DE102016109449A1

DE102016109449A1 - Keramisches Halbzeug zur Herstellung von Zahnersatz und Verfahren zur Herstellung von Zahnersatz mittels eines keramischen Halbzeugs

Info

Publication number: DE102016109449A1
Application number: DE102016109449.8A
Authority: DE
Inventors: Joachim Meyer
Original assignee: Bredent GmbH and Co KG
Current assignee: Bredent GmbH and Co KG
Priority date: 2016-05-23
Filing date: 2016-05-23
Publication date: 2017-11-23

Abstract

Es wird ein keramisches Halbzeug zur Herstellung von Zahnersatz sowie ein Verfahren zur Herstellung von Zahnersatz mittels eines keramischen Halbzeugs, insbesondere als Verblendung eines Dentalgerüstes oder als vollkeramischer Zahnersatz, angegeben, wobei das Halbzeug als Grünling aus einer Mischung umfassend ein Keramikpulver und ein Bindersystem gefertigt ist, so dass mittels spanender Bearbeitung aus dem Grünling eine flexible Keramikschale für einen Zahnersatz herstellbar ist, wobei die Keramikschale vor einem Brennschritt unterhalb einer Temperatur von 1050°C formbar und an einen Träger anpassbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein keramisches Halbzeug zur Herstellung von Zahnersatz sowie ein Verfahren zur Herstellung von Zahnersatz mittels eines keramischen Halbzeugs, insbesondere als Verblendung eines Dentalgerüstes oder als vollkeramischer Zahnersatz.
Halbzeuge aus keramischen Materialien sind in der Dentaltechnik weit verbreitet und werden bisher üblicherweise mittels CAD/CAM-Bearbeitungen aus dichtgesintertem Material eingesetzt, um vollkeramische Zahnersatzprodukte herstellen zu können.
Aus der DE 10 2006 034 551 A1 ist ein Keramik-Weißling zur Herstellung eines Keramik-Formteils und ein Verfahren zur Herstellung eines Keramik-Weißlings bekannt, wobei durch Vorsintern eines zu einem Grünling gepressten Keramik-Rohmaterials der Keramik-Weißling gebildet wird, der nach dem Vorsintern zu dessen Verstärkung mit einem Zusatzmaterial verstärkt wird, welches bei einer späteren Behandlung bzw. Bearbeitung des Weißlings rückstandsfrei wieder entfernbar ist. Das Zusatzmaterial wird in einem fließfähigen Zustand in Poren des Weißlings eingebracht und anschließend ausgehärtet. Dabei kann es sich um ein Polymer oder ein Kunstharz handeln.
Aus der Technik bekannte Halbzeuge werden als Weißling oder dichtgesintert angeboten. Ein Weißling führt aufgrund seiner sehr spröden Struktur leicht zu Abplatzungen und Rissen, was die spanende Verarbeitung schwierig und zeitaufwendig gestaltet. Dichtgesinterte Halbzeuge benötigen zudem spezielle Verarbeitungssysteme mit Kühlung und zusätzlichem Schleifen. Demnach sind derartige Arbeiten aufgrund spezieller Verarbeitungssysteme in der Verarbeitung und die Gefahr von Beschädigungen durch Risse oder Abplatzungen sind hoch. Des Weiteren sind die Bearbeitungszeiten sehr lang.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein keramisches Halbzeug anzugeben bzw. ein Verfahren zu dessen Herstellung anzugeben, bei dem eine einfachere Verarbeitung möglich ist.
Diese Aufgabe wird durch die unabhängigen Patentansprüche 1 und 8 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind jeweils Gegenstand der Unteransprüche. Diese können in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden. Die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit der Zeichnung, charakterisiert und spezifiziert die Erfindung zusätzlich.
Gemäß der Erfindung wird ein keramisches Halbzeug zur Herstellung von Zahnersatz, insbesondere als Verblendung eines Dentalgerüstes oder als vollkeramischer Zahnersatz, geschaffen, das als Grünling aus einer Mischung umfassend ein Keramikpulver und ein Bindersystem gefertigt ist, so dass mittels spanender Bearbeitung aus dem Grünling eine Keramikschale für einen Zahnersatz herstellbar ist, wobei die Keramikschale vor einem Brennschritt unterhalb einer Temperatur von 1050°C an einen Träger formbar und anpassbar ist.
Das erfindungsgemäße keramische Halbzeug zur Herstellung von Zahnersatz verwendet einen Grünling, der formbar ist und daher als flexibles Verblendmaterial der Gerüstkontur plastisch angepasst werden kann. Aufgrund seiner plastischen Verformbarkeit ergeben sich deutlich kürzere Verarbeitungszeiten und geringe Neigungen zu Rissen oder Brüchen. Die Eigenschaft der plastischen Verformbarkeit ergibt wesentliche Vorteile in einer nachträglichen händischen korrektiven Formanpassung an den Träger oder Gerüst. Aufgrund der hier möglichen Grünbearbeitung ergeben sich kürzere Bearbeitungszeiten der Zerspanung, da der Grünling nicht die Sprödigkeit von Weißlingen oder dichtgesinterten Halbzeugen aufweist und daher mit schnelleren Verarbeitungsparametern der Zerspanung (Drehzahl/Vorschub/Zustellung) bearbeitet werden kann. Der Grünling kann trocken auf allen Maschinensystemen verarbeitet werden. Demnach wird ein keramisches Halbzeug zur Bildung einer gespanten keramischen Restauration verwendet, wobei nachträglich nach dem Spanprozess eine formkorrigierende Anpassung an den Träger, beispielsweise ein Dentalgerüst oder einen feuerfesten Formkörper, möglich ist. Demnach ist ein Anadaptieren, wie es in der Zahntechnik oftmals vorgenommen werden muss, ohne weiteres möglich, da die Keramikschale nach dem Spanprozess noch verformbar ist und gebogen werden kann. Dies wird durch den Binderzusatz des Grünlings ermöglicht. Das Halbzeug kann als eine Fräsblankform, beispielsweise mit 100 mm Durchmesser und 14 mm Dicke bereitgestellt werden. Dabei wird ein Keramikschlicker mit einem Bindersystem verwendet, wobei der Keramikschlicker aus dentalüblichem Keramikmaterial entsprechend pastös aufbereitet ist. Die spanende Bearbeitung eines Grünlings ist ohne großen Aufwand möglich und stellt keine besonderen Anforderungen hinsichtlich des zu verwendeten Werkzeugs. Demnach ist eine einfache aber sichere Verarbeitung möglich, die schnellere Bearbeitungszeiten bei gleichzeitig geringerer Wahrscheinlichkeit von Brüchen, Abplatzungen oder Rissen im Spanprozess aufweist.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der Grünling monochrom.
Demnach lassen sich keramische Halbzeuge bilden, die mit einer einzigen Farbgebung versehen sind.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das keramische Halbzeug mehrere Schichten des Grünlings, die unterschiedliche Farben aufweisen.
Demnach ist es möglich, die Farbgebung des keramischen Halbzeugs entsprechend anzupassen, um beispielsweise Farbunterschiede zwischen dem Schmelz- und Dentinbereich einer Verblendschale entsprechend anpassen zu können. Die unterschiedlichen Schichten des Grünlings werden dabei nacheinander beispielsweise gegossen, wobei zwischen dem Aufbringen der nachfolgenden Schicht ein Antrocknen der bereits vorhandenen Schlickerschicht erfolgt, um eine separat darüber liegende Schicht gießen zu können. Gegebenenfalls ist ein nachfolgender Pressvorgang oder eine Druckbehandlung durch nachträgliches Nachverdichten mittels Druckkammer oder Überdruck notwendig, um die Grenzflächen der einzelnen Schichten besser zu verbinden und einen geringeren Schrumpf zu erreichen. Dabei könnte insbesondere ein uniaxiales, biaxiales oder isostatisches Pressverfahren zum Einsatz kommen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Grünling oder ein aus dem Grünling entstandener Weißling infiltriert. Die Infiltration kann dabei vor oder nach dem Brennschritt mit einer Glas- oder Keramik-Suspension sowie mittels eines Polymers oder Harz erfolgen.
Hierbei ist ein weiterer wichtiger Punkt in der Entwicklung von keramischem Halbzeug darin zu sehen, dass die grundsätzliche Möglichkeit einer Infiltration mittels Glas, Keramik oder Harz besteht, die vor oder nach einem Brennschritt durchgeführt werden kann. Dies ist gegenwärtig mit handelsüblichen Keramiken nicht möglich, da diese in Pulverform mit einer Wasserbasis aufgemischt werden. Durch die Wassersättigung bzw. Löslichkeit einer unmittelbaren Infiltration, ist dies nicht möglich. Auch sind Porositäten und Homogenitäten so ungleichmäßig, dass beispielsweise eine gleichmäßige Farbgebung nicht zu erzielen wäre. Eine Infiltration beseitigt bzw. minimiert mögliche Porosität, wodurch die mechanische Stabilität der Keramik deutlich gesteigert wird. Falls die Infiltration mittels Glas-/Keramik-Suspension umgesetzt wird, ist ein nachfolgendes Brennen erforderlich. Die Infiltration kann auch mittels eines Polymers oder Harz nach dem Brennen der Keramik erfolgen, wobei ein weiteres Brennen nicht mehr möglich ist.
Gemäß der Erfindung wird auch ein Verfahren zur Herstellung eines keramischen Halbzeugs für Zahnersatz, insbesondere als Verblendung eines Dentalgerüsts oder als vollkeramischer Zahnersatz angegeben, bei dem die Schritte Bereitstellen eines Keramikpulvers mit einem Bindersystem; Formen des Keramikpulvers mit dem Bindersystem zu einem keramischen Halbzeug; Formen einer adaptierbaren Keramikschale aus dem Grünling; Anpassen der plastisch formbaren Keramikschale an einen Träger; und Durchführen eines Brennschritts unterhalb einer Temperatur von 1050°C.
Die Verwendung von keramischem Halbzeug und spanender Bearbeitung ist bezüglich Dimensionsstabilität oder Passgenauigkeit anderen Verfahren, wie beispielsweise additiven Produktionsformen keramischen Restaurationen überlegen. Insbesondere mit einer dem Wärmeausdehnungskoeffizienten und dem Schrumpfungsverhalten angepasster viskosen keramischen Füllmasse, können mögliche Konstruktionsfehler innerhalb der CAD, oder Bearbeitungsfehler der Zerspanung vor dem Dichtsintern ausgeglichen und damit korrigiert werden.
Dabei wird in der Anwendung der Grünling oder der daraus hervorgehende Weißling vor dem Dichtsintern mit der viskosen Füllmasse hinterspritzt auf das dentale Gerüst oder dem Träger (z.B. feuerfeste Masse) lagerichtig zurückgesetzt. Die viskose Füllmasse (Keramik/Glas-Sol) soll hier ungleiche Spaltmaße beziehungsweise Hinterschnitte des Gerüstes oder des als feuerfeste Masse bereitgestellten Formenkörpers ausgleichen, um die dadurch hervorgerufenen Einfallstellen an der Verblendung zu vermeiden.
Nachfolgend werden einige Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 ein keramisches Halbzeug gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung in einer perspektivischen Seitenansicht,
2 ein keramisches Halbzeug gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung in einer perspektivischen Seitenansicht,
3 eine aus dem Halbzeug hergestellte Keramikschale zusammen mit einem Verblendgerüst, und
4 eine aus dem Halbzeug hergestellte Keramikschale zusammen mit einem Formkörper.
In den Figuren sind gleiche oder funktional gleich wirkende Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Unter Bezugnahme auf 1 ist ein keramisches Halbzeug 1 in einer perspektivischen Seitenansicht gezeigt. Das keramische Halbzeug 1 ist als Keramikschlicker aus Keramikpulver mit einem Bindersystem gegossen, das mittels spanender Bearbeitung aus dem so entstandenen Grünling in eine adaptierbare Keramikschale umarbeitbar ist, die vor einem Brennschritt unterhalb einer Temperatur von 1050°C an einen Träger formbar und plastisch anpassbar ist.
Unter Bezugnahme auf 2 wird eine zweite Ausführungsform gezeigt. Hier werden Fräsblankformen als keramisches Halbzeug 1 bereit gestellt, bei denen separat nacheinander polychrome Schichten 2 gebildet werden, wobei nach jedem Gießvorgang die Keramikschlickerschicht angetrocknet wird, um eine separate darüber liegende Schicht 2 zu gießen. In einer Variante des Verfahrens kann ein nachfolgender feuchter Pressvorgang bzw. ein Verdichten durch Druckluft oder Vibration durchgeführt werden, um die Grenzflächen der Schichten 2 besser zu verbinden und hier einen geringeren Schrumpf zu erreichen.
Somit ist es möglich, sowohl aus dem monochromen Blank gemäß 1 als auch aus dem polychromen Blank gemäß 2 individuelle Verblendschalen mittels spanender Bearbeitung zu formen und an einem Verblendgerüst zu fixieren oder an ein feuerfestes Formgerüst anzubringen. Mittels einer farblich unterschiedlichen keramischen Füllmasse kann hierbei eine zusätzliche Färbung geschaffen werden. Eine Verbindung zwischen den Verblendschalen und dem Gerüst bzw. dem Formkörper erfolgt dabei in einem Brennvorgang. Dabei ist jedoch eine plastische formkorrigierende Anpassung möglich, da die Verblendschale nach dem Spanprozess noch verformbar ist.
Die Verwendung der flexiblen Keramikschale 10 wird nachfolgend unter Bezugnahme auf 3 näher erläutert. In 3 ist schematisch ein Verblendgerüst 11 gezeigt, das eine entsprechende konvexe Verblendfläche 12 aufweist. Auf diese konvexe Verblendfläche 12 wird die Keramikschale 10 aufgesetzt. Die Keramikschale weist eine konkave Kontaktfläche 13 auf, wobei zwischen der konkaven Kontaktfläche 13 und der konvexen Verblendfläche 12 ein Spalt 14 vorliegt.
Die zur Kontaktfläche 13 gegenüberliegende Seite der Keramikschale 10 stellt die vestibuläre, anatomische Zahnform 15 dar. Der Spalt 14 zwischen der konvexen Verblendfläche 12 des Verblendgerüsts 11 und der konkaven Kontaktfläche 13 der Keramikschale 10 wird mittels einer keramischen Füllmasse die typischerweise als Keramik-Sol bereit gestellt wird, eliminiert. Dabei fungiert die viskose keramische Füllmasse als Ausgleichsmasse, und kann entsprechend unterschiedliche Spaltmaße sowie Hinterschnitte zwischen der Keramikschale 10 und dem Verblendgerüst 11 ausgleichen. Der Füllmasse, d.h. das Keramik/Glas-Sol soll hier ungleiche Spaltmaße oder Hinterschnitte des Gerüstes oder des Formenkörpers als feuerfeste Masse ausgleichen, um die dadurch hervorgerufenen Einfallstellen an der Verblendung oder der Außenfläche der anatomischen Zahnform 15 zu vermeiden. Dazu wird die Keramikschale 10 nach einem formgebenden Anpassen an das Verblendgerüst 11 mit der viskosen keramischen Füllmasse hinterspritzt und auf das Verblendgerüst 11 gedrückt, so dass die überschüssige Füllmasse herausgepresst wird.
Aufgrund der flexiblen Eigenschaft der Keramikschale 10 kann somit der Formverlauf beispielsweise an der Präparationsgrenze durch Biegen und Schneiden individuell angepasst werden. Wichtig ist jedoch, dass durch die Verwendung der viskosen keramischen Füllmasse eine unkontrollierte Formveränderung der vestibulären, anatomischen Zahnform 15 verhindert wird. Ein ungleichmäßiger Spalt 14 würde sich auf die vestibuläre anatomische Zahnform 15 übertragen, so dass die als Verblendschale genutzte Keramikschale 10 mit einer veränderten äußeren Form an dem Verblendgerüst befestigt wäre. Ebenso könnten Einfallstellen an der dentalen Verblendung entstehen.
Durch die viskose keramische Füllmasse wird eine unerwünschte thermische Formveränderung durch Aufschmelzen und Schrumpfen weitestgehend kompensiert. Dabei kann es auch vorgesehen sein, der Füllmasse UV-Initiatoren zur Lichtpolymerisation beizufügen, so dass bis zum ersten Brandschritt die Keramikschale 10 über die Füllmasse auf dem Verblendgerüst 11 fixiert wird.
In 4 ist eine zweite Ausführungsform gezeigt. Hierbei wird im Unterschied zu der oben beschriebenen Ausführungsform nach 3 die Keramikschale 10 nicht auf ein Verblendgerüst sondern auf einen feuerfesten Formkörper 16 zum Beispiel in einer Anwendung als eine vollkeramische Restauration aufgebracht. Die weitere Verfahrensführung bzw. Befestigung ist jedoch identisch.
Demnach kann die Keramikschale 10 sowohl zur Bildung von vollkeramischem Zahnersatz als auch für die Verblendung eines Dentalgerüsts eingesetzt werden.
Die vorstehend und die in den Ansprüchen angegebenen sowie die den Abbildungen entnehmbaren Merkmale sind sowohl einzeln als auch in verschiedener Kombination vorteilhaft realisierbar. Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern im Rahmen fachmännischen Könnens in mancherlei Weise abwandelbar.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102006034551 A1 [0003]

Claims

Keramisches Halbzeug zur Herstellung von Zahnersatz, insbesondere als Verblendung eines Dentalgerüstes oder als vollkeramischer Zahnersatz, das als Grünling aus einer Mischung umfassend ein Keramikpulver und ein Bindersystem gefertigt ist, so dass mittels spanender Bearbeitung aus dem Grünling eine flexible Keramikschale für einen Zahnersatz herstellbar ist, wobei die Keramikschale vor einem Brennschritt unterhalb einer Temperatur von 1050°C formbar und an einen Träger anpassbar ist.
Keramisches Halbzeug nach Anspruch 1, bei dem der Grünling monochrom ist.
Keramisches Halbzeug nach Anspruch 1, das mehrere Schichten des Grünlings aus dem Keramikpulver/Bindersystem umfasst, die unterschiedliche Farben aufweisen.
Keramisches Halbzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das Bindersystem ein organisches Bindersystem, insbesondere einen Polymerbinder, umfasst.
Keramisches Halbzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem der Grünling oder ein aus dem Grünling hervorgegangener Weißling infiltriert ist.
Keramisches Halbzeug nach Anspruch 5, bei dem die Infiltration mit einer Glas- oder Keramik-Suspension vor oder mit dem Brennschritt erfolgt.
Keramisches Halbzeug nach Anspruch 5, bei dem die Infiltration mittels eines Polymers oder Harz nach dem Brennschritt erfolgt.
Verfahren zur Herstellung von Zahnersatz mittels eines keramischen Halbzeugs, insbesondere als Verblendung eines Dentalgerüstes oder als vollkeramischer Zahnersatz, umfassend die Schritte: – Bereitstellen eines Keramikpulvers mit einem Bindersystem; – Formen des Keramikpulvers mit dem Bindersystem zu einem keramischen Halbzeug; – Formen einer adaptierbaren Keramikschale aus dem Grünling; – Anpassen der plastisch formbaren Keramikschale an ein Gerüst oder einen Träger; und – Durchführen wenigstens eines Brennschritts unterhalb einer Temperatur von 1050°C.
Verfahren nach Anspruch 8, bei dem der Schritt des Formens des Keramikpulvers mit dem Bindersystem mittels wenigstens zweier unterschiedlich gefärbter Schichten erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 9, bei dem das Formen der Keramikschale mittels spanender Bearbeitung durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, bei dem bei dem der Grünling oder ein aus dem Grünling hervorgegangener Weißling infiltriert ist.
Verfahren nach Anspruch 11, bei dem die Infiltration mit einer Glas- oder Keramik-Suspension vor dem Brennschritt erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 11, bei dem die Infiltration mittels eines Polymers oder Harz nach dem Brennschritt erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, bei dem ein Brandschritt zum Dichtsintern durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 14, bei dem vor dem Brandschritt der aus dem Halbzeug hergestellte Zahnersatz auf den Träger mittels einer viskosen keramischen Füllmasse als Ausgleichsmasse aufgebracht wird.