Über die drei wichtigsten Materialien für den dentalen 3D-Druck
Im Vergleich zu herkömmlichen subtraktiven Fertigungsverfahren können durch den 3D-Druck dank der Fortschritte bei Formtechnologien und Materialien komplexe geometrische Formen mit höherer Präzision und Genauigkeit hergestellt und die Endprodukte auf effiziente und kostengünstige Weise individuell angepasst werden.
Im Dentalbereich mit seinem hohen Bedarf an individueller Anpassung hat die Entwicklung von 3D-Drucktechnologien und -materialien die klinischen Behandlungsmethoden verändert und den klinischen Behandlungszyklus sowie die Ergebnisse verbessert. Aufgrund der zunehmenden Präzision, Effizienz und Zugänglichkeit von 3D-Drucktechnologien entwickelt sich der 3D-Druck schnell zur bevorzugten Methode für die computergestützte Fertigung (CAD) im Dentalbereich.
Im Hinblick auf technologische Lösungen im 3D-Druck und die Hauptbestandteile der Materialien können zahnmedizinische 3D-Druckmaterialien in drei Hauptkategorien unterteilt werden: Polymere, Metalle und Keramik.
1. Polymere
Polymere sind die am häufigsten verwendeten Materialien in zahnmedizinischen 3D-Druckanwendungen, da sie sich durch breite Anwendung, niedrige Kosten und einfache Herstellung auszeichnen. Da beim 3D-Druck Schicht für Schicht gedruckt und während des Erstarrungsformens akkumulativ gestapelt wird, müssen den Materialien Zusatzstoffe zugesetzt werden (in der lichthärtenden Lösung müssen den Materialien Initiatoren, Monomere und Präpolymere zugesetzt werden, die für das Erstarrungsformen erforderlich sind), und ihre mechanischen Eigenschaften sind in der Regel schlechter als die von Materialien, die mit herkömmlichen Methoden hergestellt werden. Obwohl es im Vergleich zu herkömmlichen Spritzgussverfahren (Polymerisation und Spritzkompression) erhebliche Unterschiede in Bezug auf Verschleißfestigkeit und mechanische Eigenschaften gibt, erfüllen sie dennoch die ISO-Normen für verschiedene zahnmedizinische Anwendungen.
Unter den Polymeren zeichnen sich ultraviolett-lichtempfindliche Harze durch hohe Präzision und hohe Geschwindigkeit aus und werden im Dentalbereich am häufigsten eingesetzt. Ihre Technologielösungen entwickeln sich rasant, und in den drei Hauptbereichen Kieferorthopädie, Restauration und Implantation sind neue Materialien und Anwendungen entstanden. Permanente Kronen zur Restauration, All-On-X für die Vollmundimplantation, direkt gedruckte Geräte und Retainer mit Memory-Funktion sind neue Lösungen, die in den letzten zwei Jahren entstanden sind und von Ärzten und Patienten im In- und Ausland nach und nach akzeptiert und anerkannt werden.
2. Metalle
Zu den für den zahnmedizinischen 3D-Druck verwendeten Legierungsmetallen gehören Titan (Ti) und Kobalt-Chrom (Co-Cr). Die mechanischen Eigenschaften der Legierungen sind für viele zahnmedizinische Anwendungen ideal. Im Vergleich zu herkömmlichen Gussverfahren verfügen die auf 3D-Druck basierenden Legierungen über bessere mechanische Eigenschaften, aber die Passungsschnittstelle zwischen 3D-gedruckten Metallen und Keramik muss verbessert werden, um die Präzision herkömmlicher Gussverfahren zu erreichen. Im Vergleich zu herkömmlichen Gussverfahren weist die im 3D-Druckverfahren gedruckte Kobalt-Chrom-Legierung einen höheren Härtewert (371 ± 10HV), eine höhere Präzision und Konsistenz sowie eine bessere Passung auf.
3. Keramik
Keramikmaterialien gelten aufgrund ihrer hervorragenden mechanischen Eigenschaften, ihrer Biokompatibilität, der Abwesenheit von Problemen wie Ionenfreisetzung oder Korrosion, ihrer guten Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit (Langzeitstabilität) sowie ihrer ästhetischen Eigenschaften als die besten Materialien für die Zahnrestauration. Mit dem 3D-Druck von Keramik können Implantate mit komplexen Formen hergestellt werden, die für bestimmte Patienten individuell angepasst sind. Es gibt viele Anwendungen in den Bereichen der kraniofazialen Chirurgie und der Behandlung von Unterkieferknochendefekten.
Bei 3D-Drucktechnologielösungen ist die größte Herausforderung beim Drucken von Keramik ihr hoher Schmelzpunkt und die Rissbildung, die während des Abkühlungsprozesses entsteht. Darüber hinaus beeinflussen die Eigenschaften der Rohstoffe ihre Porosität und ihre endgültigen mechanischen Eigenschaften. Aufgrund der Unterschiede bei den Arten der keramischen Substratmaterialien, der Technologien und Lichtquellen von 3D-Druckern, der großen Vielfalt der Formen der Zielrestaurationen und der Unterschiede bei der Drucksteuerung und den Druckparametern sind die mechanischen Eigenschaften der fertigen Produkte nicht einheitlich.
Derzeit müssen keramische Materialien und Drucktechnologien noch weiter erforscht, untersucht und getestet werden.
