DE10140935A1

DE10140935A1 - Verfahren zur Herstellung von prothetischen Formteilen für den Dentalbereich

Info

Publication number: DE10140935A1
Application number: DE2001140935
Authority: DE
Inventors: Gerhard Gramm
Original assignee: Gramm & Co KG GmbH
Current assignee: Gramm & Co KG GmbH
Priority date: 2001-08-10
Filing date: 2001-08-10
Publication date: 2003-02-20
Also published as: WO2003013386A1

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung von prothetischen Formteilen (10b) für den Dentalbereich angegeben, bei dem ein Modell eines Formteils (10b) durch eine Abformtechnik hergestellt wird, das Modell in mindestens einem Beschichtungsschritt mit mindestens einer Metallschicht (12, 20) überzogen wird, anschließend das Modell chemisch aufgelöst wird, wodurch ein Formling verbleibt, der anschließend mit einer Verblendung (18) aus Keramik oder Kunststoff versehen wird und wobei anschließend die mindestens eine Metallschicht (12) nach der Herstellung der Verblendung (18) ggf. entfernt wird. Alternativ kann auch ein Sandwich aus mehreren Schichten erzeugt werden. Es lassen sich hochwertige prothetische Formteile herstellen, deren Eigenschaften sich für den gewünschten Einsatzzweck maßschneidern lassen. Die Metallschicht (12) kann als brennstabiles Traggerüst bei der Herstellung einer keramischen Verblendung verwendet werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von prothetischen Formteilen für den Dentalbereich, bei dem ein Modell eines Formteils durch eine Abformtechnik hergestellt wird, das Modell in mindestens einem Beschichtungsschritt mit mindestens einer Metallschicht überzogen wird, um nach Herauslösen des Modells einen Formling zu erzeugen, der mit einer Verblendung aus Keramik oder Kunststoff versehen wird.
Prothetische Formteile für den Dentalbereich werden seit dem letzten Jahrhundert üblicherweise in der Gußtechnik hergestellt. Hierbei wird nach einem Abdruck zunächst ein Wachsmodell des prothetischen Formteils erstellt, das dann mit einer Keramikmasse umgossen wird, die anschließend gebrannt wird. Beim Brennen entsteht aus der Keramikmasse eine feste Form mit einem Hohlraum, der dem Wachsmodell entspricht, während das Wachs beim Brennen vollständig ausgetrieben wird. Der so erstellte Formhohlraum kann nunmehr mit einer geeigneten Gußlegierung ausgegossen werden, um so ein Gußformteil herzustellen, das der Form des vom Patienten genommenen Abdruckes entspricht.
Soweit ein derartiges prothetisches Formteil im Sichtbereich eingesetzt werden soll, muß dieses zusätzlich noch mit einem Keramik- oder Kunststoffüberzug verblendet werden, um ein natürliches Aussehen des so hergestellten Zahnersatzes zu erreichen.
Obwohl die Gußtechnik aus historischen Gründen nach wie vor das am weitesten verbreitete Formgebungsverfahren ist, ist die Gußtechnik mit erheblichen Nachteilen verbunden. So entstehen immer wieder in Gußteilen Poren und Lunker sowie andere Fehler, die sich nachteilig auf die Qualität der hergestellten prothetischen Formteile auswirken. Auch die Paßgenauigkeit der gußtechnisch hergestellten Formteile läßt vielfach zu wünschen übrig. Schließlich ist die Bioverträglichkeit von Gußlegierungen nicht gut, da eine Reihe von zusätzlichen Legierungsanteilen, wie etwa Ag, Pd, Cu, Co usw., teilweise zu Allergien führen können oder auf andere Weise zur schlechten Bioverträglichkeit beitragen. Auch sind Gußlegierungen häufig zu weich.
Aus diesem Grunde wurde in neuerer Zeit das sog. Galvanoforming entwickelt, mit dem ein Edelmetall-Traggerüst, das aus Gold oder einer Goldlegierung besteht, galvanisch hergestellt wird. Dieses Traggerüst wird dann mit Keramik oder Kunststoff verblendet, wodurch ästhetisch besonders ansprechender Zahnersatz entsteht, der dem Aussehen eines natürlichen Zahns täuschend ähnlich ist, da der Grundkörper aus Gold durch die teilweise transluzente Keramik durchschimmert.
Beispielsweise aus der EP 0990423 A1 ist ein derartiges Galvanoforming-Verfahren bekannt, mit dem sich mit Keramik verblendbare, brennstabile Dentalprothetikteile herstellen lassen. Hiernach wird zunächst vom sog. Meistermodell ein Duplikat des betreffenden Zahnstumpfes hergestellt, bspw. unter Verwendung von Gips. Anschließend wird der bei der Abscheidung als Kathode geschaltete Zahnduplikatstumpf mit einer Zuleitung in Form eines Kupferdrahtes versehen und mittels Leitsilberlack leitfähig gemacht. In einem Galvanisierbad wird nun auf dem Elektrodenstumpf Gold abgeschieden, wodurch ein Metallformling aus Gold entsteht, der nach Entfernung des Zahnduplikatstumpfes mit keramischem Material verblendet werden kann.
Obgleich sich ein derartig hergestelltes prothetisches Formteil durch eine hohe Beständigkeit und durch ein natürliches Aussehen auszeichnet, ist doch die Herstellung relativ teuer, insbesondere wegen des relativ hohen Goldanteils bei einer Stärke von ca. 150-300 µm.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von prothetischen Formteilen für den Dentalbereich anzugeben, mit dem sich auf relativ kostengünstige Weise qualitativ hochwertige Formteile erzeugen lassen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren gemäß der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die mindestens eine Metallschicht nach der Herstellung der Verblendung entfernt wird.

Die Aufgabe der Erfindung wird auf diese Weise vollkommen gelöst.

Dadurch, daß die mindestens eine Metallschicht, die bei der Herstellung der Verblendung als Tragschicht zur Erzeugung der Keramik- oder Kunststoffverblendung dient, nach der Herstellung der Verblendung wieder entfernt wird, ist es möglich, auch nicht edelmetallhaltige Schichten, die weniger bioverträglich sind, als Metallschicht zu verwenden.

In alternativer Weise wird die Aufgabe der Erfindung bei einem Verfahren gemäß der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß mindestens eine weitere Schicht durch ein elektrochemisches Abscheideverfahren oder ein physikalisches Abscheideverfahren unter Vakuum oder Schutzgas auf der Metallschicht oder dem Modell abgeschieden wird.

Auch auf diese Weise wird die Aufgabe der Erfindung gelöst.

Da mindestens eine weitere Schicht auf der Metallschicht abgeschieden wird, ist es möglich, den Formling auf diese Weise als Sandwich auszubilden, dessen oberste Schicht speziell an die Eigenschaften der Verblendung angepaßt ist. Somit kann die Schichtdicke der obersten Schicht deutlich reduziert werden und hierzu eine an die Verblendung bezüglich der Eigenschaften besonders gut angepaßte Schicht verwendet werden, während die darunter liegende Schicht beispielsweise als Traggerüst für die spätere Aufbringung der Verblendung dienen kann. Es ist somit beispielsweise möglich, eine stabile Nicht-Edelmetallschicht als Unterschicht mit einer dünnen Edelmetallschicht, insbesondere mit einer dünnen Goldschicht oder goldhaltigen Schicht zu kombinieren, um so bei geringen Kosten eine besonders gute Ästhetik und Bioverträglichkeit zu erzielen.

Sofern eine anschließende Verblendung mit einem Keramikmaterial erfolgt, kann der Formling ausreichend temperaturbeständig sein, um eine gute mechanische Stabilität beim Brennvorgang der Keramik zu gewährleisten.

Grundsätzlich ist es auch möglich, eine edelmetallhaltige Schicht (im folgenden als Edelmetallschicht bezeichnet) aufzutragen, die als Tragschicht oder Bondschicht bei der späteren Herstellung der Verblendung aus Keramik oder Kunststoff dient. Die Edelmetallschicht kann anschließend wieder chemisch aufgelöst werden, z. B. könnte eine Goldschicht mit Hilfe von Königswasser aufgelöst werden und das zurückerhaltene Gold wieder verwendet werden.

Das Auftragen mindestens einer Metallschicht erfolgt vorzugsweise durch galvanische Abscheidung, wozu das Modell zunächst mit einer elektrisch leitfähigen Beschichtung versehen und mit einer elektrischen Zuleitung kontaktiert wird.

Grundsätzlich sind jedoch auch andere physikalische oder chemische Methoden denkbar, um die Schichten auf dem Modell abzuscheiden. Hierzu gehören beispielsweise Abscheiden durch PVD oder CVD. So könnte die oberste Schicht beispielsweise aus einer dünnen Titannitrid-Schicht bestehen, die auf einer darunter liegenden Tragschicht abgeschieden wird.

Auf diese Weise läßt sich eine goldfarbige Keramikschicht erzeugen, die eine gute Bindung zu einer aufgetragenen Keramikbeschichtung ermöglicht.

Die galvanische Abscheidung hat den besonderen Vorteil der hohen Präzision, da die galvanisch abgeschiedene Schicht in Abhängigkeit von der Oberfläche des zu beschichtenden Materials in ihrer Schichtdicke genau abgestimmt werden kann, eine gleichmäßige Beschichtungsstärke gewährleistet werden kann und ein außerordentlich homogener Aufbau des so hergestellten Metallformlings erzielt werden kann. Auch lassen sich galvanisch ohne weiteres größere Schichtdicken im gewünschten Bereich herstellen, was durch CVD oder PVD nicht möglich ist.

Die Verblendung wird vorzugsweise aus Keramik hergestellt, wodurch sich langzeitstabile prothetische Formteile erzeugen lassen, die eine hohe Stabilität aufweisen. In diesem Fall wird der Formling als brennstabiler Tragkörper für die Herstellung der Keramikverblendung ausgebildet.

Grundsätzlich kann die Verblendung natürlich jedoch auch aus Kunststoff erzeugt werden, wobei dann auch weniger temperaturstabile Metalle für die Herstellung der Metallschicht in Frage kommen, wie z. B. Silber, Kupfer und Zinn bzw. deren Legierungen.

Wie bereits erwähnt, kann mindestens eine Edelmetallschicht und/oder mindestens eine Metallschicht aus einem unedlen Metall (Nichtedelmetallschicht) aufgebracht werden.

Während es grundsätzlich möglich ist, etwa die Edelmetallschicht nach der Herstellung der Verblendung wieder zu entfernen, so ergibt sich eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung insbesondere dann, wenn die Edelmetallschicht nur mit einer dünnen Schichtstärke, vorzugsweise im Bereich von etwa 1 bis 50 µm, insbesondere im Bereich von etwa 5 bis 15 µm verwendet wird und in dem prothetischen Formteil verbleibt.

In diesem Fall dient die Edelmetallschicht nicht als Tragschicht bei der Herstellung der keramischen Verblendung oder der Kunststoffverblendung, jedoch werden die besonderen ästhetischen Vorteile der Edelmetallschicht genutzt, da auch eine dünne Edelmetallschicht ausreicht, um ein Durchschimmern durch eine teilweise transluzente Keramik bzw. einen teilweise transluzenten Kunststoff zu gewährleisten und somit ein besonders natürliches Aussehen zu erzielen. Gleichermaßen wird die besonders gute Bioverträglichkeit der Edelmetallschicht und die vorteilhafte Zementierbarkeit beim Einsetzen des prothetischen Formteils genutzt. In diesem Fall wird die Tragfähigkeit des prothetischen Formteils bei der Herstellung der Verblendung nicht durch die Edelmetallschicht gewährleistet, sondern vorzugsweise durch eine weitere, auf die Edelmetallschicht aufgetragene Nichtedelmetallschicht. Die Nichtedelmetallschicht kann dann mit einer ausreichenden Schichtstärke aus einem geeigneten Metall hergestellt werden, um insbesondere beim Brennen der keramischen Verblendung eine gute mechanische Stabilität zu gewährleisten. Da die Nichtedelmetallschicht nach der Herstellung der Verblendung wieder entfernt wird, indem sie etwa chemisch aufgelöst wird, muß hierbei auf die Bioverträglichkeit der verwendeten Legierung keine Rücksicht genommen werden.

Alternativ kann auch eine sehr korrosionsbeständige NEM-Schicht etwa aus einer CrCo-Legierung oder einer CrMoCo-Legierung als Tragschicht verwendet werden, die später nicht entfernt wird und auf die eine Deckschicht z. B. aus Gold aufgetragen wird.

Wenn im folgenden näher auf die möglichen verwendbaren Edelmetalle und Nichtedelmetalle eingegangen wird, so wird hierbei aus Gründen der Vereinfachung dann, wenn von einer "Legierung" die Rede ist, auch jeweils das reine Metall darunter verstanden, so soll z. B. der Begriff "Kobaltlegierung" auch das Metall Kobalt mit umfassen.

Bei der Erzeugung der vorstehend erwähnten dünnen Edelmetallschichten ist insbesondere die Verwendung von Schichten aus Goldlegierungen wegen ihrer bekannten vorteilhaften ästhetischen Eigenschaften und wegen der besonders guten Bioverträglichkeit vorteilhaft.

Darüber hinaus ist es gemäß einer weiteren Variante der Erfindung möglich, mehrere Nichtedelmetallschichten übereinander zu erzeugen und ggf. eine, oder mehrere davon nach der Herstellung der Verblendung wieder zu entfernen.

Ein derartiger Sandwich-Aufbau ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn bspw. für eine besonders kostengünstige Variante kein Edelmetall zum Einsatz kommen soll, und z. B. eine Kobaltlegierung oder eine besonders korrosionsbeständige Chrom/ Kobalt-Legierung verwendet werden soll, jedoch zur Herstellung einer keramischen Verblendung ein besonders formstabiles Traggerüst, etwa aus einer Nickellegierung, verwendet werden soll.

Eine weniger bioverträgliche Schicht aus z. B. einer Nickellegierung, die jedoch eine besonders gute Formstabilität während des Brennvorgangs ermöglicht, wird vorzugsweise nach der Herstellung der keramischen Verblendung wieder herausgelöst.

In der vorstehend beschriebenen Weise lassen sich die Eigenschaften der verschiedenen Metallschichten maßschneidern, um einerseits eine gute Formstabilität bei der Herstellung einer keramischen Verblendung oder einer Verblendung aus Kunststoff zu gewährleisten und andererseits eine ästhetisch besonders vorteilhaftes Formteil mit hoher Beständigkeit und guter Bioverträglichkeit zu erzielen.

Je nach dem, welche Eigenschaft für den jeweiligen Einsatzzweck besonders im Vordergrund steht, etwa optimierte Bioverträglichkeit und besonders vorteilhafte Ästhetik, wird z. B. die Verwendung einer dünnen Edelmetallschicht im Vordergrund stehen.

Steht dagegen eine besonders kostengünstige Herstellung bei etwas reduzierten Anforderungen an Bioverträglichkeit bzw. Beständigkeit und Ästhetik im Vordergrund, so kann auch lediglich eine Metallschicht, z. B. aus einer Nickellegierung als Traggerüst für die Herstellung der Verblendung bevorzugt sein, die anschließend nach Erzeugung der Verblendung wieder herausgelöst wird, um so auf besonders kostengünstige Weise eine Vollkeramik zu erzeugen.

Daneben sind, wie vorstehend erwähnt, weitere Varianten denkbar, etwa die Verwendung einer besonders korrosionsbeständigen Nichtedelmetallschicht, z. B. einer CrCo-Legierung und einer weiteren Metallschicht als Traggerüst, die ggf. nach der Herstellung der Verblendung wieder herausgelöst wird.

Als Edelmetallschichten kommen grundsätzlich alle bekannten Edelmetall-Legierungen in Frage, die für den Dentalbereich erprobt sind. Hierzu gehören insbesondere Legierungen auf Goldbasis, mit Anteilen von Silber, Platin, Palladium und ggf. weiteren üblichen Legierungsbestandteilen, wie etwa Kupfer, Zinn, Zink, Indium, Galium, Iridium, Rhodium usw. Auch Silberlegierungen sind geeignet.

Als Nichtedelmetalle kommen insbesondere aus der Reihe der Nichteisenmetalle (NEM) die Legierungen der Metalle Nickel, Chrom, Kobalt, Molybdän in Betracht, die für Dentalmaterialien etwa als NiCr-Legierungen, Ni-Basislegierungen, CrCoMo- Legierungen, CrCo-Legierungen, Co-Legierungen zum Einsatz kommen. Auch die Verwendung von Eisenlegierungen ist möglich.

Als weitere Legierungs- bzw. Schichtanteile können Kupfer, Antimon, Selen oder dergl. zum Einsatz kommen, jedoch können auch keramische Dispergate mit Partikelgrößen zwischen 5 nm und 5 µm enthalten sein, wobei die Schichtdicke der einzelnen Metallschichten zwischen 0,01 µm und etwa 300 µm liegen kann.

Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale der Erfindung nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele und Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen:
Fig. 1a einen Querschnitt einer ersten Ausführung eines erfindungsgemäßen prothetischen Formteils am Beispiel einer Krone;
Fig. 1b eine Abwandlung der Ausführung gemäß Fig. 1a;
Fig. 1c eine weitere Abwandlung der Ausführung gemäß Fig. 1a; und
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines Zahnstumpfmodells, das mit einer elektrischen Zuleitung versehen ist, um in einem nachfolgenden Abscheideprozeß eine Metallschicht auf der Oberfläche des Zahnstumpfmodells galvanisch abzuscheiden.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich sowohl zur Herstellung von prothetischen Formteilen mit Metallunterstruktur und keramischer Verblendung oder Kunststoffverblendung, als auch zur Herstellung von Formteilen aus Vollkeramik oder Vollkunststoff, gänzlich ohne Metallanteil.
Der Herstellungsprozeß beinhaltet bei den verschiedenen Verfahrensvarianten, die je nach dem Einsatzzweck ausgewählt werden, in allen Fällen zunächst die Erzeugung von einer oder mehreren Metallschichten auf einem Modell, die anschließend mit einer Verblendung aus Keramik oder Kunststoff versehen wird. Nach der Herstellung der Verblendung kann, sofern gewünscht, sodann mindestens eine der Metallschichten wieder entfernt werden, was vorzugsweise durch chemische Auflösung erfolgt.
Hierbei wird, ausgehend von einem sog. Meistermodell, zunächst durch eine Abdrucktechnik ein Duplikatmodell hergestellt, etwa unter Verwendung von Gips. Das Duplikatmodell, das in Fig. 2 schematisch dargestellt ist und insgesamt mit der Ziffer 30 bezeichnet ist, wird mit einer elektrischen Zuleitung 34 versehen. Hierzu wird zunächst ein Loch gebohrt, das schematisch mit der Ziffer 32 angedeutet ist, und die elektrische Zuleitung 34, etwa in Form eines Kupferdrahtes, eingeklebt. Das Duplikatmodell 30 wird dann an seiner zu beschichtenden Oberfläche mit einer elektrisch leitfähigen Schicht 36 versehen, etwa indem Silberleitlack mit etwa 0,5 mm Schichtdicke aufgetragen wird, wobei eine Verbindung bis hin zur elektrischen Zuleitung 34 hergestellt wird.
Die zu beschichtende Oberfläche des so hergestellten Galvanostumpfes wird abgeschätzt oder ausgemessen, um die Menge des zu beschichtenden Materials zu bestimmen, die in ein Galvanisierbad eingebracht werden muß, um eine bestimmte Schichtdicke bei der Abscheidung auf den Galvanostumpf zu erzeugen.
Der Galvanostumpf wird in einem geeigneten Galvanisierbad bspw. unter Verwendung des Galvanisiergerätes, das unter der Bezeichnung GAMMAT von der Anmelderin vertrieben wird, und in dem je nach Ausführungsform ein bis sechzehn Teile gleichzeitig beschichtet werden können, galvanisch beschichtet.
Das verwendete Galvanisierbad enthält das abzuscheidende Metall oder die abzuscheidenden Metalle in einer geeigneten Konzentration, um bei vollständiger Abscheidung die gewünschte Schichtdicke zu erzeugen. Das abzuscheidende Metall bzw. die abzuscheidenden Metalle liegen dabei im Galvanisierbad in Form von Komplexen vor. Des weiteren sind übliche Zusätze wie Hilfsmittel für die Abscheidung, Glanzbildner und dergl. im Galvanisierbad enthalten.
Soll etwa eine galvanische Beschichtung aus Feingold erzeugt werden, so kann ein wässriges Goldsulfit-Bad verwendet werden, das weitgehend ungiftig ist und einen basischen pH-Wert aufweist.
In entsprechender Weise können mit anderen geeigneten Galvanikbädern Metallüberzüge aus anderen Edelmetall-Legierungen oder aus Nichtedelmetall-Legierungen hergestellt werden.
Dabei ist es auch möglich, verschiedene Edelmetallüberzüge und Nichtedelmetallüberzüge nacheinander aufeinander abzuscheiden. Welche Metalle auf dem Duplikatmodell 30 abgeschieden werden, hängt vom gewünschten Einsatzzweck und den daran gestellten Anforderungen ab. Nach der galvanischen Abscheidung wird der Duplikatstumpf 30 aufgelöst und die leitfähige Beschichtung 36 entfernt. Es bleibt ein Metallüberzug im dargestellten Fall in der Form einer Kappe zurück, die aus einer oder mehreren Metallschichten besteht.
Auch kann als oberste Schicht eine dünne Keramikschicht beispielsweise durch CVD aufgetragen werden, z. B. eine Titannitrid-Schicht. Auch so läßt sich eine günstige Ästhetik erzielen, ohne daß hierzu eine Edelmetallschicht notwendig ist, sofern besonders kostengünstig gearbeitet werden soll.
Die Art der verwendeten Metalle und die Schichtdicke wird so gewählt, daß der Formling als Traggerüst für die Aufbringung einer Verblendung 18 aus Keramik oder aus Kunststoff dienen kann.
Bei der Verblendung mittels Keramik erfolgt dies in bekannter Weise mit geeigneten Keramikmaterialien, etwa mittels Lithiumsilikatglaskeramiken, die bei Temperaturen im Bereich zwischen etwa 700 und 850°C gebrannt werden. Auch eine Elektroabscheidung ("Electro Deposited Ceramics") ist möglich.
Bei der Ausführung gemäß Fig. 1a wird nach der Herstellung der keramischen Verblendung 18 die galvanisch abgeschiedene Schicht 12 wieder chemisch aufgelöst, so daß am Ende des Vorgangs ein vollkeramisches prothetisches Formteil 10a verbleibt.
In einem solchen Fall dient die Metallschicht 12 lediglich als brennstabiles Traggerüst für die Auftragung der keramischen Verblendung 18. Dabei wird durch die Metallschicht 12 eine Erhöhung der Präparationsgenauigkeit und ggf. Reduzierung der Schichtstärke des Formteils 10a insbesondere im Seitenbereich ermöglicht.
In Fig. 1a ist mit der gestrichelten Linie 14 die ursprüngliche Innenkontur der Metallschicht 12 angedeutet, die nach der Fertigstellung der keramischen Verblendung 18 herausgelöst wird, wobei dann das vollkeramische Formteil 10a mit Innenkontur 16 verbleibt.
Die Metallschicht 12, die nach der Fertigstellung der keramischen Verblendung 18 chemisch aufgelöst wird, kann, wie vorstehend bereits erwähnt, aus einer Edelmetall-Legierung oder einer Nichtedelmetall-Legierung bestehen. Zwecks einer einfachen Handhabbarkeit und einer kostengünstigen Herstellung ist es jedoch bevorzugt, wenn eine Nichtedelmetall-Legierung zur Herstellung der Metallschicht 12 verwendet wird. Hierzu kommen alle möglichen NEM-Legierungen, aber auch Eisenlegierungen in Frage. Als besonders vorteilhaft hat sich die Verwendung einer Kobalt- oder Nickel-Legierung herausgestellt, da diese eine gute mechanische Stabilität beim Brennvorgang der Keramik gewährleistet, wobei schon geringe Schichtstärken der Metallschicht 12 in der Größenordnung von etwa 50 µm ausreichend sind.
Grundsätzlich kann für eine besonders kostengünstige Variante die Schicht 12 auch aus einem besonders oxidationsbeständigen Metall, z. B. einer CrMoCo-Legierung hergestellt werden, die die Tragfähigkeit des Formlings gewährleistet und aus Vereinfachungsgründen nach der Beschichtung etwa mit einer dünnen Goldschicht von z. B. 10 µm und Aufbringung einer Keramikverblendung nicht herausgelöst wird.
Eine Variante dieser Ausführung ist in Fig. 1b dargestellt und insgesamt mit der Ziffer 10b bezeichnet. Hier wird zunächst eine erste Metallschicht 12 auf den Duplikatstumpf 30 galvanisch abgeschieden, auf die dann eine zweite Metallschicht 20 mit in der Regel geringerer Schichtstärke galvanisch abgeschieden wird.
Der so hergestellte Metallformling wird dann wiederum vorzugsweise mit einer keramischen Verblendung 18 versehen, oder alternativ mit einer Kunststoffverblendung.
In diesem Fall dient die erste Metallschicht 12 der Gewährleistung der mechanischen Stabilität während der Herstellung der keramischen Verblendung 18. Hierzu können bspw. wiederum eine Nickel-Legierung oder auch eine Kobalt-Legierung verwendet werden (bzw. reines Nickel oder Kobalt). Die Schichtstärke für die erste Metallschicht 12 liegt meist in einem Bereich von etwa 10 bis 200 µm, vorzugsweise im Bereich zwischen etwa 30 und 80 µm. Dagegen wird für die zweite Metallschicht 20 vorzugsweise eine Edelmetall-Legierung verwendet, z. B. eine Goldbasislegierung, die nur mit einer erheblich dünneren Schichtstärke aufgetragen wird, z. B. mit etwa 5 bis 10 µm.
Nach dem späteren chemischen Auflösen der ersten Metallschicht 12 verbleibt dann das keramische Formteil 10b, das an seiner Innenoberfläche mit der Edelmetallbeschichtung 20 versehen ist, wodurch bei nur sehr geringem Edelmetallverbrauch eine sehr ansprechende Ästhetik erreicht werden kann, bei gleichzeitig optimaler Bioverträglichkeit des Formteils 10b und Ausnutzung der verbesserten Stabilität und der guten Zementierbarkeit. Mit dieser Ausführung ist eine Annäherung an die Transluzenz des natürlichen Zahns weitgehend gewährleistet. Die Reflektionseigenschaften lassen sich je nach Dicke und Beschaffenheit der Edelmetallschicht 20 in gezielter Weise anpassen. Auf diese Weise kann auch eine verbesserte UV-Härtung bei Verblendungen aus Keramik oder aus Kunststoff erzielt werden.
Im Vergleich zu herkömmlichen Formteilen wird der Edelmetallverbrauch durch die deutlich verringerte Schichtstärke der Edelmetallschicht 20 erheblich gesenkt.
Herkömmlicherweise wird vor dem Aufbringen einer Keramikverblendung 18 auf die darunter liegende Metallschicht 12 oder 20 noch ein Bonder zur Haftvermittlung aufgetragen. Hierbei kann es sich um eine dünne, bspw. goldhaltige Schicht handeln.
Nach dem Aufbringen der keramischen Verblendung 18, die in einem ersten Brennvorgang die gewünschte Form ergibt, erfolgt in der Regel noch das Aufbringen von einer oder mehrerer Keramik- Deckschichten, um die gewünschte Stabilität, Oberflächenbeschaffenheit und -färbung zu erzielen.
Auf die Aufbringung einer Bonderschicht kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren jedoch in der Regel verzichtet werden, wobei vorzugsweise als oberste Schicht vor dem Aufbringen der Keramikschichten eine dünne Edelmetallschicht verwendet wird, in die ggf. noch keramische Dispergate eingebettet werden, was nachfolgend noch näher erläutert wird. Auch eine keramische Deckschicht ist, wie bereits erwähnt, denkbar, um darauf die Verblendung aufzutragen.
Eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Formteils ist in Fig. 1c dargestellt und insgesamt mit der Ziffer 10c bezeichnet.
Hierbei wird eine metallische Mehrschichtstruktur aus einer ersten Schicht 12, einer zweiten Schicht 22 und einer dritten Schicht 20 galvanisch auf dem Duplikatmodell 30 abgeschieden.
Bei der ersten Schicht 12 könnte es sich bspw. wieder um eine Nickelschicht handeln, die beim Brennen von Keramik die notwendige Festigkeit liefert. Das Metallgerüst ist ausreichend formstabil und besitzt wenig innere Spannungen, die eine Verformung erzeugen könnten.
Auf diese erste Schicht, die bspw. eine Stärke von etwa 50 µm haben kann, wird eine zweite Schicht 22 z. B. aus einer korrosionsbeständigen CrCo-Legierung wiederum mit einer Schichtstärke von z. B. 50 µm abgeschieden. Hierauf wird eine dritte Schicht 20 bspw. aus Feingold mit einer Stärke von 5 µm abgeschieden.
Wiederum erfolgt nach dem Herauslösen des Modells 30 und der Zuleitung 34 die Herstellung der Keramikverblendung 18 in einem oder mehreren Brennvorgängen. Anschließend wird die erste Schicht 12 chemisch aufgelöst.
Auf diese Weise entsteht ein hochwertiges prothetisches Formteil 10c mit guter mechanischer Langzeitstabilität bei gleichzeitig guter Bioverträglichkeit. Durch die zusätzliche, dünne Edelmetallschicht 20 wird gleichzeitig eine verbesserte Haftung der Keramikschicht 18 gewährleistet und eine Einstellung der Ästhetik zur Annäherung an die Transluzenz des natürlichen Zahns ermöglicht.
Da nur eine sehr dünne Edelmetallschicht notwendig ist, werden dabei gleichzeitig die Kosten gegenüber herkömmlichen Herstellverfahren erheblich reduziert.
Es versteht sich, daß die vorstehend genannten Beispiele mit keramischer Verblendung auch mit Kunststoffverblendung ausgeführt werden können.
Einige Beispiele für mögliche Legierungszusammensetzungen sind im folgenden angegeben:

1. 20-100 Gew.-% Kobalt mit Zusätzen von Nickel und/oder Eisen
2. 95-100 Gew.-% Nickel mit Zusätzen von Kobalt und/oder Eisen
3. 10-30 Gew.-% Chrom mit 70-90 Gew.-% Kobalt und/oder Eisen
4. 90-100 Gew.-% Silber mit Zusätzen von Kobalt und/oder Zinn
5. 98-100 Gew.-% Gold mit Zusätzen von Platin, Silber, Kupfer und/oder Kobalt
6. 20-30 Gew.-% Molybdän und/oder Wolfram mit 70-80 Gew.-% Kobalt und/oder Eisen und bis zu 5 Gew.-% Chrom

Im folgenden werden einige geeignete Galvanikbäderzusammensetzungen zur Abscheidung bestimmter Legierungen angegeben:

I. Galvanikbad zur Abscheidung von Nickel, Kobalt sowie binären und ternären Legierungen dieser Metalle mit Eisen Zusammensetzung

Nickelsulfat, 6 . Wasser	150 g/l
Nickelchlorid, 6 . Wasser	90 g/l
Eisensulfat, 7 . Wasser	40 g/l
Borsäure	49 g/l
Sulfolen	0,4 g/l
Iso-Ascorbinsäure	2,0 g/l
o-Sulfobenzimid (Natriumsalz)	3,6 g/l
Natriumallylsulfonat	3,5 g/l
1,4-Di-(Hydroxyäthoxy)-2-Butin	0,1 g/l
pH-Wert	3,2
Badtemperatur	55°C
Zellenstrom	2 A
Expositionszeit	10 min
Stromdichte	bis 12 A/dm²

Hiermit lassen sich gleichmäßig glänzende und eingeebnete Nickel-Eisen-Schichten abscheiden.

II. Zusatzgemisch für galvanische Chrom(III)-Bäder Zusammensetzung

Chrom(III)-Ionen	26 g/l
Natriumfluoroborat	110 g/l
Vanadiumionen	0,55 g/l
Ammoniumchlorid	90 g/l
Borsäure	50 g/l
Ammoniumformiat	50 g/l
Gemisch aus dem Dihexylester der Na-Sulfosuccinsäure und dem Na-Sulfonat von 2-Thyl-1-Hexanol	0,1 g/l
pH-Wert	3,5-4,0
Badtemperatur	27-32°C
Stromdichte	10,8 A/dm²

Hiermit lassen sich glänzende, gut deckende Chromüberzüge auch bei niedrigen Stromdichten herstellen.

III. Galvanische Abscheidung von ternären Cr-Fe-Ni-Legierungen Zusammensetzung

Ammonium- oder Kaliumchromalaun NH4- bzw. KCr(SO₄)_2.12H₂O	400 g/l
Nickelsulfat NiSO_4.7 H₂O	55 g/l
Ammoniumeisen(II)-Sulfat-NH₄)₂Fe(SO₄)_2.6H₂O	40 g/l
Natriumcitrat-2-Hydrat Na₃C₆H₅O_7.2H₂O	70 g/l
Natriumfluorid NaF	8 g/l
Badtemperatur	40-60°C
Zellenstrom	1-4 A/dm²

IV. Galvanische Abscheidung von Kobalt-Wolfram-Legierungen Zusammensetzung

Kobaltsulfat CoSO_4.7H₂O	2-19 g/l
Natriumwolframat Na₂Wo_4.2H₂O	22-85 g/l
Ammoniaklösung 25% NH₄OH	40-45 g/l
Ammoniumsulfat (NH₄)₂SO₄	132-300 g/l
Natriumhydroxyd NaOH	0-10 g/l
Badtemperatur	30-40°C
Stromdichte	1-4 A/dm²

Sofern bei der Herstellung des prothetischen Formteils keine Vollkeramikprodukte erzeugt werden sollen, sondern Metall- Keramik-Verbundprodukte, so ist eine gute Haftung zwischen der obersten Metallschicht und der aufgebrachten Keramikschicht notwendig. Hierzu kann beispielsweise vor der Beschichtung mit Keramik die oberste Metallschicht durch Sandstrahlen mechanisch vorbehandelt werden, um so eine Vergrößerung der effektiven Verbundfläche, eine bessere Benetzbarkeit und eine bessere Haftung zu erzeugen.
Bei Nichtedelmetallegierungen kann die mechanische Haftung zusätzlich durch Oxidation, Dentritenbildungen, durch elektrochemische Korrosion der Metalloberfläche durch geschmolzenes Glas beim Aufbrennen der Keramik, durch selektive Oxidation an den Korngrenzen und durch Vorbehandlung der Oberfläche mittels Ätzlösungen verbessert werden. Diese Möglichkeiten bestehen bei oxidierbaren Legierungen, wozu Cu, Co, Cr, Ni, Ag bzw. deren Legierungen gehören.
Die Haftung der Keramik wird schließlich durch das Aufschrumpfen der keramischen Masse während des Abkühlvorgangs und die damit verbundenen Kompressionskräfte verbessert.
Eine günstige Einstellung des Ausdehnungsverhaltens von Metall und Keramik ist für die Festigkeit des Verbundes von großer Bedeutung.
Hierbei gilt der Grundsatz, daß die Wärmeausdehnung des Metalls stärker als die der Keramik sein soll. Aufgrund der höheren Druck- als Zugfestigkeit der Keramik und der durch die Wärmedehnungsdifferenz während des Abkühlvorgangs entstehenden Druckspannung führt diese Differenz zu einer Stabilisierung des Verbundes.
Eine weitere Haftungsverbesserung kann durch den Zusatz von keramischen Dispergaten in der obersten Metallschicht erzielt werden. Hierbei kommen beispielsweise Al₂O₃, Si₃N₄, SiC mit einer Partikelgröße im Bereich von ca. 0,01 bis 5 µm in Betracht, die beispielsweise mit 20 bis 30 Vol.-% in der obersten Metallschicht abgeschieden werden. Dazu wird die Abscheidung wie gewohnt vorgenommen. Lediglich die letzte Galvanisationsphase ist verändert. Es wird im Bad durch eine Dosierpumpe eine Partikelsuspension zugegeben, die durch die abgeschiedene Galvanikschicht direkt in die Oberfläche eingalvanisiert wird. Das Partikelgemisch wird fein verteilt etwa in den letzten 20 min des Abscheideprozesses zudosiert. Wird die so hergestellte Metallschicht mit Keramikeinlagerungen einem nachfolgenden Brand im Keramikofen unterzogen, strukturiert sich die oberflächige Schicht um. Die partikelreiche Schicht mit einer globulären Struktur formt sich in eine röhrenartig mit Hohlräumen durchsetzte Schicht um, die integraler Bestandteil der Metallschicht ist. In diese Schicht greift die Keramik beim anschließenden Aufbrennen einer Keramikverblendung fingerartig ein und ist sicher verankert.
Die Beschichtung des Metall-Traggerüstes mit Keramik erfordert weder spezielle Keramikmassen noch besondere Beschichttechniken. Auch eine spezielle Temperaturführung ist nicht notwendig.
Alle herkömmlichen Keramik-Systeme sind auf den erfindungsgemäßen prothetischen Formteilen anwendbar.
Zum Beispiel kann die Keramik IPS Classic V der Ivoclar AG, Liechtenstein, verwendet werden, die z. B. in einem Ofen- Programat P90 (Ivoclar) aufgebrannt wird. Die Brenntemperaturen richten sich hierbei nach den Herstellerangaben.
Zur chemischen Auflösung einzelner Metallschichten etwa nach dem Aufbringen der Keramikverblendung stehen bekannte Chemikalien zur Verfügung.
So können Silber, Kobalt, Eisen/Kobalt und dergleichen mittels Salpetersäure aufgelöst werden.
Für Eisen- und Chrom-Legierungen ist die Verwendung von 70-90 %-iger Schwefelsäure bei 40-80°C geeignet.
Lediglich für schwer oxidierbare Metallegierungen, wie Goldlegierungen, CrCo-Legierungen, CrMoCo-Legierungen und dergleichen, ist die Verwendung von Königswasser erforderlich, also einer Mischung aus einem Teil Salpetersäure mit drei Teilen Salzsäure.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von prothetischen Formteilen (10a, b, c) für den Dentalbereich, bei dem ein Modell (30) eines Formteils (10a, b, c) durch eine Abformtechnik hergestellt wird, das Modell (30) in mindestens einem Beschichtungsschritt mit einer Metallschicht (10, 20, 22) überzogen wird, um nach Herauslösen des Modells (30) einen Formling zu erzeugen, der mit einer Verblendung (18) aus Keramik oder Kunststoff versehen wird, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Metallschicht (12) nach der Herstellung der Verblendung (18) wieder entfernt wird.

2. Verfahren zur Herstellung von prothetischen Formteilen (10a, b, c) für den Dentalbereich, bei dem ein Modell (30) eines Formteils (10a, b, c) durch eine Abformtechnik hergestellt wird, das Modell (30) in mindestens einem Beschichtungsschritt mit einer Metallschicht (10, 20, 22) überzogen wird, um nach Herauslösen des Modells (30) einen Formling zu erzeugen, der mit einer Verblendung (18) aus Keramik oder Kunststoff versehen wird, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine weitere Schicht (12) durch ein elektrochemisches Abscheideverfahren oder ein physikalisches Abscheideverfahren unter Vakuum oder Schutzgas auf der Metallschicht abgeschieden wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Modell (30) zunächst mit einer elektrisch leitfähigen Beschichtung (36) versehen und mit einer elektrischen Zuleitung (34) kontaktiert wird, und daß mindestens eine Metallschicht (12, 20, 22) galvanisch abgeschieden wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Schicht galvanisch, durch CVD oder PVD abgeschieden wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine edelmetallhaltige Schicht (Edelmetallschicht), vorzugsweise eine goldhaltige Schicht, oder eine Keramikschicht, vorzugsweise eine Titannitridschicht, abgeschieden wird, auf die die Verblendung (18) aufgebracht wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Formling als stabiler Tragkörper für die Herstellung der Verblendung (18) erzeugt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verblendung aus Keramik hergestellt wird, und daß der Formling als brennstabiler Tragkörper für die Herstellung der Verblendung ausgebildet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 5, 6 oder 7 dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht, auf die die Verblendung (18) aufgetragen wird, mit einer Schichtstärke aufgetragen wird, die nicht als Tragschicht zum Brennen einer Keramik ausreichend ist, insbesondere mit einer Schichtstärke im Bereich von etwa 1 bis 50 µm, vorzugsweise von etwa 5 bis 15 µm aufgetragen wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in die galvanisch abgeschiedene Schicht keramische Dispergate eingelagert werden.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Metallschicht (12, 22) aus einem unedlen Metall (Nichtedelmetallschicht) aufgebracht wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Edelmetallschicht (20) nach der Herstellung der Verblendung (18) entfernt wird.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß übereinander mindestens zwei Nichtedelmetallschichten (12, 22) erzeugt werden.

13. Verfahren nach Anspruch 10, 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Nichtedelmetallschicht (12, 22) als Trägerschicht zum Brennen der Keramik ausgebildet wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Nichtedelmetallschicht (12, 22) mit einer Gesamtschichtstärke von etwa 5 bis 300 µm aufgetragen wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Nichtedelmetallschicht (12, 22) aus einer Nickel-, Kobalt- oder Eisenlegierung, insbesondere mit Legierungsanteilen von Chrom, Molybdän oder Wolfram aufgetragen wird.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Nichtedelmetallschicht aufgetragen wird, die bis zu 10 Gew.-% weiterer Anteile, wie etwa Kupfer, Antimon, Selen oder keramische Dispergate, aufweist.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß eine Nichtedelmetallschicht (12) aus einer Kobaltlegierung, einer Nickellegierung oder aus einer Silberlegierung aufgetragen wird.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Nichtedelmetallschicht (12) nach der Herstellung der Verblendung (18) entfernt wird.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Nichtedelmetallschicht (12) aus einer Nickellegierung erzeugt wird, auf der eine zweite Nichtedelmetallschicht (22), insbesondere aus einer Chrom/Kobaltlegierung, erzeugt wird, und daß nach der Herstellung der Verblendung die erste Nichtedelmetallschicht (12) entfernt wird.

20. Prothetisches Formteil für den Dentalbereich, hergestellt nach einem der vorhergehenden Ansprüche.