Who is Who? Polymerbasierte CAD/CAM-Werkstoffe

Who is Who? Polymerbasierte CAD/CAM-Werkstoffe

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Bild: Frontzahnkronen aus einem CAD/CAM-Komposit (Bild: Christian Thie, Christian Rothe)

Bogna Stawarczyk, Annett Kieschnick, Martin Rosentritt

Bei den CAD/CAM-Materialien für die Herstellung von Zahnersatz ist in den vergangenen Jahren eine breite Vielfalt entstanden. Der Artikel gibt einen kurzen Überblick über subtraktiv zu verarbeitende polymerbasierte Werkstoffe.

Ein Vorteil polymerbasierter CAD/CAM-Materialien ist auf die industrielle Fertigung (Aushärten unter erhöhter Temperatur und hohem Druck) und der damit einhergehenden Qualitätssteigerung zurückzuführen. CAD/CAM-Materialien weisen im Vergleich zu chemisch- bzw. lichthärtenden Polymeren eine höhere Homogenität sowie verbesserte mechanische Materialeigenschaften auf.

Gängige polymerbasierte CAD/CAM-Werkstoffe in der Zahnmedizin sind:

  • Polymethylmethacrylate (PMMA)
  • Komposite auf Dimethacrylatbasis (DMA)
  • Polyaryletherketone (PAEK)
  • Polycarbonate (PC)
  • Polyurethane (PU)
  • Polymerinfiltrierte Keramik (PCIN)

Eine Einteilung der Materialien kann nach Indikationsbereichen erfolgen – provisorische oder dauerhafte Restaurationen, therapeutische Hilfsmittel (Schienen), Hilfsstrukturen (z. B. Modelle, Bohrschablonen, Positionierungshilfen).

PMMA-basierte Kunststoffe

CAD/CAM-PMMA-Materialien haben eine Festigkeit von zirka 100 MPa. Der Elastizitätsmodul liegt bei 2-3 GPa. Die Rohlinge sind monochrom oder als Multilayer-Variante in mehreren Farben erhältlich. PMMA-Kunststoffe werden in der Regel für Provisorienoder als Schienen- bzw. als Prothesenbasismaterial eingesetzt. Die Indikationsbereiche dieser Werkstoffe erstrecken sich bis zu temporären mehrgliedrigen Brücken (mit bis zu maximal zwei Zwischengliedern).

CAD/CAM-Komposite

Die Festigkeit von CAD/CAM-Kompositen liegt bei ca. 100 MPa und der Elastizitätsmodul bei 10-18 GPa. Auch diese Rohlinge sind als monochrome Variante in mehreren Farben verfügbar. CAD/CAM-Komposite werden für permanente festsitzende Einzelzahnrestaurationen eingesetzt. Einige Hersteller vermarkten CAD/CAM-Komposite irrtümlich unter der Bezeichnung „Keramik“ (z. B. „Nano(hybrid)Keramik“), da sie einen hohen Anteil an anorganischen Füllkörpern besitzen.

Polyaryletherketone (PAEK)

PAEK-Werkstoffe zeigen Festigkeitswerte bis ca. 160 MPa und einen Elastizitätsmodul zwischen 3,5-5 GPa. Grundsätzlich gibt es innerhalb der PAEK-Materialien Untergruppen (PEEK, PEKK, AKP). Die mechanischen Eigenschaften dieser Polymere werden primär durch die Anzahl an Keton- und Ethergruppen sowie die Dotierung mit weiteren Bestandteilen bestimmt. Die Indikationsbereiche von ungefülltem PEEK liegen in der herausnehmbaren Prothetik. Das Material ist opak und nicht transluzent. Gefülltes PEEK und PEKK wird für festsitzenden und herausnehmbaren Zahnersatz verwendet. AKP ist für die Klammerprothetik indiziert. Mehr dazu: Link

Polymerinfiltrierte Keramiken (PICN)

Polymerinfiltrierte Keramik zeigt Festigkeitswerte von bis ca. 120 MPa. Der Elastizitätsmodul liegt bei ca. 30 GPa. Entgegen ihrer Nomenklatur ist auch die polymerinfiltrierte Keramik (PICN) keine Keramik. Es handelt es sich um eine schwammige Grundsubstanz aus Glaskeramik, die mit Monomeren wie TEGDMA und UDMA infiltriert ist (zirka 86 Gew% Keramik). PICN kann nicht keramisch verblendet werden. Indikation sind Einzelzahnrestaurationen.

Polycarbonate (PC)

Polycarbonate sind den Thermoplasten zugeordnet und werden aufgrund der elastischen Eigenschaften häufig für Schienen verwendet. Die Materialien haben eine hohe Transluzenz und sind in Zahnfarben erhältlich. Eine chemische Bindung zwischen Polycarbonaten und weiteren Kunststoffen (Verblend- bzw. Befestigungskompositen) ist aufgrund der unterschiedlichen chemischen Zusammensetzung nur eingeschränkt möglich. Daher werden Polycarbonate hauptsächlich für temporäre monolithische Restaurationen sowie Schienen eingesetzt.

Polyurethane (PU)

Polyurethane (PU) dienen in der Regel dem Herstellen von Modellen.  Sie entstehen bei der Reaktion von Dialkoholen mit Polyisocyanaten.

Fazit

Who ist who – die werkstoffkundlichen Grundlagen erleichtern die Auswahl des Materials für die jeweilige Indikation. Präparationsrichtlinien, die Ver- und Bearbeitung des Werkstoffes sowie die richtige Befestigungsstrategie sind für den klinischen Erfolg entscheidend. Vollständige Version des Artikels in der Quintessenz Zahntechnik 11/2018.

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Polymerbasierte CAD/CAM-Werkstoffen

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