DE10115820A1 - Verfahren zur Herstellung vollkeramischer Dentalformteile - Google Patents

Verfahren zur Herstellung vollkeramischer Dentalformteile

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Abstract

Bei einem Verfahren zur Herstellung vollkeramischer Dentalformteile wie Kronen, Brücken o. dgl. wird eine Suspension keramischer Partikel auf ein Modell der Grundstruktur, für die das Dentalformteil vorgesehen ist, aufgebracht. Der so erhaltene keramische Grünkörper wird, ggf. nach Entfernen von dem Modell, gesintert. Die Abmessungen des Modells sind so gewählt, daß der beim Sintern des Grünkörpers eintretende Sinterschrumpf kompensiert wird. Auf diese Weise wird die gewünschte Passung zwischen Dentalformteil und Grundstruktur erreicht. Das Aufbringen der keramischen Suspension auf das Modell erfolgt vorzugswise durch elektrophoretische Abscheidung.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung vollke­ ramischer Dentalformteile wie Kronen, Brücken oder derglei­ chen sowie ein mit diesem Verfahren herstellbares vollkerami­ sches Dentalformteil.
Schon immer war Keramik oder "Porzellan" ein attraktiver Werkstoff, um Zähne mit sehr zahnähnlichem Aussehen in Form und Farbe nachzubilden. Keramik ist ein chemisch beständiger, korrosionsfester und biokompatibler Werkstoff, der zudem noch in schier unendlicher Menge in mineralischer Form verfügbar und somit preiswert ist. Aus diesem Werkstoff ist mit zahn­ technischen Mitteln individueller Zahnersatz einfach und reproduzierbar herzustellen, so daß der Durchbruch des Werkstoffes "Dentalkeramik" eingetreten ist.
Um die einzige Schwäche dieses Werkstoffes, die Sprödigkeit, zu umgehen, wird zahntechnisch gefertigter Zahnersatz in der Regel schon seit langem als klassischer Werkstoff-Verbund hergestellt, z. B. als sogenannte Metallkeramik. Eine metall­ keramische Krone oder Brücke besteht aus einem metallischen Gerüst bzw. Unterbau und einer der Zahnform nachempfundenen sogenannten Verblendung aus Dentalkeramik. Der Unterbau wird beim Einsetzen des Zahnersatzes direkt auf dem nach der zahnärztlichen Präparation verbleibenden Restzahn befestigt und wird oft als (Schutz-)Käppchen bezeichnet. Je nachdem, aus welchem Metall bzw. aus welcher Legierung die Käppchen bestehen und je nach Herstellungsverfahren (Giessen, Galvano- forming-Verfahren, d. h. galvanische Abscheidung), können Probleme in Form von Korrosion und daraus resultierende Verfärbungen, Körperunverträglichkeiten u. a. m. entstehen. Deshalb wurden in den letzten Jahren zunehmend Systeme entwickelt, die vergleichbare Unterkonstruktion aus kerami­ schen Materialien herstellen und zahntechnisch weiterverar­ beiten können.
Es gibt bereits mehrere funktionierende Systeme auf dem Dentalmarkt. So werden die Keramik-Käppchen beispielsweise durch manuelles Auftragen eines Schlickers auf einen Modell­ stumpf, anschließendem Sinterbrand sowie nachfolgender Infil­ tration mit Spezialglas (VITA In-Ceram) oder durch einen Pressvorgang unter Temperatureinwirkung (Empress, Fa. IVO- CLAR) hergestellt. Es gibt auch Systeme, bei denen die Käppchen aus vorgesinterten Keramikblöcken digital gefräst werden (DCS-System, CEREC usw.). Allen solchen sogenannten Vollkeramik-Systemen ist jedoch gemeinsam, daß sie die Passgenauigkeit metallischer Käppchen auf dem Restzahn, ob letztere nun gegossen sind oder durch galvanische Prozesse entstehen, in der Regel nicht erreichen. Zudem sind diese Systeme in der Anschaffung meist sehr teuer.
Die mangelnde Passgenauigkeit existierender Vollkeramik- Systeme ergibt sich durch die verwendeten Formgebungsverfah­ ren. Bei der Herstellung metallischer Käppchen wird gegossen oder galvanisiert, so daß sich das Metall in geschmolzener bzw. gelöster Form optimal der Stumpfgeometrie anpassen kann. Dagegen muß z. B. bei CADCAM-gestützten Vollkeramikverfahren nach einem digital aufgenommenen Datensatz aus festem Materi­ al spanabhebend gefräst werden. Das Scannen des Zahnstumpfes und das Fräsen enthalten, je nach der digitalen Auflösung der Systemkomponenten, bereits Ungenauigkeiten.
Eine weitere grundsätzliche Schwierigkeit bei allen existie­ renden oder zukünftigen Systemen zur Herstellung vollkerami­ schen Zahnersatzes hinsichtlich der Passgenauigkeit der fertigen Teile ist der keramische Schrumpf, also die mit dem verdichtenden Sinterprozess einhergehende Volumenschwindung keramischer Formteile. Dieser Sinterschrumpf lässt sich zwar innerhalb gewisser Grenzen reduzieren, aber nicht völlig vermeiden. Deshalb wird der mit dem Sinterschritt verbundene Sinterschrumpf beispielsweise indirekt dadurch vermieden, daß man bereits gesinterte Keramik (CADCAM-Verfahren, s. o.) verarbeitet oder versucht, auf andere Art und Weise ein porenfreies Feststoffgefüge zu erreichen (Glasinfiltration der weichen, porösen Keramik-Käppchen beim InCeram-Verfahren, s. o.).
Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, die beschriebenen und weitere Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden. Es soll ein neues Verfahren zur Herstellung vollkeramischer Dentalformteile bereitgestellt werden, bei dem die erhaltenen Formteile eine hohe, vorzugsweise höhere Passgenauigkeit mit den Grundstrukturen, für die sie vorgesehen sind, aufweisen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch das Verfahren mit den Merkma­ len des Anspruchs 1. Bevorzugte Ausführungsformen dieses Ver­ fahrens sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 15 darge­ stellt. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird hiermit durch Bezugnahme zum Inhalt dieser Beschreibung gemacht.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Suspension keramischer Partikel auf ein Modell der Grundstruktur, für die das Dentalformteil vorgesehen ist, also üblicherweise des Zahnstumpfes oder der Zahnstümpfe, aufgebracht. Der dadurch erhaltene keramische Grünkörper wird gesintert, wobei dieser Grünkörper beim Sinterschritt entweder auf dem Modell ver­ bleiben kann oder vorher von diesem Modell entfernt wird. Erfindungsgemäß sind die Abmessungen des Modell dabei so gewählt, daß der beim Sintern des Grünkörpers eintretende Sinterschrumpf kompensiert wird. Durch diese Maßnahme wird die gewünschte genaue Passung zwischen (gesintertem) Dental­ formteil und Grundstruktur erreicht.
Für die weitere Erläuterung des Erfindung sei hier kurz die Herstellung und Weiterverarbeitung zahntechnischer Modelle erläutert. Der Zahn oder die Zähne, die mit dem Dentalform­ teil versehen werden sollen, werden vom Zahnarzt in entspre­ chender Weise präpariert. Von dieser Mundsituation entnimmt der Zahnarzt einen Abdruck mit Hilfe eines aushärtenden Elastomermaterials. Hier kann es sich beispielsweise um einen Silikonkunststoff handeln. Der so erhaltene Abdruck stellt ein Negativmodell der vom Zahnarzt vorgenommenen Präparation dar. Dieser Abdruck, d. h. das Negativmodell wird dem Zahn­ techniker übergeben, der diesen Abdruck mit Hilfe eines geeigneten Modellmaterials, meist Dentalgips, ausgiesst. Nach dem Abbinden des Gipses entsteht ein Positivmodell, das soge­ nannte Meistermodell, welches der Präparation des Zahnarztes exakt entspricht. Dieses Meistermodell wird üblicherweise als Vorlage zurückbehalten. Es wird dazu verwendet, ein oder mehrere Arbeitsmodelle herzustellen, die dann weiterverarbei­ tet werden. Die Herstellung des Arbeitsmodells erfolgt durch Duplieren, d. h. mit Hilfe eines Dupliermaterials, beispiels­ weise Silikonkunststoff, wird ein Negativmodell hergestellt, das dann wiederum mit Gips ausgegossen wird. Auf diese Weise wird ein weiteres Positivmodell, nämlich das Arbeitsmodell erstellt.
Im Sinne der obigen Erläuterung kann es sich bei dem gemäß Hauptanspruch verwendeten Modell je nach Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens um ein Positivmodell oder Negativmodell handeln. Dies wird im folgenden noch erläutert.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird die Suspension kera­ mischer Partikel, der sogenannte keramische Schlicker, üblicherweise auf ein Positivmodell der Grundstruktur, d. h. im Normalfall auf ein Arbeitsmodell aufgebracht. Bei bevor­ zugten Ausführungsformen der Erfindung weist dieses Positiv­ modell/Arbeitsmodell größere Abmessungen/Dimensionen auf als die Grünstruktur. Durch diese größeren Abmessungen wird der im Sinterschritt eintretende Sinterschrumpf bereits vorab kompensiert. Nach Abschluß des Sinterschritts wird dement­ sprechend ein Dentalformteil, beispielsweise ein Vollkeramik- Käppchen erhalten, das exakt auf die Grundstruktur, d. h. beispielsweise den präparierten Zahnstumpf passt.
Die größeren Abmessungen des Positivmodells können auf unterschiedliche Weise erreicht werden. So ist es insbesonde­ re möglich, das Positivmodell aus einem Material herzustel­ len, das eine ausreichende und gegebenenfalls exakt einge­ stellte Abbindeexpansion aufweist. So liegen übliche Volumen­ expansionen von Dentalgipsen im Bereich von weniger als 0,1% bis etwa 0,5%. Erfindungsgemäß ist es dementsprechend möglich, Materialien, insbesondere auf Basis von Gips zu verwenden, die beim Abbinden Volumenausdehnungen zwischen 1% und 25%, vorzugsweise zwischen 3% und 10% besitzen.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsge­ mäßen Verfahrens kann ein Negativmodell, mit dessen Hilfe ein Positivmodell/Arbeitsmodell hergestellt wird, größere Abmess­ ungen als die Grundstruktur besitzen. Insbesondere kann es sich bei dem Negativmodell um den beim Duplierschritt herge­ stellten Abdruck des Meistermodells handeln.
Auch bei den zuletzt beschriebenen Ausführungsformen können die größeren Abmessungen/Dimensionen des Negativmodells grundsätzlich auf verschiedene Weise bereitgestellt werden. Insbesondere wird zur Herstellung des Negativmodells ein Material, insbesondere elastisches Kunststoffmaterial verwen­ det, das eine ausreichende Abbindeexpansion oder sogar einen Abbindeschrumpf aufweist. Es ist auch möglich, ein Material nach dem Abbinden nachträglich zu expandieren, beispielsweise durch Quellung in einem Lösungsmittel. Es ist bevorzugt, wenn die Volumenänderung des Materials zwischen 1% und 25%, insbesondere zwischen 3% und 10% beträgt.
Bei allen beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen können die jeweiligen Schritte zur Herstellung des Positivmodells oder Negativmodells mehrmalig durchgeführt werden. Auf diese Weise kann man sich den gewünschten größeren Abmessungen zur Kompensation des Sinterschrumpfs sukzessive annähern oder gegebenenfalls sogar verschiedene vollkeramische Formteile erstellen und deren Passung mit der Grundstruktur testen.
Für den Fall, daß das Formteil im Mund unlösbar mit der Grundstruktur verbunden werden soll (nicht-herausnehmbarer Zahnersatz) kann bei Herstellung des Positivmodells oder des Negativmodells mit den größeren Abmessungen auch die Schicht­ dicke des Klebers oder Zahnzements, die beim Einbringen des Formteils in den Mund notwendig sind, berücksichtigt werden. Dies ist selbstverständlich im Falle von herausnehmbarem Zahnersatz nicht erforderlich.
Weiter ist es erfindungsgemäß möglich, das Positivmodell oder auch das Negativmodell mit den entsprechenden größeren Abmessungen aus Vollmaterial herauszuarbeiten. Dies kann vorzugsweise durch das sogenannte CADCAM-Fräsen erfolgen. In diesen Fällen wird das überdimensionierte Arbeitsmodell oder der überdimensionierte Duplierabdurck durch digitales Scannen der Originalsituation, durch rechnerisches Bearbeiten des erhaltenen Datensatzes unter Einbringung eines Korrekturfak­ tors für den zu erwartenden Sinterschrumpf und anschließende digital unterstützte Herstellung des Modells bereitgestellt.
Eine weitere bevorzugte Möglichkeit zur Herstellung des Positivmodells/Negativmodells mit den entsprechenden größeren Abmessungen ist das sogenannte Rapid Prototyping. Bei diesem grundsätzlich bekannten Verfahren wird vorzugsweise eine Kunststoffmonomerlösung mit Laserlicht polymerisiert und zwar exakt in der vorgegebenen Form, die in ganz ähnlicher Weise wie oben beschrieben digital erfasst ist.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung wird die keramische Suspension durch elektrophoretische Abschei­ dung auf das Modell, üblicherweise auf das Positivmodell aufgebracht. Die Grundlagen und die Durchführung einer solchen elektrophoretischen Abscheidung sind dem Fachmann bekannt. Dabei wird in Flüssigkeit dispergiertes, in diesem Fall keramisches Pulver, mit Hilfe eines elektrischen Feldes auf dem Modell als bereits vorverdichtete Schicht abgeschie­ den. Der auf diese Weise erhaltene keramische Körper, der sogenannte Grünkörper, wird, gegebenenfalls nach Trocknung und Entformung vom Modell, gesintert.
Bei der elektrophoretischen Formgebung wird das Modell der Mundsituation, das elektrisch z. B. mit Leitsilberlack kontaktiert ist, als Elektrode in einen Stormkreis geschalten. Als Gegenelektrode dient eine Pt-Elektrode, deren Form je nach Form des Modells variiert werden kann, um ein hohes homogenes elektrisches Feld für das gesamte Modell zu errei­ chen.
Die Abscheidung mit dem hergestellten Schlicker auf das Arbeitsmodell erfolgt bei konstant gehaltener Spannung bzw. bei konstant gehaltenem Strom über einen Zeitraum von 1 bis 60 Minuten. Typische Werte für die Abscheidespannung bzw. Abscheideströme liegen zwischen 1 und 100 V bzw. zwischen 0 und 500 mA. Die bei Verwendung der elektrophoretischen Abscheidung erhaltenen Gründichten sind üblicherweise größer als 70%, vorzugsweise größer als 80% der theoretischen Dichte. Die elektrophoretische Abscheidung kann gegebenen­ falls automatisiert mit Hilfe eines entsprechenden Geräts erfolgen.
Die erfindungsgemäß verwendeten Suspensionen keramischer Partikel sind Suspensionen dispergierter keramischer Pulver in geeigneten Lösungsmitteln. Man spricht hier auch von sogenannten keramischen Schlickern. Als Lösungsmittel werden vorzugsweise polare Lösungsmittel verwendet, wobei es sich vorzugsweise um Wasser, Alkohole und deren Mischungen, oder Mischungen aus Wasser mit Alkoholen handelt. Vorzugsweise werden polare Lösungsmittel mit Dielektrizitätszahlen im Bereich zwischen 15 und 85, vorzugsweise im Bereich von 15 bis 20 verwendet.
Bei den keramischen Partikeln handelt es sich vorzugsweise um oxidkeramische Partikel, insbesondere um Aluminiumoxid (Al2O3)-Partikel und/oder Zirkonoxid(ZrO2)-Partikel, oder deren Mischungen. Die Korngrößen der keramischen Partikel liegen vorzugsweise zwischen 1 nm und 100 µm, vorzugsweise zwischen 100 nm und 10 µm. Insbesondere sind die keramischen Partikel in der Suspension in einer Menge zwischen 10 und 90 Gewichtsprozent, vorzugsweise zwischen 40 und 60 Gewichtspro­ zent, bezogen auf das Gesamtgewicht der Suspension, enthal­ ten.
Bei weiteren Ausführungsformen der Erfindung können innerhalb der Suspension mindestens 2 Fraktionen keramischer Partikel mit unterschiedlicher mittlerer Korngröße enthalten sein. Auf diese Weise kann erreicht werden, daß die Dichte des abge­ schiedenen Grünkörpers erhöht wird, da die keramischen Partikel mit kleinerer mittlerer Korngröße die Zeischenräume zwischen den keramischen Partikeln mit größerer mittlerer Korngröße zumindest teilweise auffüllen. Bekanntermaßen folgt die Korngrößenverteilung einer Fraktion keramischer Partikel mit bestimmter mittlerer Korngröße einer Gauss-Verteilung. Dementsprechend sind bei den beschriebenen bevorzugten Ausführungen (um in diesem Bild zu bleiben) die zwei oder mehr Gauss-Kurven gegeneinander verschoben.
Üblicherweise sind noch Bindemittel Bestandteil der Suspen­ sion, wobei es sich vorzugsweise um mindestens einen Polyvi­ nylalkohol oder um mindestens ein Polyvinylbutyral handelt. Solche Bindemittel dienen u. a. zur Verbesserung sowohl des Trocknungsverhaltens als auch der Festigkeiten der resultie­ renden Grünkörper. Die Bindemittel sind in der Suspension, bezogen auf deren Feststoffgehalt vorzugsweise in Mengen zwischen 0,1 und 20 Gewichtsprozent, insbesondere zwischen 0,2 und 10 Gewichtsprozent enthalten.
Die verwendeten Schlicker zeichnen sich durch Viskositäten im Bereich von 1 mPa.s bis 50 mPa.s, vorzugsweise im Bereich von 3 bis 10 mPa.s bei einer Scherrate von 600 s-1 aus. Die durch die zugegebene Dispergierhilfe erhaltenen Zeta-Potentiale der Schlicker liegen zwischen ±1 mV und ±100 mV, vorzugsweise zwischen ±30 mV und ±50 mV.
Der bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellte Grünkörper weist vorzugsweise eine durchschnitt­ liche Schichtdicke von 0,2 bis 2 mm, insbesondere von 0,8 bis 1,2 mm auf. Dadurch können nach dem Sinterschritt die er­ wünschten Schichtdicken des vollkeramischen Formteils bereit­ gestellt werden.
Erfindungsgemäß wird der keramische Grünkörper bei den Temperaturen gesintert, die sich aus den verwendeten Keramik­ materialien ergeben. Vorzugsweise liegt die Sintertemperatur zwischen 1100°C und 1700°C, insbesondere zwischen 1150°C und 1300°C. Vorzugsweise beträgt die Sintertemperatur ca. 1200°C.
Die Sinterzeit wird ebenfalls z. B. in Abhängigkeit von dem verwendeten Keramikmaterial gewählt. Hier sind bevorzugte Sinterzeiten zwischen 2 und 10 Stunden, insbesondere zwischen 4 und 6 Stunden zu nennen. Bei weiteren bevorzugten Ausfüh­ rungsformen wird ca. 5 Stunden gesintert.
Um eine homogene Temperaturverteilung im Grünkörper zu erreichen, wird dieser allmählich auf die endgültige Sinter­ temperatur gebracht. Bevorzugte Aufheizraten betragen hier zwischen 1 und 20°C/min. insbesondere zwischen 5 und 10 °C/min. Innerhalb des zuletzt genannten Bereichs sind Auf­ heizraten zwischen 5 und 7,5°C/min weiter bevorzugt.
Vorzugsweise wird im Sinterschritt bei der Erfindung so vorgegangen, daß das Arbeitsmodell zusammen mit dem darauf abgeschiedenen Grünkörper bei Raumtemperatur an Luft getrock­ net und dann anschließend in den Ofen überführt wird. Dort wird das Arbeitsmodell zusammen mit dem Grünkörper bis auf ca. 900°C erhitzt, wobei hier eine vergleichsweise geringe Aufheizrate verwendet werden kann. Dieses Aufheizen kann stufenweise erfolgen, wobei Haltezeiten bei den entsprechen­ den Temperaturen vorgesehen sein können. Durch dieses Erhit­ zen wird der Grünkörper vorgesintert, wobei das Gipsmaterial des Arbeitsmaterials schrumpft, da der Gips sein Kristallwas­ ser teilweise verliert. Dann wird das Arbeitsmodell zusammen mit dem Grünkörper kurz aus dem Ofen genommen und der Grün­ körper vom Arbeitsmodell entformt. Dies geschieht leicht, da das Arbeitsmodell wie beschrieben geschrumpft ist. Dann wird der vorgesinterte Grünkörper, beispielsweise in Form eines Käppchens wieder in den Ofen gegeben. Dann wird der Ofen, vorzugsweise mit einer vergleichsweise hohen Aufheizrate auf die endgültige Sintertemperatur gebracht und das Formteil fertig gesintert.
Nach dem Sinterschritt werden durch das erfindungsgemäße Verfahren vollkeramische Formteile mit Dichten von mehr als 90% der theoretischen Dichte, vorzugsweise mehr als 95% der theoretischen Dichte bereitgestellt. Solche Vollkeramikteile, beispielsweise in Form eines Käppchens, können dann in üblicher Weise wie ein Metallkäppchen mit Verblendkeramik versehen und gebrannt werden. Auf diese Weise entsteht dann der endgültige Zahnersatz, der beispielsweise in Form einer Krone oder Brücke in den Mund des Patienten eingesetzt wird. Selbstverständlich kann erfindungsgemäß herstellbarer Zahner­ satz auch auf dentale Suprakonstruktionen, wie beispielsweise Implantatteile aufgesetzt werden.
Die Erfindung umfasst weiter ein vollkeramisches Dentalform­ teil, das durch das beschriebene Verfahren herstellbar ist. Dieses Dentalformteil unterscheidet sich von bekannten Formteilen beispielsweise durch die höhere Passgenauigkeit mit der entsprechenden Grundstruktur, insbesondere dem präpa­ rierten Zahnstumpf oder den präparierten Zahnstümpfen.
Beispiel Schlickerherstellung mit Aluminiumoxid-Pulver
Zur Herstellung eines Aluminiumoxid-Schlickers werden zu­ nächst in 100 g deionisiertem Wasser 0,75 g Na2P4O7.10 H2O als Dispergierungsmittel zugegeben und durch Rühren mit Hilfe eines Magnetrührers gelöst. Anschließend erfolgt eine por­ tionsweise Zugabe von 100 g Aluminiumoxid-Pulver mit einer Primärpartikelgröße (Partikelgröße in nicht-agglomeriertem Zustand) von ca. 0,6 µm unter ständigem Rühren. Die auf diese Weise erhaltene Suspension wird in einem weiteren Arbeits­ schritt durch eine Ultraschallbehandlung mit 20 KHz und einer Leistung von 450 Watt 5 min lang dispergiert. Anschließend werden der Suspension 5 g Polyvinylalkohol zugegeben. Durch eine erneute Ultraschallbehandlung wird der resultierende Keramikschlicker homogenisiert.
Verwendete Chemikalien: Aluminiumoxidpulver CT 3000 SG (Fa. ALCOA; Fa. MERCK); Natriumpyrophosphat-Dekahydrat (Fa. RIEDEL DE HAEN); Polyvinylalkohol, Molekulargewicht 72.000 (Fa. CLARIANT).
Schlickerherstellung mit Zirkondioxid-Pulver
Es werden zu 100 g Ethanol, in dem zuvor 1 g Acetylaceton mit Hilfe eines Magnetrührers gelöst wurden, portionsweise 100 g Zirkonoxid-Pulver unter Rühren zugegeben. Die Primärpartikel­ größe (Partikelgröße in nicht-agglomeriertem Zustand) des hierbei verwendeten Zirkondioxid-Pulvers liegt bei ca. 0,6 µm. Zur vollständigen Deagglomeration der hergestellten Suspension erfolgt anschließend eine 5 min andauernde Ultra­ schallbehandlung. Der resultierenden Suspension werden 5 g Polyvinylbutyral zugesetzt. Eine Homogenisierung des erhaltenen Schlickers erfolgt erneut durch eine Ultraschall­ behandlung.
Verwendete Chemikalien: Zirkonoxidpulver SG 15 (Fa. MEL CHEMICALS); Acetylaceton (Fa. RIEDEL DE HAEN); Polyvinylbuty­ ral, Molekulargewicht 70.000 (Fa. CLARIANT).
Herstellung der vollkeramischen Dentalformteile
Vom Meistermodell einer Einzelzahnpräparation wird mit Hilfe eines Duplier-Negativmodells ein Arbeitsmodell (Positiv­ modell) hergestellt. Zu diesem Zweck wird das Negativmodell mit einem Gipsmaterial ausgegossen, das beim Abbinden eine Volumenausdehnung von ca. 10% aufweist. Das Material des Negativmodells lässt aufgrund seiner Elastizität die größere Expansion des Gipses zu. Die erhöhte Expansion ist derart eingestellt, daß sie den Sinterschrumpf eines gemäß der obigen Vorschrift hergestellten Schlickers aus Alluminiu­ moxid-Pulver bzw. Zirkonoxid-Pulver kompensiert.
Der als Arbeitsmodell dienende Gipsstumpf wird mit Leitsil­ berlack bestrichen und zusammen mit einer Platin-Gegenelek­ trode in üblicher Weise in den Schlicker eingetaucht. An beiden Elektroden wird eine konstante Spannung von ca. 30 Volt angelegt. Hier sind bevorzugte Bereiche von 5 Volt bis 100 Volt, vorzugsweise zwischen 10 Volt und 30 Volt möglich. Es kann auch so verfahren werden, daß ein konstanter Strom von 10 mA angelegt wird. Hier sind bevorzugte Bereiche zwischen 0,1 mA und 100 mA, vorzugsweise zwischen 0,2 mA und 10 mA möglich. Als Abscheidedauer wird im vorliegenden Fall ein Zeitraum von 20 Minuten gewählt. Hier können je nach gewünschter Schichtdicke Abscheidedauern zwischen 1 Minute und 60 Minuten, vorzugsweise zwischen 5 Minuten und 20 Minuten gewählt werden. Im vorliegenden Fall wurde die Abscheidung unter leichtem Rühren durchgeführt, wobei auf diesem Rührvorgang ggf. auch verzichtet werden kann.
Durch diese elektrophoretische Abscheidung wird ein kerami­ scher Grünkörper enthalten, der zusammen mit dem Arbeitsmo­ dell getrocknet wird. Dann wird in der bereits oben beschrie­ benen Weise vorgesintert (Aufheizen mit 2°C/min auf 600°C; ½ Stunde bei 600°C halten; dann Aufheizen mit 5°C/min auf 900°C; dann 1 Stunde bei 900°C halten) und das Arbeitsmo­ dell vom vorgesinterten Grünkörper entformt. Dieser wird anschließend bei 1200°C knapp 5 Stunden lang gesintert. Es wird eine Aufheizrate von 15°C/min. gewählt, um den vorges­ interten Grünkörper auf die endgültige Sintertemperatur zu bringen.
Das so erhaltene Vollkeramikkäppchen paßt mit hoher Genauig­ keit auf das Meistermodell und dementsprechend auch auf die Zahnpräparation. Die Dichte des Käppchens liegt bei < 90% der theoretischen Dichte. Außerdem weist das Käppchen keiner­ lei Risse auf und besitzt eine ansprechende weiße Farbe mit einer gewissen Transluzens.

Claims (16)

1. Verfahren zur Herstellung vollkeramischer Dentalform­ teile wie Kronen, Brücken oder dergleichen, bei dem
eine Suspension keramischer Partikel auf ein Modell der Grundstruktur, für die das Dentalformteil vor­ gesehen ist, aufgebracht wird, und
der so erhaltene keramische Grünkörper, gegebenen­ falls nach Entfernen von dem Modell, gesintert wird, wobei
die Abmessungen des Modells so gewählt sind, daß der beim Sintern des Grünkörpers eintretende Schrumpf kompensiert wird, um die gewünschte Passung zwischen Dentalformteil und Grundstruktur zu erreichen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abmessungen eines als Positivmodell ausgestalteten Modells, zur Kompensation des Sinterschrumpfs größer sind als die Abmessungen der Grundstruktur.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Positivmodell aus einem Material, vorzugsweise auf Basis von Gips, mit einer ausreichenden Abbindeexpansion zur Bereitstellung der größeren Abmessungen hergestellt ist.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Volumenausdehnung des Materials für das Positiv­ modell beim Abbinden zwischen 1% und 25%, vorzugsweise zwischen 3% und 10% beträgt.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Abmessungen eines Negativ­ modells, mit dessen Hilfe ein als Positivmodell ausge­ staltetes Modell gefertigt wird, zur Kompensation des Sinterschrumpfs größer sind als die Abmessungen der Grundstruktur.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Negativmodell aus einem Material, vorzugsweise einem elastischen Kunststoffmaterial mit einer ausreichenden Abbindeexpansion oder einem ausreichenden Abbinde­ schrumpf zur Bereitstellung der größeren Abmessungen hergestellt ist.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Volumenänderung des Materials für das Negativmodell zwischen 1% und 25%, vorzugsweise zwischen 3% und 10 % beträgt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Positivmodell oder das Nega­ tivmodell mit den entsprechenden größeren Abmessungen aus Vollmaterial herausgearbeitet wird, vorzugsweise durch sogenanntes CADCAM-Fräsen.
9. Verfahren nach Anspruch 2 oder Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Positivmodell oder das Nega­ tivmodell mit den entsprechenden größeren Abmessungen durch sogenanntes Rapid Prototyping hergestellt ist, vorzugsweise durch Polymerisation einer Kunststoff­ monomerlösung mit Laserlicht.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufbringen der Sus­ pension auf das Modell durch elektrophoretische Abschei­ dung erfolgt.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der keramische Grünkörper eine durchschnittliche Schichtdicke von 0,2 bis 2 mm, vorzugsweise von 0,8 bis 1,2 mm aufweist.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Grünkörper bei einer Temperatur zwischen 1100°C und 1700°C, vorzugsweise zwischen 1150°G und 1300°C, insbesondere bei ca. 1200°C gesintert wird.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Grünkörper zwischen 2 und 10 Stunden, vorzugsweise zwischen 4 und 6 Stunden, insbesondere ca. 5 Stunden gesintert wird.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Grünkörper mit einer Aufheizrate zwischen 1 und 20°C/min. vorzugsweise zwischen 5 und 10°C/min. insbesondere zwischen 5 und 7,5°C/min auf die Sintertemperatur gebracht wird.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Grünkörper zusammen mit dem Modell, vorzugsweise nach Trocknung bei Raumtempera­ tur an Luft, zunächst mit einer vergleichsweise geringen Aufheizrate auf eine erste Temperatur, insbesondere ca. 900°C erhitzt, dann vom Modell entformt und dann mit einer höheren Aufheizrate auf eine zweite Temperatur, die höher ist als die erste Temperatur, insbesondere ca. 1200°C, erhitzt und fertig gesintert wird.
16. Vollkeramisches Dentalformteil, herstellbar durch das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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