Mit Zirkonoxid steht ein hochfester Werkstoff zur Fertigung von vollkeramischem Zahnersatz zur Verfügung. Zirkonoxid kann verblendet oder monolithisch auch für weitspannige Versorgungen im Seitenzahnbereich eingesetzt werden. Grundsätzlich zu unterscheiden sind die verschiedenen Arten von Zirkonoxid.
Zirkonoxid: Eine große Familie
Auszug aus dem Werkstoffkunde-Kompendium „Zirkonoxid"
Die diversen auf dem Markt verfügbaren Zirkonoxide unterscheiden sich in der Zusammensetzung, der Gefügeart und in den daraus resultierenden Eigenschaften, z. B. in
Biegefestigkeit/Bruchlast
Die Biegefestigkeit stellt die Grenze der elastischen Belastbarkeit eines Werkstoffes dar. Bei deren Überschreiten erfolgt der unerwünschte Bruch der Restauration. Zur Prüfung wird ein Prüfkörper unter Biegespannung gesetzt und mit ansteigender Kraft bis zum Bruch belastet. Die aufgebrachte Last wird auf den Querschnitt umgerechnet. Ergebnis ist die Biegefestigkeit in MPa. Da Keramiken gegen Zugspannung nicht resistent sind, werden die Biegefestigkeiten der Keramiken in Druckversuchen, wie dem Dreipunktbiegeversuch, Vierpunktbiegeversuch und im biaxialen Versuch gemessen. Die Bruchlast wird an Prüfkörpern gemessen, die dem „Bauteil“ in Form und Dimension nahe sind, z. B. Kronen oder Brücken. Die Prüfkörper werden bis zum Bruch belastet. Das Ergebnis ist die Kraft in N, die nötig war, den Prüfkörper zu zerstören.
Bruch- oder Risszähigkeit
Die Bruch- bzw. Risszähigkeit beschreibt die Fähigkeit einer Keramik, Risse an ihrem Fortschreiten zu hindern. Hierbei ist die Prognose für die Langzeitfestigkeit besser, je langsamer sich ein Riss ausbreitet.
Weibull-Modul
Mit dem Weibull-Modul wird das Streuverhalten der Festigkeit innerhalb eines keramischen Werkstücks mathematisch beschrieben. Diese Wert ist wichtig für das Bewerten der einheitlichen Materialqualität. Die Streuung der Biegefestigkeit und anderer Parameter innerhalb eines Objektes ist von der Oberflächen- und Gefügequalität abhängig, die wiederum auf der Zusammensetzung der Ausgangs- und Zusatzstoffe sowie der Fertigung basiert. Das Weibull-Modul wird verwendet, um die Zuverlässigkeit eines Werkstoffes zu beschreiben. Je höher der Wert, desto zuverlässiger der Werkstoff.
R-Kurven-Verhalten
Bei Zirkonoxid mit Umwandlungsverstärkung steigt die Bruchzähigkeit mit fortschreitendem Riss, z. B. durch Verzweigung des Risses an der Rissspitze an.
Alterungs-, Ermüdungs-, Degenerations- und Korrosionsbeständigkeit
Alterung, Ermüdung und Degeneration beschreiben die Minderung der physikalischen Eigenschaften (Festigkeit, Bruchzähigkeit etc.) von Werkstoffen.
Die Wahl des jeweils optimalen Zirkonoxid-Materials in Praxis und Labor erfolgt daher indikationsbezogen.
Wie unterscheiden sich die Generationen von Zirkonoxid?
Es gibt verschiedene Zirkonoxid-Generationen, die sich teilweise deutlich in ihren Eigenschaften unterscheiden. Beigaben von Aluminiumoxid (Al2O3) und die Partikelgröße des Zirkonoxids beeinflussen die Langzeitbeständigkeit und die Transluzenz.
Abhängig von oxidischen Zusätzen (z. B. Kalziumoxid, Yttriumoxid, Magnesiumoxid) liegt Zirkonoxid in unterschiedlichen Phasen vor. In der Regel sinkt mit abnehmender Opazität (zunehmender Transluzenz) die Biegefestigkeit des Zirkonoxids. Aktuelle Zirkonoxidmaterialien weisen einen unterschiedlich hohen Anteil dieser Zusätze (z. B. Yttriumoxid) auf. Die Anteile beeinflussen die Ausbildungen der monoklinen, tetragonalen oder kubischen Phase. Der jeweilige Anteil entscheidet über die Eigenschaften des Zirkonoxids (Phasen). Eine Phasenumwandlung unter Belastung führt zu einer lokalen Stabilisierung der Restauration. Man differenziert Zirkonoxide daher als teil- oder vollstabilisiert (Kristallgitter) bzw. polykristallines Zirkonoxid. Relativ neu sind Zirkonoxide mit integrierter Fluoreszenz. Hier werden die fluoreszierenden Eigenschaften nicht durch Färbelösungen oder Malfarbe erzielt.
Abhängig von oxidischen Zusätzen (z. B. Kalziumoxid, Yttriumoxid, Magnesiumoxid) liegt Zirkonoxid in unterschiedlichen Phasen vor. In der Regel sinkt mit abnehmender Opazität (zunehmender Transluzenz) die Biegefestigkeit des Zirkonoxids. Aktuelle Zirkonoxidmaterialien weisen einen unterschiedlich hohen Anteil dieser Zusätze (z. B. Yttriumoxid) auf. Die Anteile beeinflussen die Ausbildungen der monoklinen, tetragonalen oder kubischen Phase. Der jeweilige Anteil entscheidet über die Eigenschaften des Zirkonoxids (Phasen). Eine Phasenumwandlung unter Belastung führt zu einer lokalen Stabilisierung der Restauration. Man differenziert Zirkonoxide daher als teil- oder vollstabilisiert (Kristallgitter) bzw. polykristallines Zirkonoxid. Relativ neu sind Zirkonoxide mit integrierter Fluoreszenz. Hier werden die fluoreszierenden Eigenschaften nicht durch Färbelösungen oder Malfarbe erzielt.
Durch die Modifikation des Materials werden Festigkeit und Transluzenzwerte beeinflusst.
Was konkret dies für die Arbeit in der Zahnarztpraxis und im Dentallabor bedeutet, erfahren Sie im „Werkstoffkunde-Kompendium – Zirkonoxid“. Sowohl Zahnarzt als auch Zahntechniker können sich anhand des Buches mit einem wissenschaftlich fundierten Vorgehen auseinandersetzen. Der Leser erfährt alles rund um die Materialwahl und die Verarbeitung in Labor und Praxis.