Zirkonoxid
Zirkondioxid hat aufgrund seiner hervorragenden Eigenschaften das Potenzial, die Metalle als Gerüstmaterialien zu ersetzen. In 30 Jahren erfolgreicher Anwendung in der Humanmedizin, beispielsweise als Hüft- und Kniegelenke, hat es seine ausgezeichnete biologische Verträglichkeit mehr als bewiesen. Weitere unumstrittene Vorteile sind eine hohe funktionelle Belastbarkeit und Korrosionsbeständigkeit sowie hervorragende ästhetische und mechanische Eigenschaften. Zirkondioxid verursacht keine Gewebeirritationen und weist keinerlei Allergiepotenzial auf. Zusätzlich beteiligt es sich nicht an galvanischen Prozessen und ist röntgentransluzent. Durch die thermische Isolation und niedrige Wärmeleitfähigkeit ist im Vergleich zu metallgestützten Arbeiten nicht mit Temperatursensibilitäten zu rechnen. Zirkondioxid widersteht einem Vielfachen der Belastungen, die im Mund auftreten. Daher ist Zirkonoxid auch bestens für weitspannige Brückengerüste geeignet.
Qualitätsunterschiede durch das Herstellungsverfahren

Die Materialeigenschaften von Zirkonoxid werden nicht nur durch das Rohmaterial, sondern maßgeblich durch das Herstellungsverfahren beeinflusst. Die Qualität der verwendeten Zirkonoxid-Pulver, das Verfahren zur Formgebung und der Sinterprozess sind für die Güte des Mikrogefüges von entscheidender Wichtigkeit.


In der Keramikindustrie werden bei der Herstellung von Zirkonoxid-Blanks für dentale Anwendungen folgende Verfahren zur Formgebung eingesetzt:

Uniaxiales Pressen

Bei diesem Herstellungsverfahren wird der Pressdruck nur in einer Richtung aufgebaut. Beim uniaxialen Pressen ist nicht auszuschließen, dass aufgrund der Reibung des Pulvers am Formwerkzeug ein Rohling entsteht, der in Z-Richtung nachweislich einen Dichtegradienten aufweist. Die Mikrostruktur ist nicht isotrop, d.h. es entstehen richtungsabhängige Material- und Gefügeeigenschaften und ein inhomogenes Gefüge. Ein weiteres Problem kann aus einem zu hohen Pressdruck resultieren. Beim Herauslösen des Rohlings können lokale Zugspannungen auftreten, die nach ihrer Entspannung zu Rissen im Grünling führen.
Der größte Vorteil dieses Verfahrens ist ein geringer Materialverlust beim Herstellungsprozess, das Ergebnis ist ein kostengünstiger, qualitativ minderwertiger Rohling.


Isostatisches Pressen

Beim isostatischen Pressen wird das Pulver in eine elastische Form gefüllt, die von einem Metallkäfig ummantelt ist. Der Pressvorgang der dicht verschlossen Form erfolgt in einer Wasser/Öl Emulsion in der isostatischen Presse. Der Pressdruck ist bei diesem Herstellungsverfahren in allen Richtungen gleich groß. Das Resultat sind Rohlinge mit hoher Isotropie (richtungsunabhängige Materialeigenschaften) und gleichmäßiger Verdichtung. Die homogene Verdichtung ist Grundvoraussetzung für einen fehlerfreien Sinterprozess, schließt Torsionen aus und garantiert qualitativ sehr hochwertige Gerüste.


Sinterprozess

Während des Sinterprozesses wird das durch den Pressvorgang verdichtete Pulver auf eine Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes aufgeheizt und eine bestimmte Zeit bei Endtemperatur gehalten. Dabei handelt es sich um einen Temperatur-Zeit-Zyklus, in dessen Verlauf sich Porosität und Volumen des Grünlings deutlich verringern. Eine Verdichtung erfolgt durch die Umlagerung der Partikel und die Änderung ihrer Form und Größe. Entscheidende Merkmale für die Qualität von Zirkondioxid-Rohlingen sind eine homogene Korngrößen- sowie Porenverteilung. Diese werden beim Sinterprozess maßgeblich durch Heizraten, Haltezeiten und die Endtemperatur beeinflusst. Bei zu hohen Temperaturen oder zu langen Sinterzyklen tritt das sog. Riesenkornwachstum auf.
Dabei wachsen einzelne Körner auf Kosten anderer auf das 100 – 1000fache ihres Ausgangsvolumens (0,3-0,4 µm) an. Dieses führt zu extrem inhomogenen Korngrößenverteilungen und birgt die Gefahr, dass sich die metastabile, tetragonale Phase spontan in die monokline Phase umwandelt. Einen großen Einfluss auf die gleichmäßige Porenverteilung im Mikrogefüge hat die Aufheizrate. Falls diese nicht exakt auf das Material abgestimmt ist, entstehen Gebiete mit stark verdichteten und Gebiete mit lose gepackten ZrO2-Körnern. Die Gebiete mit lose gepackten Körnern reißen im Verlauf des Sinterprozesses auf und bleiben häufig als Fehler im Gefüge und damit als potenzielle Defektstellen im Rohling zurück. Das Versagen keramischer Werkstücke beruht überwiegend auf Inhomogenitäten im Gefüge (Konzept des Versagens des schwächsten Gliedes). Diese Inhomogenitäten äußern sich u.a. in unterschiedlichen Festigkeitswerten innerhalb eines Rohlings. Die beste Aussagekraft für das Streuverhalten der Festigkeit keramischer Materialien bietet das Weilbull-Modul. Je größer das Weilbull-Modul, umso homogener ist der Werkstoff, d.h. Defekte sind sehr gleichmäßig über das gesamte Volumen verteilt. Ein qualitativ hochwertiger Zirkondioxid-Rohling zeichnet sich durch einen Weibull-Modul von bis zu 20 aus. Die Bestimmung erfolgt im Vierpunkt-Biegeversuch.



Alterungsprozess

Im klinischen Einsatz sind zahntechnische Restaurationen Faktoren wie Feuchtigkeit und dynamischer Dauerbelastung ausgesetzt. Diese Einflussbedingungen führen zu einer Abnahme der Festigkeitswerte und somit zur hydrothermalen Alterung des Materials. Die hydrothermale Alterung kann sehr gut im Autoklaven bei 130-150°C und einem Wasserdampfdruck von 10 bar simuliert werden. Durch den Zusatz von ca. 0,5-1% Aluminiumoxid wird die Beständigkeit von Zirkonoxid gegenüber hydrothermaler Alterung gewährleistet.
Einige Hersteller von Zirkonoxid-Rohlingen verzichten auf die Zugabe von Aluminiumoxid, da Aluminiumoxid die Transluzens des Werkstoffs negativ beeinflusst.
Weitere folgenschwere Möglichkeiten die Transluzens von Zirkonoxid deutlich zu erhöhen sind die Überschreitung der empfohlenen Sintertemperatur und der Haltezeit bei Endtemperatur. Das "Überbrennen" von Zirkonoxid führt zu einer zunehmenden hydrothermalen Alterung und zum sog. Kornwachstum mit einer Reduktion der Festigkeit um bis zu 40%. Damit ist die in der DIN-Norm für Dentalkeramiken geforderte Biegefestigkeit von 800 MPa nicht mehr erfüllt, ein frühzeitiges Versagen der Restaurationen ist zu erwarten.



Zirkonoxid ist Vertrauenssache

Die Dienstleister im Bereich CAD/CAM, egal ob Fräszentrum oder Dentalindustrie, sind einem harten Wettbewerb ausgeliefert. Einige Mitbewerber setzen zur Fertigung unwirtschaftliche Frässysteme ein und sind gezwungen, beim Einkauf der Materialien den "billigsten" Anbieter zu wählen um ihre Produkte zu einem konkurrenzfähigen Preis anbieten zu können.
Diese Philosophie können und werden wir nicht teilen. Wir setzen auf effiziente Fertigungssysteme auf dem neuesten Stand der Technik und ausschließlich auf hochwertige Original-Rohlinge namhafter und seit vielen Jahren bewährter Hersteller. Wir verwenden isostatisch gepresste Zirkonoxid-Blanks mit Zusatz von 0,5-1% Aluminiumoxid. Auch beim Sinterprozess gehen wir keine Kompromisse ein. Die Sinterkurven werden individuell für das jeweils verwendete Material programmiert. Die elektronische Dokumentation jedes Sintervorgangs gewährleistet maximale Sicherheit und stellt die Rückverfolgbarkeit der Brandführung sicher. Dadurch ist unser Ziel realisierbar, für jede Indikation ein Qualitätsprodukt aus dem nachweislich besten Werkstoff anbieten zu können.
Indikationen:
  • Kronen
  • Brücken mit bis zu 16 Gliedern
  • Individuelle Abutments
  • Implantat-getragene Kronen
  • Implantat-getragene Brücken
  • Geschiebe
  • Teleskope
  • Stege
  • Sekundär- und Tertiärkonstruktionen
Farben:

Opak: white, light, medium, intense oder
eingefärbt in 16 Vita Classic Farben (A1 bis D4)
Transluzent: white, light, medium, intense oder
eingefärbt in 16 Vita Classic Farben (A1 bis D4)

BruxZir® SHADED:

100 (A1, B1, C1), 200 (A2, A3, B2),
300 (A3,5, B3, C2, D2, D3, D4), 400 (A4, C3, C4)
Zusammensetzung Zirkonoxid opak in Masse-% (Herstellerangaben):

ZrO2, HfO2, Y2O3: <99,0
Y2O3: 4,5-5,4
HfO2: >5,0
Al2O3: >0,5
Weitere Oxide: >0,5
Technische Daten Zirkonoxid opak (Herstellerangaben):

Dichte: > 6,035 g/cm3
Offene Porosität: keine
Härte nach Vickers: 1250 HV
Biegefestigkeit: >800 MPa
Bruchzähigkeit: 7 MPa· m½
E-Modul: 210 GPa
WAK: 10·10-6·K-1
Zusammensetzung BruxZir® in Masse-% (Herstellerangaben):

ZrO2: >89%
Y2O3: <6%
HfO2: <4%
Al2O3: <1%
Technische Daten BruxZir® (Herstellerangaben):

WAK: 10,4x10-6K-1
Biegefestigkeit (3-Punkt-Biegung): 1330 MPa
Dichte (Fräsblank): 2,87g cm-3
Dichte (gesintert): 6,05 g cm-3
Schmelzpunkt: 2677°C
Sintertemperatur: 1530°C
E-Modul: 200 GPa
Bruchzähigkeit K1c: 9,2 MPa m-1/2
Brechungsindex (optisch): 2,3
Schaal Dentaltechnik ist autorisierter Vertriebspartner von BruxZir® Zirkonoxid.