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Keramische Werkstoffe

Dem Wunsch der Patienten nach einem ästhetisch anspruchsvollen und qualitativ hochwertigen Zahnersatz wird von Seiten der Zahnärzte, der Techniker und der Industrie durch stetige Neuentwicklungen und Verbesserungen der Restaurationsmaterialien Folge geleistet. So sind dentale Keramiken in den letzten Jahrzehnten aufgrund ihrer hohen Biokompatibilität und Mundbeständigkeit sowie ihrer hervorragenden ästhetischen Eigenschaften zu einem wichtigen Pfeiler in der Wiederherstellung von dentalen Defekten herangereift. Bei der Herstellung von Einzelzahnrestaurationen bilden Vollkeramische Systeme durch kontinuierliche Verbesserungen ihrer mechanischen Eigenschaften eine echte Alternative zu Goldgussrestaurationen. Durch den Einsatz neuer und innovativer Techniken wurde es möglich, keramische Werkstoffe auch in funktionellen und ästhetisch anspruchsvollen Bereichen der Mundhöhle sicher einzugliedern.

Unterteilung dentaler Keramiken:
Um gezielt eine Keramik betrachten zu können, ist es notwendig eine Unterteilung der verschiedenen Produkte zu treffen. Diese kann einerseits bezüglich der chemischen oder physikalischen Eigenschaften oder andererseits nach Anwendungsbereichen erfolgen.

In Anbetracht der  Thematik dieser Arbeit scheint eine Unterteilung nach Anwendungsbereichen sinnvoll:

  1. Verblendkeramik und
  2. Gerüstkeramik
  3. Presskeramik
  4. Fräs- und Schleifkeramik
  5. Infiltrationskeramik

Verblendkeramik:
Hierbei kann eine Unterteilung nach der chemischen Zusammensetzung bezüglich des Leuzitgehaltes getroffen werden.  Leuzithaltige Keramiken können sowohl natürlich als auch synthetisch hergestellt werden. Natürlich hergestellte leuzithaltige Keramiken sind klassische Aufbrennkeramiken.

Synthetisch hergestellte  Leuzitkeramiken gelten als moderne Aufbrennkeramiken. Die in der Glasphase dispers verteilten Leuzitkristalle  haben die Aufgabe durch Streuung und Trübung die transparente Glasphase farblich dem Zahnschmelz anzugleichen sowie die Standfestigkeit beim Brennen und die Endfestigkeit unter funktioneller Belastung zu steigern.

Gerüstkeramik:
Gerüstkeramiken sind bezüglich ihrer Herstellungsart in Presskeramik, Fräskeramik und in Infiltrationskeramik zu unterteilen.

Presskeramik:
Presskeramiken lassen sich ebenfalls bezüglich ihrer chemischen Zusammensetzung in Lithiumdisilikathaltige und Leuzithaltige Keramiken unterteilen. Als Keramiken die Lithiumdisilikat als Kristalltyp aufweisen, soll Empress 2 (Ivoclar) mit einer Biegefestigkeit von ca. 300 Mpa, Erwähnung finden. Mit diesen Werkstoff ist sowohl die Herstellung von Einzelkronen als auch von kleineren Frontzahnbrücken möglich.

Leuzithaltige Glaskeramiken können weiterhin in leuzitverstärkte Glaskeramiken und Glaskeramiken mit einem klassischen Leuzitgehalt unterteilt werden. Als Glaskeramiken bezeichnet man mineralische Massen, die im geschmolzenen Zustand als Glas vorliegen und während der Abkühlphase aus dem Kalifeldspat des Glases Kristalle bilden. Glaskeramiken die als leuzitverstärkt gelten weisen einen WAK von ~ 16·10-6K auf und haben einen Kaliumgehalt bis 14 %. Der wohl bekannteste Vertreter dieser Gruppe ist IPS-Empress (Ivoclar). Durch eine optimale Verteilung der Leuzitkristalle in der Glasphase werden Biegefestigkeitswerte, die im Bereich von 150 MPa bis 200 MPa liegen erreicht

Fräs- und Schleifkeramik:
Auch in der Gruppe der Fräs- und Schleifkeramiken soll vorab eine Unterteilung bezüglich der chemischen Zusammensetzung getroffen werden.
So sind: Glaskeramiken zur Herstellung von Inlays und Kronen, Infiltrationskeramiken (In-Ceram Aluminia, Spinell und Zirkonia von Vita,), Aluminiumoxidverstärkte Keramiken, Aluminiumoxid und Zirkoniumoxid zur Fertigung von Kronen und Brücken mittels Fräs- und Schleiftechnik geeignet.

Als Vorteil von Restaurationen aus Aluminium-  und Zirkoniumoxid gegenüber anderen Vollkeramiken kann eine drei- bis vierfach höhere Biegefestigkeit (600 MPa bis 1000 MPa) sowie Elastizitätsmodule zwischen 200 GPa bis 300 GPa genannt werden. Sie vereinigt die zur Zeit besten, für die Zahnheilkunde nutzbaren Materialeigenschaften. Ein beachtenswerter Punkt liegt in der Verarbeitungsweise. So kann Zirkoniumoxid einerseits im nachverdichteten, „gehipten“ Zustand unter großem Zeitaufwand beschliffen werden oder andererseits als vorgepresster und vorgesinterter Rohling beschliffen und im anschließenden, mehrstündigen Sinterbrand verdichtet werden.

Die Betrachtung der Herstellungsweise  lässt eine Unterteilung in das Kopierschleifverfahren und die echten CAD/CAM-Systeme wie beispielsweise das CAM-System Cercon (Degdent) zu. Cercon unterscheidet sich von CAD/CAM-Systemen durch eine in Wachs modellierte Restauration, welche eingescannt wird und in einer anschließenden computerunterstützten Fertigungsphase (CAM) gefräst wird.

Infiltrationskeramik:
In dieser Gruppe stellt die Keramik In-Ceram (VITA, Bad Säckingen) eine wichtige und interessante Variante dar. Es handelt sich hierbei um zwei dreidimensional-infiltrierende Phasen aus Aluminiumoxid und einem Glas. Das Gerüst wird mit Feldspatkeramik beschichtet. Die Festigkeitswerte schwanken, abhängig von der Testmethode, zwischen 236 MPa und 446 MPa und kommen denen von Metallkeramik nahezu gleich. In-Ceram Kronen hatten eine entsprechende Bruchfestigkeit wie metallkeramische Kronen (Kappert und Krah 2001).

Eigenschaften einer Dentalkeramik
Die Anforderungen an eine Keramik, um sie als zahnärztlichen Werkstoff zu etablieren, sind vielfältig. So ist eine gute mechanische und physikalische Eigenschaft ebenso notwendig wie einfache Handhabung und präzise Verarbeitung. Optische Eigenschaften sowie Verträglichkeit und Beständigkeit in der Mundhöhle, sind weitere Auswahlkriterien bei der Suche nach neuen Werkstoffen im keramischen Bereich.

Mechanische und physikalische Eigenschaften:
Um anhand der Festigkeit der Keramik eine Aussage über die Eignung als Zahnersatz geben zu können, müssen Kaukräfte, die an natürlichen Zähnen gemessen wurden, als Vergleichswert herangezogen werden. Die mittlere Belastbarkeit von Einzelzähnen reicht von ca. 150 N bei Frontzähnen bis ca. 360 N für Molaren. Als Maximalwerte können im Molarenbereich Kräfte bis ca. 530 N auftreten. Sie sind im wesentlichen von der Wurzelform, der Wurzelgröße und vom Wurzelquerschnitt abhängig (Hessel 1976). Ein Vollkeramiksystem sollte demnach diesen Belastungen standhalten. Ein Versagen gegenüber diesen Belastungen zeigt sich in Form von Rissen, Sprüngen, Abplatzungen oder gar im Bruch der Keramik. Für einen Gerüstwerkstoff sind der Elastizitätsmodul und die Biegefestigkeit als wichtige Kenngrößen zu nennen. So beschreibt der Elastizitätsmodul den Widerstand gegen eine elastische Verformung. Die Biegefestigkeit ermittelt die elastische Verformung, die durch Druck- und Zugspannung auftritt. Hierbei liegt die einen Bruch auslösende Spannung auf der Zugseite der Keramik, da herstellungsbedingt eine Druckspannung erzeugt wird, aus der  eine höhere Druckfestigkeit resultiert. Erreicht die Biegezugspannung den kritischen Wert, bei dem ein Bruch durch Rissbildung eingeleitet wird, so ist die Biegefestigkeit erreicht, welche die Grenze der elastischen Belastbarkeit einer Dentalkeramik darstellt. Beim Überschreiten dieser Grenze erfolgt der unerwünschte Bruch der Restauration (Kappert und Krah 2001). Um eine Beurteilung der Festigkeitseigenschaften einer Keramik vornehmen zu können eignet sich die Prüfung der biaxialen Biegefestigkeit. Klassische Grundlagen  17 Glaskeramiken haben einen Elastizitätsmodul von ca. 60 GPa bis 80 GPa und eine Biegefestigkeit von 60 MPa bis 80 MPa. Der Wärmeausdehnugskoeffizient stellt bei Keramikverbundsystemen eine weitere Komponente bezüglich der Gesamtfestigkeit dar. Hierbei sollte der Gerüstwerkstoff einen leichten, bis 15 % höheren WAK haben als die Verblendmasse, um so die Verblendmasse während der Abkühlphase  leicht unter Druck zu setzen. Als Voraussetzung muss jedoch gewährleistet  sein, dass der Gerüstwerkstoff der entstehenden Zugspannung sowohl von der Dimension als auch von der Festigkeit her standhält. Für die Belastbarkeit eines keramischen Verbundsystems ist unter anderem auch die Festigkeit der miteinander verbundenen Schichten von großer Bedeutung. Da es sich hierbei meist um Materialien mit unterschiedlichen Festigkeitswerten handelt, hat die Anordnung und der Querschnitt der einzelnen Schichten einen großen Einfluss auf das Ergebnis. Liegt das Material mit der höheren Festigkeit in einer dickeren Schichtstärke und in einem Bereich mit  höherer Beanspruchung vor, so wird die Gesamtkonstruktion um so belastbarer. Eine Steigerung der Belastbarkeit wird auch durch das Verlagern der Kernmassenschicht in  den Bereich der Zugzone erreicht. Die Belastbarkeit wird weiterhin durch die Dimension beeinflusst. Sowohl eine hohe Schneidekante als auch eine geringe Dicke im Bereich des Zahnäquators, verringern die Festigkeit einer Keramikrestauration nachweislich. In Seitenzahnbereich ist die okklusale Schichtstärke für die Festigkeit von Bedeutung. Weiterhin stellt die mechanische Bearbeitung der Oberfläche eine Belastung der Dentalkeramik dar. Sie ist im allgemeinen dem Gleit- und dem Stoss-Gleit-Roll-Verschleiß ausgesetzt, der sich hauptsächlich aus abrasivem und adhäsivem Verschleiß zusammensetzt. Hierbei entstehen durch den Aufprall der Schleifkörper auf der Oberfläche Mikrorisse in der obersten Schicht der Keramik. Die unter Druck stehenden Schleifkörper führen Rollbewegungen aus und bewirken so eine Vergrößerung der Risse und das Absplittern der spröden Keramik. Durch fortschreitende Zerstörung der Oberfläche wird dem Materialabtrag kein wesentlicher Widerstand mehr entgegengesetzt. Dieser Prozess wird sichtbar durch eine Glanzminderung in der Oberfläche. Die Ursache der Glanzminderung liegt jedoch in der Zunahme des diffusen Reflexionsanteils bei Lichteinfall auf Kosten der regulären Diffusion. Um ähnliche Belastungen, wie sie unter solchen Bedingungen in der Mundhöhle auftreten, zu simulieren, existiert kein geeignetes Testverfahren. Im Zusammenhang mit der Oberflächenbeschaffenheit wurde von  Schwickerath (1987) gezeigt, dass eine glasierte Oberfläche weniger Abrieb zeigt als eine beschliffene, ohne aber den Schmelz des Antagonisten in größerem Masse abzunutzen.

Chemische Eigenschaften:
Dentale Keramiken zählen zu der Materialgruppe der Gläser, welche sich durch eine hohe Beständigkeit gegenüber fast allen Chemikalien im üblichen Temperaturbereich auszeichnen. Die Ausnahme bildet hierbei  die Flusssäure, welche zu einem sofort sichtbaren Angriff der Oberfläche führt. Gläser und Keramiken sind dennoch nicht unempfindlich bezüglich wässriger Lösungen. Unter Hydrolyseeinfluss treten Reaktionen mit allerdings sehr langsamen Reaktionsgeschwindigkeiten auf (Scholze 1988). In der Mundhöhle wird die Keramik mit einer Fülle von chemischen Reaktionen konfrontiert. So sind sowohl die mit der Nahrung aufgenommenen Säuren als auch die von Mikroorganismen  in der Plaque gebildeten Säuren als schädigende Substanzen zu nennen. Aufgrund der Häufigkeit einer Säureexposition in der Mundhöhle ist diesem Angriff weit  mehr Aufmerksamkeit zu widmen als einem basischen Angriff. Die chemische Löslichkeit einer Keramik hängt jedoch noch von einigen anderen Parametern wie der chemischen Zusammensetzung, der Homogenität sowie dem Zustand und der Vorbehandlung der Oberfläche ab (Schäfer und Kappert 1993). Eine Dentalkeramik sollte demnach eine gewisse Beständigkeit gegenüber chemischen Substanzen aufweisen, ohne an Funktion, Struktur oder Ästhetik zu verlieren.

Optische Eigenschaften:
Eine dentalkeramische Restauration soll in Farbe und Form so nah wie möglich an das Erscheinungsbild des natürlichen Zahnes herankommen. Dabei sind die Grundlagen 19 physikalischen Eigenschaften der Keramik in Bezug auf Lichtleitung und Lichtreflexion von großer Bedeutung. Durch Beimengung verschiedener Pigmente in Schmelz- und Dentinmassen wird eine bestimmte Färbung und Transluzenz der Keramik erreicht. Eine glatte Oberflächen-gestaltung gewährleistet einen ungehinderten Lichttransport in tiefer gelegene Schichten der Restauration. Die Auswahl des Befestigungsmediums spielt im optischen Erscheinungsbild der Restauration ebenso eine wichtige Rolle. Der Lichttransport sollte zwischen keramischer Restauration und präpariertem Zahn ungehindert erfolgen, damit die Farbe des natürlichen Zahnes in die Restauration einstrahlen kann und so bei der Farbgebung mitwirken kann  (Kühn 1996). Weiterhin sollte sich eine keramische Oberfläche nicht durch in Nahrungs- und Genussmittel enthaltene Substanzen verfärben.

Biokompatibilität:
Unter Biokompatibilität verstehen wir die Verträglichkeit und Beständigkeit eines in den Körper eingebrachten Stoffes, ohne hierauf Reaktionen des Körpers auszulösen. Dentalkeramiken zeigen allgemein eine recht gute Biokompatibilität. Im Bereich des marginalen Parodont und der Klebefuge ist eine uneingeschränkte Biokompatibilität jedoch nicht zu erwarten (Küpper und Biniek 1989). Für die Biokompatibilität ist es von besonderer Bedeutung, dass im Bereich des Kronenrandes die Kernmasse nicht bis an die Präparationsgrenze heranreicht. Hierbei zeigten sich vermehrt inhomogene Bereiche und Porositäten, die zu einer vermehrten Plaqueanlagerung und Keimbesiedelung führen  (Küpper und Biniek 1989). Eine Tendenz zu geringerer Plaqueanlagerung konnte mittels Plaque- Index (Quigley- Hein) und Papillen- Blutungs- Index (Mühlemann) zeigen, dass die glatte Oberfläche einer Vollkeramik den Bereich des marginalen Parodonts weitaus weniger beeinflusst als eine Metallkeramik. Die Biokompatibilität wird weiterhin durch die Art der Befestigung eingeschränkt. Hierbei ist das Augenmerk auf die adhäsiv befestigten Restaurationen zu richten. Probleme, die bei der Befestigung mittels Komposit auftreten können, sind Polymerisationsschrumpfung, Dentinhaftung, Wasseraufnahme und Quellung, sowie langfristige hydrolytische Degradation (Pröbster 1996).

Dentalkeramik

Keramikmassen stehen zwischen Glas und Porzellan. Wie bei herkömmlicher Keramik werden während des Brennvorgangs Kristalle gebildet (hier nennt man die Leuzitkristalle). Der Hauptunterschied zwischen der Dentalkeramik und dem Porzellan besteht in der Verarbeitungsweise der Massen. …

Zirkoniumdioxid

Über kaum einen Werkstoff aus der Zahnheilkunde wird zur Zeit soviel diskutiert wie über Zirkoniumdioxid und die damit verbundene Bearbeitung mit CAD/CAM-Technologie. Vorweggenommen werden kann, dass das Potenzial dieses Metallfreien Werkstoffes für die Zahnheilkunde enorm ist und die verschiedenen Ver- bzw. Bearbeitungsmöglichkeiten mittlerweile einen Zuverlässigkeitsgrad erreicht haben, der keine Wünsche mehr offen lässt. …

Dentalkeramik

Keramikmassen stehen zwischen Glas und Porzellan. Wie bei herkömmlicher Keramik werden während des Brennvorgangs Kristalle gebildet (hier nennt man die Leuzitkristalle). Der Hauptunterschied zwischen der Dentalkeramik und dem Porzellan besteht in der Verarbeitungsweise der Massen.

Glaskeramik:
besteht aus einer transparenten, amorphen Glasphase, die mit fein verteilten Leuzitkristallen verzerrt ist. Die eingelagerten Kristalle übernehmen die Aufgabe der Farbgebung und gewährleisten die Festigkeit unter funktioneller Belastung.

Dentalkeramiken:
Man unterscheidet zwischen unterschiedlichen Verarbeitungsprinzipien:

  • Brennen
  • Sintern
  • Pressen
  • Gießen
  • Fräsen

Beim Brennen handelt es sich um Metallkeramiken, d.h. Keramiken die auf einem Trägermaterial aus Metall geschichtet und anschließend gebrannt werden. Die restlichen Verarbeitungsmethoden be-treffen die Vollkeramiksysteme Zirkonoxid benutzt oder ganz und gar auf ein Gerüst verzichtet. Hier wären solche Systeme wie E-max beim Pressen oder beim Fräsen das berühmte CAD/CAM zu nennen.

Die Dentalkeramiken bestehen hauptsächlich aus zwei Komponenten: Tonerden (Kali- und Natron-feldspaten) die die Kristallphase bilden und für die Entstehung einer amorphen, kristalllosen Phase zuständig sind und Quarz. Zusätze wie Metalloxide, organische Bindemittel oder Farbstoffe verleihen den Keramiken die gewünschte Farbe oder ermöglichen dem Zahntechniker ein einfaches und schnelles Schichten.

Die industriell hergestellte Zirkonoxidkeramik, die die Form eines FräsRohlings hat, lässt sich zu Brückengerüsten oder zu Kronenkonstruktionen (Käppchen) verarbeiten. Die außergewöhnliche mechanische Festigkeit der Keramik wird durch das Sintern erreicht d.h. dass der vorgesinterte Rohling, der ursprünglich eine kreidige und poröse Konsistenz besitzt,  soweit erwärmt werden muss, bis die einzelnen Bestandteile „zusammenbacken“.

Einsatzgebiete:
Dank den physikalischen und mechanischen Eigenschaften ist die Indikation des Zirkonoxids sehr breit. Die ständige Forschung an dem Material ermöglicht immer innovativere Einsatzmöglichkeiten. Man versucht das populäre und leider immer teurer werdende Metall zu ersetzen. Es lassen sich unter-schiedliche Vorteile aufzählen, die sowohl der Verarbeitungs- wie auch Indikationswegen, für das Zirkonoxid sprechen. Das auffälligste für den Patienten ist bei den üblichen Metallgerüsten die sichtbare Verfärbung des Zahnfleisches. Das Problem tritt bei den Gerüsten mit einer Porzellanschulter (Keramikrand) oder vollkeramischen Gerüsten nicht auf, zusätzlich verhindert die geringe Temperatur-leitfähigkeit die thermische Irritation des überkronten Zahnes, die zu Entzündungen und damit zu unangenehmen Zahnschmerzen führen kann. Die Zirkonoxidgerüste eignen sich auch hierfür ideal, sie verdecken die Ansicht auf einem 
Röntgenbild nicht und erleichtern somit den Befund. Man soll nicht vergessen, dass die Keramikgerüste eine wunderbare Farbgebung ermöglichen. Die Reflektion des Lichtes ist bei keinem anderen festsitzenden Zahnersatz zu übertreffen. Die ästhetischen Vorteile des Zirkonoxids werden zusätzlich durch die mögliche Einfärbung des Gerüstes unterstützt. Die Schicht-stärke der Verblendung kann somit gering gehalten werden und den hohen Substanzverlust bei der Zahnpräparation hindern. Nicht selten kommt es zu allergischen Reaktionen auf Edelmetalle oder andere Bestandteile der Legierungen.
Zirkonoxid kann in solchen Fällen eine hervorragende Lösung bieten. „Das weiße Gold“ ist eine oxidierte Form des Zirkoniums, eines Metalls, das in der Natur als Mineral (Zirkon) oder Zirkoniumerde vorkommt.  

Zirkoniumdioxid

Über kaum einen Werkstoff aus der Zahnheilkunde wird zur Zeit soviel diskutiert wie über Zirkonium-dioxid und die damit verbundene Bearbeitung mit CAD/CAM-Technologie.

Vorweggenommen werden kann, dass das Potenzial dieses Metallfreien Werkstoffes für die Zahnheil-kunde enorm ist und die verschiedenen Ver- bzw. Bearbeitungsmöglichkeiten mittlerweile einen Zuverlässigkeitsgrad erreicht haben, der keine Wünsche mehr offen lässt. Zirkoniumdioxid (ZrO2), das umgangssprachlich auch als Zirkon(oxid) bezeichnet wird, ist eine Hochleistungskeramik, also ein nichtmetallischer, anorganischer Werkstoff auf oxidischer Basis. Zu den besonderen Eigenschaften, die Zirkoniumdioxid als Werkstoff in der Zahnheilkunde qualifizieren, gehen vor allem seine außerge-wönliche Festigkeit, Härte, Verschleißfestigkeit und Formstabilität:
Biegefestigkeit (900 bis 1200 MPa), Härte (1200 Vickers) und hohe Risszähigkeit (9 bis 10 MPa m 1/2 7) der Zirkoniumdioxidkeramik.

Biokompatibilität:
CAD/CAM-gefertigter Zahnersatz auf Vollkeramikbasis ist absolutinert und verursacht keinerlei aller-gische Erscheinungen. Mit Yttrium teilstabilisiertes tetragonales Zirkoniumdioxid wird bereits seit vielen Jahrenhunderten – tausendfach problemlos bei künstlichen Handgelenken eingesetzt. Auch in der Zahnheilkunde geht die Zahl der eingesetzten Geräte bereits in die hunderttausende. Obwohl Zahn-ersatz in Form von Metallkeramik (Einzelkronen und Brücken) durchaus ihren Stellenwert in der Zahn-medizin hat und durch die Verwendung von hochreinen Materialien negative Einflüsse auf den Organismus beinahe ausgeschlossen sind, so ist das ästhetische Erscheinungsbild von vollkeramischen Restaurationen ein Vollkommeneres. Durch die weiße Farbe des Gerüstmaterials ergeben sich für den Zahntechniker – der exakten farblichen Anpassung  der Restauration an den im Patientenmund verbliebenen Restzahnbestand. Ein weiterer, wesentlicher Vorteil vollkeramischer Restaurationen ist auch die Tatsache, dass auf Grund der bereits erwähnten Biokompatibilität negative Reaktionen des Zahnfleisches (Verfärbungen, Rückbildungen) ausgeschlossen werden können. Bei Metallkeramik-arbeiten nach längerer Tragezeit Übergänge zwischen Zahnersatz und Zahnfleisch sollten eigentlich nicht mehr auftreten können.

Passgenauigkeit der Arbeit CAD/CAM-gefertigter Zahnersatz ist in seiner Präzision unerreichbar. Natürlich sind dabei die fachliche Kompetenz des Zahnarztes (Präparation) und das handwerkliche Können des Zahntechnikers gleichermaßen gefordert, um die materialspezifischen Möglichkeiten solcherart gefertigten Zahnersatzes vollkommen auszureizen. Plaque-Affinität Zirkoniumdioxid weist eine geringe Plaque-Affinität auf wie kein anderes in der Zahnmedizin verwendetes Material.

Phänomen der „Mundbatterie „: Besonders bei empfindlich reagierenden Patienten kann ein „Metallmix“ in Zusammenhang mit der elektrischen Leitfähigkeit des Speichels einen batterieähnlichen Effekt haben.

Zirkoniumdioxid das weiße Gold:
Zirkoniumdioxid ist ein Werkstoff, der sich seit fast 20 Jahren als Biomaterial bewährt hat und dessen Körperverträglichkeit unumstritten ist. Die CAD/CAM- Technologie eröffnete neuen Materialien den Weg in die Zahnmedizin und Zahntechnik. Der Werkstoff Zirkoniumdioxid verfügt im Vollkeramikbereich über ein großes Potenzial und ist mittlerweile in der Dentalwelt weit verbreitet. Zirkoniumdioxid ist ein anorganischer, nichtmetallischer, oxidkeramischer Werkstoff aus der Gruppe der Hochleistungskeramiken. Hochleistungskeramiken verfügen über Eigenschaften, die für extreme mechanische, thermische, korrosive sowie elektrische Bean- spruchung entwickelt wurden.

Zirkoniumdioxid in der Dentaltechnik:
Feinkörniges, mit Yttriumoxid teilstabilisiertes Zr02 Keramikpulver ist das Ausgangsmaterial der meisten im Dentalbereich angebotenen Zirkoniumdioxide, gleich ob man von Zirkon, Zirkonium, Zirkonoxid oder Zirkoniumoxid spricht . Die chemisch korrekte Bezeichnung ist Y-TZ P Zirkoniumdioxid, stammt aus dem Englischen und heißt übersetzt Yttriastabilized Tetragonal Zirconia Polycrystals.

Von mehreren Herstellern wird Zirkoniumdioxid in den unterschiedlichen Qualitätsstufen zur CAD/CAM-Bearbeitung angeboten. Hierzu zählen Grünlinge nur gepresst zur Trockenbearbeitung, vorgesinterte Weißlinge zur Weichbearbeitung sowie dichtgesiiterte, „ gehipte“ Rohlinge zur Hartbearbeitung. Sowohl die Materialqualität des Rohlings als auch der Fertigungsprozess beeinflussen die Qualität.

Besuch von Fachtagungen für Zahntechniker und Zahnärzte fällt auf, dass aus Unkenntnis und/oder Nachlässigkeit die Begriffe Zirkon, Zirkonium und Zirkonoxid synonym für dieses Material verwendet werden, was aus werkstoffwissenschaftlicher Sichtweise falsch ist.

Hierzu eine kurze Erläuterung:
Zirkon:
Bei Zirkon handelt es sich um ein Mineral, das heißt, es ist ein strukturell, chemisch und physikalisch homogener, anorganischer Bestandteil der Erdkruste mit silikatischer Zusammensetzung und kristallinem Aufbau. Zirkon ist ein Zirkoniumsilikat mit der chemischen Formel Zr SiO4. Zirkonsand wird aufgrund seiner guten Temperaturwechselbeständigkeit, seiner geringen Wärmedehnung sowie seiner geringen Benetzbarkeit als Formsand und als feuerfester Füllstoff in Gießereischlichten eingesetzt. Weiterhin wird Zirkon auch als Edelstein in der Schmuckherstellung wegen seiner Ähnlichkeit mit dem Diamanten verwendet. Das Mineral Zirkon ist Ausgangsstoff zur Herstellung des reinen Metalls Zirkonium.

Zirkonium:
Zirkonium ist ein relativ weiches, biegsames, silbrig glänzendes Metall aus der Titangruppe. Das metallische Zirkonium passiviert sich, ähnlich wie Titan, durch eine dünne Oxidschicht und ist dadurch korrosionsresistent. Aufgrund seiner chemischen, thermischen und mechanischen Eigenschaften findet es Verwendung für Kernenergieanlagen, Verbrennungsräume und Düsenantriebe, sowie als Bestandteil von Hochleistungslegierungen. Die wichtigste Verbindung dieses (Übergangs-)Metalls Zirkonium ist Zirkoniumdioxid mit der chemischen Formel ZrO2.

Zirkoniumdioxid:
Die technische Oxidkeramik Zirkoniumdioxid wird in einem aufwändigen chemischen Prozess aus dem Mineral Zirkonsand (ZrSiO4 ) gewonnen. Zirkoniumdioxid hat in den letzten Jahren als Werk- stoff zunehmende Bedeutung erlangt wegen höchster Biege- und Zugfestigkeit, hoher Bruchzähigkeit, hoher Verschleißfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit und niedriger Wärmeleit- fähigkeit. Es besitzt einen stahlähnlichen E-Modul und weist ein quasi plastisches Verhalten auf, weswegen es auch als „keramischer Stahl“ bezeichnet wird. Aus dieser Keramik ist sogar die Herstellung von extrem scharfen Messerklingen möglich.

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