials beträgt dabei bis zu 25 % und muss bei der Konstruktion berücksichtigt werden. Im teilgesinterten, „kreideähnlichen“ Zustand lässt sich Zr02 sehr einfach mit einem CAD/CAM-System bearbeiten. Wegen der relativ geringen Festigkeit der Rohlinge sind die Vorteile der Weißbearbeitung im Vergleich zur Bearbeitung eines vollgesinterten Rohlings, kurze Fräszeiten bei geringen Werkzeugverschleiß.
Durch einen kontrollierten Herstellungsprozess der Zr02 Blöcke in Kombination mit einem optimierten Sinterprozess in Hochtemperaturöfen lässt sich die Schwindung der vergrößert geschliffenen Gerüste steuern, sodass gute Passungen erreicht werden [23]. Durch die Schrumpfung während des Sintervorgangs oder auch fertigungsbedingte Chargenunterschiede des Schwindungsfaktors im Bereich von
±1%, kommt es in der Form des Gerüstes trotzdem zu marginalen Formver- änderungen, die in einem anschließenden Aufpassen des Gerüstes durch einen Zahntechniker ausgeglichen werden müssen [12, 63]. Während des Sintervorgangs werden die endgültigen, werkstoffspezifischen Eigenschaften des Y-TZP erreicht. Es entsteht dabei ein zu über 99% verdichtetes Gefüge, das aufgrund der Umwandlungsverstärkung der ZrO2-Kristalle eine hohe Bruchfestigkeit in Kombination mit hoher Bruchzähigkeit erhält und somit den klinischen Anforderungen
Im Dentalhandel sind diese Weißlinge für zahlreiche dentale Systeme erhältlich, wie zum Beispiel IPS e.max ZirCad, VITA In-Ceram 2000 YZ Cubes, Zeno ZR Disc oder Cercon base [65, 181, 182, 197]. Möglich ist auch die Verwendung von bereits vor dem Verarbeitungsprozess endgültig dicht gesinterten Zirkoniumdioxidrohlingen.
Auch besteht die Möglichkeit, das Sintergefüge durch einen heißisostatischen Pressvorgang (HlP: Hot isostatic press = heißisostatisches Pressen) nachzuvergüten. Hierzu wird bei 50°C und einem Druck von 500 - 2000bar die Zirkoniumdioxidkeramik unter einem Inertgas nachverdichtet. Die noch im Gefüge vorhandenen Porositäten werden zusammen gedrückt und es wird die theoretische Dichte von Y-TZP erreicht. Die mittlere Korngröße nimmt durch den HIP-Prozess ab, Festigkeit, Transluzenz und hydrothermale Beständigkeit werden verbessert [13, 36, 81, 134]. Dieser Verdichtungsprozess findet unter industriellen Bedingungen statt und führt durch entstehende Sauerstofffehlstellen im Kristallgitter zu einer schwärzlich grauen Verfärbung der Keramik, welche durch einen Oxidationsbrand bei ca. 1.000 °C rückgängig gemacht wird. Die Bearbeitung dieser dichtgesinterten Keramiken erfolgt durch zeitaufwendige Schleifverfahren, bei hohem Werkzeugverschleiß. ZrO2 hat mit über 900 MPa eine hohe Biegefestigkeit und übertrifft bezüglich seiner Bruchzähigkeit glasinfiltrierte Keramik um mehr als das Zweifache.
Auf Grund der genannten Vorteile werden für Vollkeramikrestaurationen in den letzten Jahren vermehrt Kronengerüste aus Zirkoniumdioxid verwendet. Wegen der weißlichen Eigenfarbe und der hohen Opazität des ZrO2 ist zur Gestaltung der Zahnform und Zahnfarbe eine zahnfarbene Verblendung der Gerüste mit Dentalkeramiken notwendig. Zirkoniumdioxid unterstützte Restaurationen zeigen im Vergleich zu anderen Gerüstkeramiken im Frontbereich weniger optische Tiefe und wirken opaker, als z.B. Glaskeramiken [13]. Dieses versuchten Hersteller mittels Einfärbung der ZrO2-Rohlinge durch Eintauchen in Färbeflüssigkeiten vor der Sinterung, oder durch zuvor eingefärbte Rohlinge zu verbessern (Lava Frames, 3M Espe AG, Seefled, Deutschland, Cercon base colored, Degudent GmbH, Hanau, Deutschland). Die Opazität im Randbereich der Gerüste ist durch dieses Vorgehen nicht zu beseitigen [39].
Zusammenfassung der Eigenschaften der Zirkoniumdioxidkeramik:
• hohe Biegefestigkeit und Bruchzähigkeit
• hohe funktionelle Belastbarkeit
• gute Biokompatibilität
• individualisierbar durch Glaskeramik
• geringe Temperaturleitfähigkeit
• ästhetische Beeinträchtigung durch Opazität der Oxidkeramik
• einfache klinische Handhabung, da Einsetzen mit konventionellen Befestigungszementen möglich.
1.5 Indikationen für Vollkeramikrestaurationen
In der Zahnheilkunde unterstützen und ergänzen sich die konservierenden und die prothetischen Maßnahmen entsprechend ihrer Indikationsstellung mit dem gemeinsamen Ziel der erfolgreichen zahnärztlichen Rekonstruktion [145]. Um für den Patienten einen Langzeiterfolg zu gewährleisten, müssen seitens des Behandlers Indikationen und Kontraindikationen für vollkeramischen Zahnersatz bekannt sein, streng beachtet und das für diesen Zweck geeignete Keramiksystem ausgewählt werden. Eine sorgfältige Befundung und präprothetische Planung sind Grundvoraussetzungen für erfolgreiche Behandlungen. So wird zum Teil empfohlen, bei Patienten mit ungenügender Mundhygiene oder erkennbaren parodontalen Entzündungszeichen [44], von der adhäsiven Eingliederung keramischer Restaurationen abzusehen. Bei jugendlichen Patienten ergeben sich aufgrund des ausgeprägten Pulpenkavums hinsichtlich des Subtanzabtrages bei der Präparation für eine Vollkeramikkrone Schwierigkeiten, da die geforderte Restdentinstärke von 0,7 mm nicht eingehalten werden kann [68]. Patienten, bei denen ein ausgeprägter Überbiss bzw. Tiefbiss, ein CMD Befund oder Bruxismus diagnostiziert wurde, stellen vielfach eine absolute Kontraindikation dar. Bei diesen Patienten können unvorhersehbar hohe Belastungen zu Abplatzungen der Verblendkeramik, sogenanntes "chipping", oder zu einem totalen Versagen der keramischen Restauration führen [29, 51]. Durch die Zunahme der Systeme und der zur
vielfältiger geworden. In der Hauptsache richtet sich die Unterscheidung nach wie vor in Glas- oder Oxidkeramiken. Mit Zirkoniumdioxid sind mittlerweile von der konventionellen Krone bis hin zu mehrgliederigen Brücken im Front- und Seitenzahnbereich viele Indikationen für Vollkeramik gegeben. Im Jahr 2004 betrug der Anteil an Vollkeramikkronen aller Keramiksorten bereits 20% am Gesamtanteil der Kronen [2]. Sollen die keramischen Restaurationen konventionell mit Phosphatzementen oder Glasionomerzementen definitiv befestigt werden, ist auch eine subgingivale Präparation problemfrei möglich. Bei Patienten mit einer nachgewiesenen Metallallergie wird vielfach eine vollkeramische Versorgung in Bertacht gezogen [159].
1.6 CAD/CAM Systeme in der Zahntechnik und Herstellungs- methoden von Gerüsten
CAD/CAM ist ein Begriff aus dem technischen Maschinenbau und beschreibt die dreidimensionale, rechnergestützte Konstruktion und anschließende, automatisierte Herstellung unterschiedlicher Materialien und Formen. Die CAD/CAM Prozesskette setzt sich prinzipiell aus den vier Schritten Datenerfassung, Design der Restauration, der maschinellen Fertigung und Nachbearbeitung zusammen. Seit vielen Jahren ist diese Fertigungsmethode in vielen Bereichen der Industrie angesiedelt und hat sich durch rationalisierte Herstellungsprozesse etabliert.
Die ersten experimentellen Forschungsarbeiten der dentalen CAD/CAM Technologie sind 1971 mit Dr. F. Duret verbunden [187]. Weitere Forscher wie Heitlinger, Rodder, Brandestini (Cerec, Siemens Dental, Bensheim, Deutschland) beschäftigten sich Ende der 1970er Jahre mit dieser Technik. Im Gegensatz zum industriellen Einsatz der CAD/CAM Technologie, bei der gleichartige Werkstücke in hoher Stückzahl gefertigt werden, muss in der Zahnmedizin jede einzelne Restauration aus funktioneller und ästhetischer Sicht an die individuelle Patientensituation angepasst werden [191, 192]. Um 1980 kamen Fujita et al [53] zu dem Ergebnis, dass sich die Technik und die damit verbundenen Erfahrungen nicht uneingeschränkt in die Fertigung dentaler Restaurationen übertragen lassen. Die digitalen Technologien
dentalen Bereichen zu nutzen [5]. Die vollkeramischen Werkstoffe und deren Vielfalt sind dazu parallel gewachsen. Moderne Softwareprogramme in Kombination mit Fertigungsmaschinen liefern in heutiger Zeit für Labor und Praxis aufeinander abgestimmte Lösungen für dentale Applikationen. In der Zahntechnik wird mit dieser Technik und speziellen Programmen (CAD) am Rechner eine virtuelle Konstruktion des Zahnersatzes, die Herstellung (CAM) in automatisierten Schleifeinheiten vorgenommen [151]. Diese Techniken haben die langjährigen zahntechnischen Herstellungskonzepte für die zahnärztliche Prothetik verändert und werden heute vielfältig in Labor und Praxis eingesetzt. Einzelzahnrestaurationen wie Onlays, Veneers, Inlays, Kronen und Kronengerüste sind herzustellen, ebenso wie Implantatsuprastrukturenoder Primärteleskope.
Im Überblick kann die weitere Entwicklung der CAD/CAM Technologie in der Zahnmedizin wie folgt dargestellt werden:
• 1979 Heitlinger und Rodder experimentieren mit ersten CAD/CAM Systemen
• 1980 Mörmann und Brandestini beginnen mit der Entwicklung von Cerec
• 1984 Fujita et al [53] versucht Fertigungsprozesse aus der Industrie in den Dentalbereich zu übertragen
• 1985 Cerec (Siemens Dental, Bensheim, Deutschland)
• 1989 DCS Precident (DCS Dental AG, Alschwil, Schweiz) Procera (Nobel Biocare, Göteborg, Schweden)
• 1995 Cercon Smart Ceramics (Degudent GmbH, Hanau, Deutschland)
• 2001 Etkon (Etkon AG, Gräfelfing, Deutschland) Everest (KaVo, Leutkirch, Deutschland)
• 2005 3Shape Dental Designer (3Shape, Kopenhagen, Dänemark)
Zeno Tec System (Wieland Dental GmbH, Pforzheim, Deutschland) Die Formgebung von Kronen und Brücken beim klassischen Herstellungsprozess zur Wiederherstellung von Form und Funktion verloren gegangener Zahnhartsubstanz ist eine aufwendige und präzise handwerkliche Tätigkeit. Betrachtet man die konventionelle Gusstechnik der Zahntechnik, erkennt man, wie vielfältig die Möglichkeiten für entstehende Fehler sind. Obwohl die Prozesskette der Herstellung
es trotzdem zu schwer vermeidbaren Fehlern wie z.B. Lunkern oder anderem kommen. Eine mögliche Verblendung des Gussobjektes birgt weitere Risiken der Fehleraddition. Die fortschreitende Technisierung führte in den 1970er Jahren zu Entwicklungen, die diese durch die manuelle Herstellung bedingten Fehlerquellen zu vermeiden versuchten.
Die Datenerfassung und Digitalisierung erfolgt heutzutage mehrheitlich Lichtoptisch [8, 19, 180], im Laserverfahren, durch 3D Streifenlicht oder ist durch mechanische Systeme [6] möglich. Bei der Digitalisierung wird die Präparation direkt im Mund [19, 91] oder indirekt über Abformtechnik von einem Gipsmodell optisch oder mechanisch eingescannt. Systeme mit intraoraler Digitalisierung bieten die Möglichkeit, Restaurationen in einer Sitzung am Patientenstuhl oder im Praxislabor (chairside) herzustellen [91]. Die Mehrzahl der Systeme nutzt eine extraorale Datenerfassung vom Hartgipsmodell, die Gerüstgestaltung, analog zur früheren Wachsmodellation, wird am Computer vorgenommen (CAM). In der überwiegenden Anzahl werden Kronen und Brücken zur späteren Verblendung hergestellt, nur wenige Systeme bieten die Möglichkeit des additiven Aufbaus von physiologischen Kauflächen. Der entstandene Datensatz wird an eine Hochleistungsfräsmaschine weitergegeben, die die vorgegebene Form erstellt.
Die maschinelle Herstellung von Restaurationen kann über die CAM-Technik erfolgen, analog über das so genannte Kopierfräsen (subtraktive Verfahren), die Elektrophorese oder Selektives Laser Sintern (additive Verfahren).
Die Technik des Kopierfräsens besteht aus einer Tastereinheit, einem abzutastenden Modell und einer Fräsereinheit, die dem zu bearbeitenden Werkstück zugeordnet ist.
Dabei stehen Tastereinheit und Fräsereinheit in Wirkverbindung. Der Abtastvorgang und das Fräsen erfolgen nach Art eines Pantographen. Wird ein später zu sinternder Werkstoff bearbeitet, muss ein variabler Vergrößerungsfaktor über die Wirkverbindung eingestellt werden [58].
Bei der Elektrophorese kommt es in einem angelegten Spannungsfeld zur Abscheidung von keramischem Schlicker (Ionen oder Teilchen mit Oberflächenladung) an einer entgegengesetzt geladenen Elektrode WOL-CERAM ELC (Electrostatically Layered Ceramic) (WOL-Dent GmbH, Ludwigshafen, Deutschland). Die Abscheidung erfolgt dabei auf einem vergrößerten Zahnstumpf, um die Sinterschrumpfung bei der anschließenden Sinterung oder Glasinfiltration auszugleichen.
Gerüste aus Titan und CoCrMo werden in der Zahntechnik seit kurzem über das SLS-Verfahren hergestellt. Ein Laserstrahl wird nach den CAD-Vorgaben gesteuert
a b
c d
Abb. 3 a-d: (a) Elektrophorese (WOL-Dent GmbH, Ludwigshafen) , (b) mechanisches Abtasten (Nobel Biocare AB, Göteborg, Schweden), (c) lichtoptische Digitalisierung (Sirona Dental Systems GmbH, Bensheim), (d) Kopierfräsen (Heimerle+Meule, Pforzheim)
Die meisten CAD/CAM Systeme arbeiten bei der Herstellung der Restaurationen im subtraktiven oder trennenden Verfahren. Hierbei werden die Restaurationen aus dem vorgeformten Block des gewünschten Materials in der vorgegebenen Form herausgeschliffen.
Das inLab System (Sirona Dental Systems GmbH, Bensheim) ermöglicht neben der Herstellung von Keramikkäppchen aus ZrO2 und Al2O3 auch die Bearbeitung von Infiltrations-, Lithium-Disilikatkeramik, Kunststoffen für die Herstellung von Langzeitprovisorien und Dentallegierungen wie z.B. Titan, hochgoldhaltige Legierungen, CoCrMo. Hierzu erfasst der inEOS Scanner die Daten von Einzelzahn-, Sägeschnitt- und Ganzkiefermodellen in einer Scanzeit von ca. 10 Sekunden. Die vom Meistermodell gescannten Modelldaten werden an einen Rechner gesendet und auf einem Monitor visualisiert. Nach der Digitalisierung muss die Präparationsgrenze vom Bearbeiter festgelegt werden. Hierbei ergibt sich im Hinblick auf die Gerüstgestaltung und einer evtl. Keramikschulter schon die Möglichkeit, das Gerüst im vestibulocervikalen Bereich virtuell verkürzt zu „modellieren“.
Die Schleifeinheit des inLab Systems besteht aus 2 Motoren, die separat in 2 Achsen beweglich sind und einem Objektträger, der ebenfalls über 2 Achsen arbeitet. Somit stehen vier Freiheitsgrade pro Schleifseite zur Verfügung. Die Schleifwerkzeuge sind ein Zylinderdiamant mit 1,2 mm oder 1,6 mm Durchmesser auf der einen Seite und ein Langkegeldiamant mit einem Spitzendurchmesser von 0,8 mm auf der anderen Seite (Abb. 3 a-d).
Die Bearbeitung der Rohlinge erfolgt mit rotierenden, vielschneidigen Schleifkörpern in zwei Schritten. Das sog. „Schruppen“ hat den Zweck, zügig einen konturbegrenzten großen Materialabtrag zu erreichen. Beim anschließenden
„Schlichten“ wird eine hohe Form-, Maß- und Oberflächengüte erreicht. Vor dem Sinterprozess kann das Gerüst mit rotierenden Instrumenten manuell geglättet oder individualisiert werden. Das gesinterte Keramikgerüst wird nach Passungs- optimierung auf dem Stumpfmodell in weiteren Arbeitsschritten im Labor mit Keramik zur endgültigen Zahnform aufgebaut, um dann als Zahnersatz beim Patienten eingesetzt zu werden. Als Alternative findet auch die Herstellung aus gesintertem ZrO2 durch Hochleistungsfräsmaschinen in Laboren Anwendung.
1.7 Keramikschulter in der Vollkeramik
Die natürliche, ästhetische Erscheinung eines Zahnersatzes ist für den Patienten und damit für eine Dentalkeramik von hoher Wichtigkeit. Chroma, Opazität und Transluzenz werden durch die Verblendung bestimmt und schon geringste Abweichungen in der Keramikstärke haben Einfluss auf die Farbwirkung und damit auf das ästhetische Erscheinungsbild [35]. Durch die heutigen Verfahrenstechniken werden ZrO2-Gerüste in gleich bleibenden Schichtstärken, in verkleinerter Zahnform oder wenn nötig mit Höckerunterstützung gefertigt. Zur Verbesserung der Ästhetik wurden die Gerüststärken für die zahnfarbenen Verblendungen immer weiter reduziert. Einige Autoren beschreiben einen Einfluss der Verblendkeramik auf die Frakturfestigkeit [186], andere widerlegen diesen Einfluss in Studien [61]. Trotzdem bemängelten Kritiker in der Vergangenheit eine verbesserungswürdige marginale Passung und ein ästhetisches Defizit im zervikalen Bereich, bedingt durch das opake Gerüst [154].
Die innere Passgenauigkeit und der marginale Randspalt der einzelnen CAD/CAM Systeme entscheiden über die Langlebigkeit der vollkeramischen Restaurationen [1, 15, 103, 116]. Als unbestreitbar gilt die hohe Integrität der Keramik im sulkulären Bereich, im Gegensatz zu Edelmetalllegierungen mit oder ohne Verblendung [30, 136]. Der klinische Erfolg eines vollkeramischen Zahnersatzes hängt indes nicht nur von der Festigkeit, sondern auch von der Passgenauigkeit der Gerüste ab, da Ungenauigkeiten am Kronenrand die Plaqueakkumulation begünstigen [16]. Dieses kann wiederum zu parodontalen Erkrankungen oder Sekundärkaries führen [15, 165, 179, 184].
Da die Stärke der Verblendkeramik im Kronenrandbereich deutlich abnimmt, ergeben sich ohne Keramikschulter zum Teil Schwierigkeiten bei der ästhetischen Gestaltung von Frontzahnkronen [12] (Abb. 4 a-d). Durch die Herstellung individualisierter Keramikschultern kann eine farbliche und ästhetische Verbesserung im zervikalen Bereich erreicht werden. Ohne abdeckende Metalllegierung kann das auf den Zahn treffende Licht in den Zahnstumpf weitergeleitet werden und tritt von dort in das umgebene Weichgewebe ein. Damit erscheint die Gingiva in der gewünschten blass- rosa Farbe.
Es ist denkbar, das durch eine Keramikschulter ein erhöhtes Frakturrisiko entsteht, da die Keramikschulter nicht vom Zirkoniumdioxidgerüst unterstützt ist. Es können während der Herstellung zahnmedizinischer Restaurationen durch unsachgemäße Verarbeitung Vorschädigungen im Gerüstmaterial auftreten. Nicht selten kommt es durch den Zahntechniker zu einer lokalen Überhitzung des gesinterten Gerüstes während des Aufpassens auf den Modellstumpf. Dieser festigkeitsmindernde Effekt durch mechanische Vorschädigung auf eine Dentalkeramik wurde durch Untersuchungen bestätigt [50, 89, 97, 198].
Die Verblend- (fluorapatithaltige Verblendkeramik) oder Überpresskeramik (Fluor- Apatit Glaskeramik) weist eine deutlich geringere Biegefestigkeit und Risszähigkeit auf als das Gerüstmaterial. Daher ist es denkbar, dass die Keramikschulter bei Vollkeramikkronen einen mechanischen Schwachpunkt darstellt und das entstehen von Frakturen begünstigt. Hersteller begegneten diesem Defizit mit zahnfarben eingefärbten ZrO2 Gerüsten oder stellten farbige Flüssigkeiten zum Einfärben vor der Sinterung bereit. Eine höhere Transluzenz des Gerüstwerkstoffes ZrO2 ist hierdurch aber nicht zu erreichen. Daher wird zur Verbesserung der Ästhetik zum Teil mit individuellen Keramikschultern gearbeitet. Durch Reduzierung des ZrO2 Gerüstes im marginalen Bereich kann später mittels Überpressen oder Schichten mit anderen, transluzenteren Keramiken der marginale Bereich passgenau ergänzt werden.
a b c d
Abb. 4 a-d: ZrO2 Gerüste mit (a+b) und ohne (c+d) Keramikschulter. Die weiße Eigenfarbe des Zirkoniumdioxidgerüstes ist deutlich erkennbar.
1.7.1 Präparationsvorgaben für Vollkeramikrestaurationen
Mit vollkeramischen Restaurationen bietet sich die Möglichkeit, ästhetische, funktionelle und phonetische Problemstellungen hartsubstanzschonend und atraumatisch zu lösen [24, 109]. Verschiedene CAD/CAM Systeme haben unterschiedliche Präparationsanforderungen im Hinblick auf Mindestschichtstärken, Konvergenzwinkel der Präparationsflächen und Hohlkehlformen. Neben den allgemein gültigen Präparationsregeln wird für alle Vollkeramiksysteme entweder eine Hohlkehlpräparation oder eine Stufenpräparation mit abgerundeter Innenkante und einem Stumpfkonvergenzwinkel von höchstens 10° gefordert [116].
Als unterstützende Fläche sollte okklusal ein möglichst großes Plateau geschaffen werden [40]. Der Innenwinkel sollte ebenso wie die koronalen Stumpfkanten gerundet sein, um einen Spannungsaufbau in diesen Bereichen zu verhindern bzw.
zu reduzieren. Trotz konventioneller Präparationsrichtlinien ergeben sich für eine keramikgerechte Präparation Besonderheiten, die dem Material und den Eigenschaften geschuldet sind. Extrem dünn auslaufende Ränder wie bei metallischen Restaurationen sind bei vollkeramischen Versorgungen nicht möglich.
Bei Tangentialpräparation führt eine vollkeramische Versorgung zu überkonturierten Rändern. Der für Zirkoniumdioxid erforderliche Substanzabtrag ist mit dem für Metallkeramikkronen vergleichbar [168].
1.8 Vollkeramiksystem IPS e.max
Das Keramiksystem IPS e.max (ivoclarvivadent, FL-Schaan) umfasst das ZrO2 ZirCAD, das auf Grund der höheren Stabilität der Zirkoniumdioxidkeramik auch für den Einsatz als Gerüst für Kronen und Brücken im Seitenzahnbereich geeignet ist.
Mit der Verblendkeramik e.max Ceram besteht die Möglichkeit jeden e.max - Werkstoff zu verblenden. Um die zahntechnische Arbeit bei der zervikalen Kronenrandgestaltung bei e.max ZirCAD zu erleichtern, können mit den glaskeramischen Pressrohlingen e.max ZirPress zusätzlich ZrO2 Gerüste überpresst werden. Hierdurch entsteht eine Kombination der CAD/CAM-Technologie und der seit Jahren bewährten Press-Technologie. Das für diese Studie verwendete Material dieses Systems beschränkte sich auf den Einsatz von e.max ZirCAD/ZirPress und e.max Ceram (Abb. 5).
Abb. 5: Übersicht der Systemkomponenten IPS e.max (aus:
Verarbeitungsanleitung IPS e.max)
1.8.1 Ivoclar Vivadent IPS e.max ZirCAD
Bei IPS e.max ZirCAD handelt es sich um das vorgesinterte, Yttrium stabilisierte Zirkoniumdioxid im weißen Zustand. Es setzt sich aus 95-99 % ZrO2, 4-5% Y2O3 und weniger als 0,5 % Al2O3 zusammen.
Im vorgesinterten, „kreideähnlichen“ Zustand bei einer Brenntemperatur von 1000°C bis 1100°C ist der Werkstoff offenporig und hat eine Dichte von lediglich 50 % der Dichte im vollgesinterten Zustand mit einer Biaxialfestigkeit von weniger als 100 MPa, so dass er materialschonend und schnell mit CAD/CAM-Systemen bearbeitet werden kann. Nach dem mehrstündigen Sinterbrand bei 1500°C bildet das Material mit einer porenfreien Dichte von zirka 99,5 % der theoretischen Dichte bei einer Biaxialfestigkeit von etwa 900 MPa einen polykristallinen Oxidkeramikwerkstoff aus tetragonaler Zirkoniumoxidphase (TZP). Die mit der Dichtezunahme verbundene lineare Schrumpfung beträgt ca. 20-25% je Raumachse. Zahntechnische Restaurationen müssen darum aus den ZrO2 - Blöcken mit einer entsprechenden Vergrößerung herausgeschliffen werden.
Tab. 1: Werkstoffkennwerte IPS e.max ZirCAD
WAK (100-500°C) [10 -6/K] 10,8 Biegefestigkeit (Biaxial) MPa 900 Bruchzähigkeit (MPa m0,5) 6
Vickers Härte MPa 13000
Sintertemperatur °C 1500
1.8.2 Ivoclar Vivadent IPS e.max ZirPress
Mit der IPS e.max ZirPress liegen Fluor-Apatit Glaskeramikrohlinge zum Überpressen von ZrO2-Gerüsten vor. In der chemischen Zusammensetzung sind sie mit e.max Ceram nahezu identisch. Durch Veränderungen der anteiligen Zusammensetzung wird ZirPress in der Presstechnik bei 910° C verarbeitet und bleibt bei zusätzlichen Beschichtungen mit der Keramik e.max Ceram bei 750°C Brenntemperatur formstabil. Die Fluor-Apatit Kristalle liegen in unterschiedlichen Größenordnungen vor, dadurch wird das Zusammenspiel von Transluzenz, Opaleszenz und Helligkeit gesteuert und soll somit zu optimaler Maskierung der wenig lichtdurchlässigen Zirkoniumdioxidgerüste führen. e.max ZirPress eignet sich daher für das Überpressen von e.max ZirCAD Einzelzahnkronen und mehrgliedrigen Brückengerüsten. Mit geringem technischem und zeitlichem Aufwand werden durch die Presstechnologie e.max ZirPress Rohlinge vollanatomisch oder als Dentinkern (cut-back) (Abb.6) aufgepresst. Mit IPS e.max ZirPress überpresste Gerüste können durch dieses Verfahren mit Keramikschultern versehen werden und mit e.max Ceram charakterisiert oder verblendet werden.
Abb. 6: Schema cut back Technik, weiß=Gerüst auf Stumpf, türkis=Liner, rot=Wachsform des Dentinkerns, mit Wachsgussstift nach inzisal, blau=angestrebte Form durch Keramikbrände (modifiziert aus: Verarbeitungsanleitung ZirCAD, ivoclarvivadent, FL-Schaan)
Das Verblenden von ZrO2 durch Überpressen hat den Vorteil, dass eine Sinterschrumpfung beim Brennen, wie sie bei konventioneller Keramikschichtung auftritt, ausbleibt. Hiermit kann auch das Zurückziehen der Schichtkeramik vom Kronenrand durch die Sinterschrumpfung vermieden werden.
Tab. 2: Werkstoffkennwerte IPS e.max ZirPress
WAK (100-500°C) [10 -6/K] 9,9 Biegefestigkeit (Biaxial) Mpa 110 Bruchzähigkeit (MPa m0,5) 6
Vickers Härte MPa 5400
Presstemperatur °C 900-910
1.8.3. Ivoclarvivadent IPS e.max Ceram
IPS e.max Ceram ist eine niedrigschmelzende Glaskeramik, die zur Charakterisierung von Keramikkronen verwendet werden kann, die durch einen Pressvorgang oder über CAD/CAM Technologie gefertigt wurden. Diese Keramik enthält Nano-Fluor-Apatit Kristalle und weist eine dem Schmelz ähnelnde Kristallitstruktur auf. Die optischen Eigenschaften werden durch Kristalle in Größen von 100-300 nm und Mikro-Fluor-Apatitkristallen von 1-2 pm Länge erreicht. Die Apatitkristalle sind in den einzelnen e.max Ceram Massen in unterschiedlichen Konzentrationen vorhanden und ermöglichen so, je nach Art der Schichtmasse, eine für den Zahntechniker einstellbare Kombination aus Transluzenz, Helligkeit und Opaleszenz. Um einen Verbund der Keramiken zum Zirkoniumdioxidgerüst zu gewährleisten, wird der e.max Ceram ZirLiner verwendet. Nach Herstellerangaben weist er eine hohe Lichtleitfähigkeit bei gleichzeitig hoher Fluoreszenz auf. Dadurch erhalten die weißen und wenig lichtdurchlässigen Zirkoniumdioxidgerüste einen eingefärbten Charakter. Die Gerüstgrundfarbe des Zirkoniumdioxids gleicht sich somit an die Farbe der Glaskeramiken e.max Press und e.max CAD an. Das durch die Materialkombinationen mögliche einheitliche Schichtkonzept ermöglicht sowohl auf farbigen und transluzenten Glaskeramiken als auch auf opaken Zirkoniumdioxidgerüsten ästhetische Restaurationen kombiniert mit einer Farbsicherheit bei der Herstellung.
Tab. 3: Werkstoffkennwerte IPS e.max Ceram
WAK (100-400°C) [10 -6/K] 9,5 Biegefestigkeit (Biaxial) MPa 90 Bruchzähigkeit (MPa m0,5) 6
Vickers Härte MPa 5400
Brenntemperatur °C 750
1.9 Werkstoffkundliche Parameter von Dentalkeramiken
Die Beurteilung des mechanischen Verhaltens dentalkeramischer Werkstoffe erfolgt anhand bestimmter Parameter. Durch diese ist es möglich, objektive Aussagen oder vergleichende Beurteilungen von Materialien, Materialkombinationen und Technologien zu treffen. So stehen die standardisierten Normprüfungen (DIN 13925, ISO-Norm 6872, EN) zur Erfassung der Materialeigenschaften zur Verfügung [41, 71]. Die Parameter Bruchfestigkeit und Risszähigkeit sind zur werkstoffkundlichen Beurteilung dentaler Keramiken bekannt und werden wie folgt näher ausgeführt.
1.9.1 Bruchfestigkeit
Die Bruchfestigkeit ist die maximale mechanische Spannung, der ein Material bis zur Fraktur standhält. Als Festigkeit wird die Größe des Widerstandes, den ein Werkstoff der Trennung in einzelne Teile entgegensetzt, bezeichnet. Je nach Art der einwirkenden Kraft unterscheidet man Druck-, Biege- oder Zugfestigkeit [83].
Die Bruchfestigkeit wird an nicht standardisierten Prüfkörpern ermittelt und hat somit keine Aussagekraft zu werkstoffspezifischen Kennwerten. Die Eignung zur Verwendung eines Materials wird über verwendungsnahe Prüfkörper ermittelt.
Zur Überprüfung der Eignung eines neuen Materials sind diese In-vitro Tests unverzichtbar. So wird unter simulierten klinischen Bedingungen die Eignung des Werkstoffes untersucht und mit bereits am Markt präsenten Materialien verglichen.
Diese Test werden in der Regel bis zum Versagen des Werkstückes durchgeführt und die bis dahin angewandte Kraft ermittelt.
Für die Prüfung der Bruchfestigkeit liegt keine Norm vor, die Prüfbedingungen werden vom jeweiligen Untersucher festgelegt. Die Bruchfestigkeit ist von der Materialbeschaffenheit und deren Größe und auch der Temperatur des Materials oder der Umgebungstemperatur abhängig. Durch deutliche Abweichungen dieser Parameter kommt es bei sonst identischen Materialien bei den Ergebnissen zu erheblichen Schwankungen.
1.9.2 Risszähigkeit
Die Risszähigkeit oder Bruchzähigkeit ist ein Begriff der Bruchmechanik und beschreibt den Widerstand eines Materials gegen einsetzendes Risswachstum. Der Werkstoffkennwert ist der kritische Spannungsintensitätsfaktor KIC (Einheit MPa m1/2), bei dem es zum Bruch führt. Metalle erreichen Werte von 60-100 MPa m1/2, einfache Keramiken Werte von 1-5 MPa m1/2 und Zirkoniumdioxid Werte von 7-10 MPa m1/2. Die deutlichen Unterschiede der Risszähigkeit zwischen Metallen und Keramiken liegt im atomaren Aufbau bzw. der atomaren Bindungsstruktur. Bei Metallen liegt die so genannte Metallische Bindung vor, Metallatome geben ihre Valenzelektronen in Form eines Elektronengases ab und bleiben als positiv geladene Atomrümpfe zurück. Die Bindung der Atomrümpfe erfolgt durch das negativ geladene Elektronengas.
Keramik weist eine ionische Bindung (auch Ionenbindung, heteropolorare Bindung, kovalent-ionische Mischbindung) auf, die aus elektrostatischer Anziehung negativ und positiv geladener Ionen besteht. Durch diese Bindung resultiert bei Keramik eine hohe Festigkeit und Härte bei gleichzeitig sprödem Materialverhalten. Somit kommt es bei Keramiken im Gegensatz zu Metallen bei Risswachstum vor einem Bruch nicht zu elastischer bzw. plastischer Verformung.
Durch mechanische oder thermische Einflüsse entstandene Risse im Gefüge einer Keramik kann durch Verformung nicht entgegengewirkt werden. Lediglich der Widerstand, den Keramik einem ausbreitenden Riss in Abhängigkeit von Spannung und Risslänge entgegensetzt, wird als Bruch- bzw. Risszähigkeit bezeichnet [103].
2 Problemstellung
Vollkeramischer Zahnersatz mit Gerüsten aus hochfester Zirkoniumdioxidkeramik ermöglicht ästhetisch hochwertige Restaurationen. Allenfalls im Kronenrandbereich ist der farbliche Übergang zum Zahn in einigen Fällen schwer zu gestalten. Durch die Herstellung individualisierter Keramikschultern im zervikalen Bereich kann allerdings weißes, opakes ZrO2 im dünn auslaufenden Kronenrand vermieden werden.
Da der Kronenrand den dünnsten Bereich der Krone bildet, ist dieser wie auch das Kronengerüst schon während der maschinellen Fertigung (CAM) mechanisch hoch belastet [96, 98, 132, 162]. Es ist denkbar, dass durch eine nicht vom ZrO2 unterstützte Keramikschulter das Frakturrisiko für die diese oder die Verblendkeramik auf dem ZrO2 Gerüst erhöht ist. Zusätzlich weisen die fluorapatithaltige Verblendkeramik oder die fluorapatithaltige Glaskeramik für die Überpresstechnik eine deutlich geringere Biegefestigkeit und Risszähigkeit auf als das Gerüstmaterial aus ZrO2.
Daher ist es denkbar, dass die Keramikschulter bei Vollkeramikkronen einen mechanischen Schwachpunkt darstellt und das entstehen von Frakturen begünstigt.
In einer Laborstudie soll die Bruchfestigkeit von Vollkeramikkronen im Frontzahnbereich mit einem CAD/CAM-gefertigten Gerüst aus Zirkoniumdioxid mit und ohne Keramikschulter bei konventioneller Verblendung mit Schichtkeramik oder mit Verblendung durch Presskeramik untersucht und verglichen werden. Zusätzlich soll für den Einsatz im Seitenzahnbereich die Bruchfestigkeit beider Gerüstvarianten bei Verblendung mit Presskeramik bestimmt werden. Dabei kommen für die konventionelle Verblendung eine Nano-Fluor-Apatit-Glaskeramik und für das Überpressen eine Fluor-Apatit-Glaskeramik (ivoclarvivadent, FL-Schaan) zu Anwendung.
Dafür wird im Druckversuch die Bruchlast von auf Metallstümpfen zementierten Kronen mit einer Universalprüfmaschine (Type 20K, UTS Testsysteme, Ulm- Einsingen) bestimmt. Die Auswertung der Testgruppen umfasst die Bruchlast der verwendeten Materialien und den Verlauf der Frakturlinien.
3 Material und Methode
Die Prozesskette von der Herstellung der Stumpfmodelle bis zur Bruchlastprüfung der Keramikkronen ist in Abb. 7 dargestellt.
3.1 Zahnpräparation
Für die Zahnpräparation wurden zwei Kunststoffzähne der Firma KaVo (KaVo EWL, Leutkirch) verwendet. Die Zähne, je ein mittlerer oberer Schneidezahn (Zahn 21) und ein oberer erster Molar (Zahn 16), wurden zur Aufnahme von Vollkeramikkronen präpariert [144]. Dabei folgte die Präparationsform den Angaben für das Vollkeramiksystem e.max (ivoclarvivadent, FL-Schaan) (Abb. 8 a-d). .
Abb. 7: Übersicht über die Prozesskette (verkürzt), Herstellung der Masterstümpfe, CAD/CAM, keramische Verblendung (Schichten, Pressen), Zementierung, Bruchlastprüfung
a b
c d
Abb. 8 a-d: Präparationsrichtlinien für Einzelzahnkronen im Front- und Seitenzahnbereich (a-c), breite zirkuläre Stufe/Hohlkehle (ivoclarvivadent, FL-Schaan)
Die anatomische Form wurde zirkulär gleichmäßig um ca. 1,2 mm reduziert, die Kronen inzisal bzw. okklusal um ca. 2,4 mm reduziert. Es resultierte eine deutliche zirkuläre Hohlkehle. Die Inzisalkante des Frontzahnes wurde so reduziert, dass sie in vistibulo-oraler Richtung noch eine Stärke von 1 mm aufwies, um ein optimales Ausschleifen des lumenwärts gerichteten Inzisalbereichs aus Gründen der Schleifkörpergeometrie während der CAD/CAM Bearbeitung zu ermöglichen (sogenannte Fräserradiuskorrektur).
Nach Beuer und Eickemeyer [12, 42] empfiehlt sich ein idealer Konvergenzwinkel von 4° - 6°, um einen guten marginalen Randschluss und eine akzeptable Passgenauigkeit zu erreichen. Bei dieser Untersuchung befand sich während der Präparation die Zahnachse senkrecht zum Schleifkörper. Mit einer konischen 2°- Fräse wurden die Präparationsflächen in einem Parallelfräsgerät (F2, Degudent, Hanau) auf untersichgehende Bereiche überprüft und gegebenenfalls nachbearbeitet. Die abgerundeten Innenkanten bei der Hohlkehlpräparation wiesen einen Winkel von ca. 10° - 30° auf. Bei der Präparation entstandene Ecken und
3.2 Herstellung der Masterstumpfmodelle
Um die Zahnstümpfe für die Bruchversuche in der Werkstoffprüfmaschine in einer reproduzierbaren Position einspannen zu können, wurden beide präparierten Zahnstümpfe auf einem Sockel befestigt. Um bei der Prüfung zu gewährleisten, dass die Belastung der Molarenkronen in axialer Richtung erfolgte, wurde der Zahnstumpf 16 im Winkel von 90° auf dem Sockel befestigt. Einer von Voss [183] und Potiket [125] vorgeschlagenen Neigung folgend wurde der Zahn 21 im Winkel von 30° - 35°
am Sockel befestigt und die Krafteinleitung auf die Frontzahnkronen erfolgt somit entsprechend der physiologischen Belastungsrichtung schräg von palatinal.
Die beiden auf dem Sockel befindlichen Stümpfe wurden mittels Dubliersilikon (Hydrosil, Siladent-Technik, Goslar, Deutschland) dubliert. Die Dublierform ermöglichte es, einen Frontzahnstumpf und einen Seitenzahnstumpf formkongruent aus einem autopolymerisierenden Modellkunststoff (Pattern Resin, GC America Inc., USA) zu erstellen, um diese in einer Nichtedelmetalllegierung (NEM) gießen zu können. Hierzu wurde die Silikonhohlform mit dem angerührten Autopolymerisat Pattern Resin befüllt, bis das Sockelnegativ mit Kunststoff ausgeflossen war (Abb. 9 a-c).
a b c
Abb. 9 a-c: Silikonformen zur Herstellung der Kunststoffmodellzähne (a), Seitenzahn (b), Frontzahn (c)
