Prof. Dr. Andreas Zenthöfer (Heidelberg), Dipl.Ing. Stefan Rues (Heidelberg), Ali Ilani (Heidelberg), Clemens Schmitt (Heidelberg), Prof. Dr. Peter Rammelsberg (Heidelberg)
Abstract-Text (inkl. Referenzen und Bildunterschriften)
Einleitung: Der 3D-Keramik-Druck von Zahnersatz ermöglicht gegenüber subtraktiven Verfahren mehr Designfreiheit und die Fertigung filigranerer Strukturen. Für neue druckbare Zirkoniumdioxidmaterialien (ZrO2) mit Medizinproduktezulassung fehlen bislang unabhängig ermittelte Materialkennwerte.
Ziele: Ermittlung der biaxialen Biegefestigkeit von gedrucktem ZrO2 bei Variation der Druckausrichtung und Einfärbung.
Material und Methoden: Die Biaxialprüfkörper aus ZrO2 wurden mit einem DLP-Drucker erstellt (ZD; ZIRPO-D). Insgesamt 60 Proben wurden vertikal genestet (Flächennormale in der xy-Ebene) wobei jeweils n=20 Proben mit x-Ausrichtung (ZD-X) und y-Ausrichtung (ZD-Y) gedruckt und gebrannt wurden. Weitere 20 Proben mit x-Ausrichtung wurden vorgesintert, eingefärbt (ZD-XF) und anschließend dicht gesintert. Weitere 20 Prüfkörper wurden horizontal gedruckt (Flächennormale in z-Richtung, ZD-Z). Zum Vergleich mit einem schon länger genutzen System (CF: CeraFab 7500) wurde eine zusätzliche Serie mit x-Ausrichtung (CF-X) hergestellt. Prüfung und Festigkeitsauswertung erfolgten gemäß ISO 6872. Mögliche Einflüsse der Faktoren wurden mit Welch Anovas (α=0,05) beurteilt.
Ergebnisse: Für ZD-Prüfkörper waren die mittleren biaxialen Biegefestigkeiten bei vertikaler Orientierung (ZD-X: 862±122MPa, ZD-Y: 811±197MPa) signifikant niedriger als bei horizontaler Ausrichtung (ZD-Z: 1107±144MPa). Durch das Einfärben der Proben mit x-Ausrichtung ergaben sich geringfügig, aber nicht signifikant, niedrigere Werte (ZD-XF: 838±182MPa). Im Vergleich der beiden 3D-Drucksysteme wies das schon länger genutzte System eine signifikant höhere mittlere Festigkeit auf (CF-X: 1238±327MPa), dafür aber eine deutlich höhere Streuung / geringere Verlässlichkeit.
Zusammenfassung: Alle Gruppen übertrafen im Mittel die nach ISO 6872 geforderten Biegefestigkeiten für Klasse 4 (>500 MPa) bzw. Klasse 5 (>800 MPa). Für geringe Ausfallwahrscheinlichkeiten waren die kritischen Spannungen beider Drucksysteme vergleichbar.