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Einfluss von Material und Sinterprotokoll, Schichtdicke sowie thermomechanischer Alterung auf den Zwei-Körper Verschleiß und die Bruchlast von 4Y-TZP Kronen

High-Speed Sintern von zwei 4Y-TZP Einzelzahnkronen.

(c) LMU München

Eine Untersuchung der Werkstoffkundeforschung der Poliklinik für Zahnärztliche Prothetik an der Ludwig-Maximilians-Universität lieferte interessante Ergebnisse für das High-Speed Sintern vollkeramischer Restaurationen, die 2022 im Journal Clinical Oral Investigations veröffentlicht wurden.

Sintern von 10 Stunden auf 10 Minuten verkürzen

Bei Lithiumsilikatkeramiken ist im digitalen Workflow die Versorgung mit einer prothetischen Restauration, die in einer einzigen Sitzung hergestellt wird, fest etabliert. Vor diesem Hintergrund schränkte die zeitaufwendige Sinterung von Zirkonoxid mit herkömmlichen Sinterprotokollen die Anwendbarkeit dieser Werkstoffgruppe ein. Um die Wettbewerbsfähigkeit der Zirkonoxide in diesem Feld zu erhalten beziehungsweise zu steigern, wurden Speed- und High-Speed-Sinterprotokolle ausgearbeitet. Diese ermöglichen eine Verkürzung der Sinterzeit von circa 10 Stunden auf ein Minimum von 10 Minuten.

Rohlinge einfärben

Rohlinge, die für das High-Speed-Sintern bestimmt sind, fordern auf Grund der reduzierten Fläche unter der Sinterkurve in einem Sinter-Temperatur-Graph beim High-Speed-Sintern eine neue Einfärbung, welche die reduzierte „area under the sinter curve“ einkalkuliert und den daraus resultierenden Verlust an Transluzenz berücksichtigt. Dieses Konzept ist in die Arbeitsweise des Ceramill Therm RS, einem der beiden heute kommerziell verfügbaren High-Speed-Sinteröfen, eingeflossen. In diesem System wird das High-Speed-Sintern mit dem Einsatz von Zolid RS, einem mehrschichtigen 4Y-TZP, gekoppelt. Dessen Gegenstück für das konventionelle Sintern ist Zolid Gen-X.

Alterungsanalysen

Erste Untersuchungen zum High-Speed-Sintern mit einem experimentellen Ofen haben vielversprechende Ergebnisse beobachtet. Ziel der vorliegenden Untersuchung war es, festzustellen, ob diese Beobachtungen auch für den inzwischen kommerziell erhältlichen Ceramill Therm RS und der zugehörigen Zolid RS Keramik gelten. Besonderes Augenmerk wurde auf die Frage gelegt, ob High-Speed-gesinterte Kronen bei reduzierten Schichtstärken und nach längerer Zeit in situ, nachgeahmt durch thermomechanische Alterung mit 1.200.000 Kau- und 6.000 thermische Zyklen, ausreichend hohe mechanische Eigenschaften aufweisen.

Material und Methoden

Multi-layer 4Y-TZP-Kronen wurden in drei Schichtstärken (0,5 mm, 1,0 mm und 1,5 mm) mittels High-Speed-Sintern (Zolid RS) oder konventionellem Sintern (Zolid Gen-X) gefertigt. Der Zweikörperverschleiß, sowohl von der Keramik als auch des Schmelzantagonisten, wurde durch Scannen vor und nach Alterung und anschließender Überlagerung der 3-D-Datensätze bestimmt. Die Bruchlast der Einzelzahnkronen wurde initial und nach der künstlichen Alterung untersucht. Zudem wurden fraktografische Analysen mit Hilfe von Lichtmikroskopaufnahmen durchgeführt.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen

Die Ergebnisse zeigten, dass die Kombination aus Material und Sinterprotokoll keinen Einfluss auf den Zweikörperverschleiß der Kronen und der Antagonisten ausübte. Das High-Speed-gesinterte Zolid RS wies eine ähnliche oder reduzierte Bruchlast auf wie das konventionell gesinterte Zolid Gen-X. Beide 4Y-TZP Keramiken zeigten mit zunehmender Schichtstärke höhere Bruchlastwerte (0,5 mm < 1,0 mm < 1,5 mm). Zudem wirkte sich die Alterung bei den meisten Gruppen negativ auf die Bruchlast aus und führte bei fünf 0,5 mm Kronen zu einem Bruch und bei vier 0,5 mm Kronen zu einer Rissbildung. Obwohl der Hersteller eine Schichtstärke von 0,5 mm als ausreichend für Einzelkronen angibt, sollte deswegen eine Mindeststärke von 1,0 mm verwendet werden, um langfristig zufriedenstellende Ergebnisse zu gewährleisten.

Zusammenfassend kann gesagt werden, dass High-Speed-gesinterte Kronen mit einer Mindeststärke von 1,0 mm ausreichende mechanische Eigenschaften aufwiesen, um den natürlich auftretenden Kaukräften standzuhalten, auch nach einer simulierten Alterungszeit von fünf Jahren.

Quelle: Werkstoffkundeforschung der Poliklinik für zahnärztliche Prothetik an der LMU Prothetik Materialien

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