TY - THES

T1 - Charakterisierung einer additiv gefertigten Zirkonoxidkeramik für Dentalanwendungen und Implantate

AU - Endt, Sebastian

N1 - gesperrt bis 13-09-2024

PY - 2021

Y1 - 2021

N2 - In dieser Arbeit wurde eine mit 3mol-% Yttriumoxid stabilisierte Zirkonoxidkeramik (LithaCon 3Y 210), die für die Verarbeitung mit der wannenbasierten Photopolymerisation geeignet ist, anhand der Normen DIN EN ISO 13356 und DIN EN ISO 6872 charakterisiert. Dabei galt es festzustellen, ob der Werkstoff in Dentalapplikationen sowie chirurgischen Implantaten grundsätzlich Anwendung finden kann. Zusätzlich soll ein Demonstrator die Verwirklichung eines additiv gefertigten Implantates für den Einsatz zur chirurgischen Behandlung von Bandscheibenvorfällen zeigen.Die Proben wurden mit dem LCM (engl. Lithography based Ceramic Manufacturing) Verfahren unter Verwendung eines CeraFab 7500 Systems hergestellt. Die Charakterisierung erfolgte durch Bestimmung der Biegefestigkeit, des Elastizitätsmodul, der Härte, der Bruchzähigkeit, des linearer Wärmeausdehnungskoeffizienten, der chemische Löslichkeit sowie einer quantitativen Keramografie. Weiters wurden die Biegefestigkeit von Proben der Werkstoffvariante LithaCon 3Y 230, die auf einer Schlickervariante basiert, und der Einfluss unterschiedlicher Probenorientierungen beim Druck auf den E-Modul und die thermische Ausdehnung untersucht.Der Anteil monokliner Phase, der E-Modul, die Härte, die Korngröße und die chemische Löslichkeit erfüllen die Anforderungen der Normen. Der lineare Wärmeausdehnungs-koeffizient liegt im Bereich der Werte von herkömmlichen hergestellten Proben. Es konnte kein Einfluss der AM-Druckrichtung auf den E-Modul und die thermische Dehnung nachgewiesen werden, was auf das Erreichen eines homogenen Materials im LCM-Prozess hindeutet.Die ermittelten Biegefestigkeiten sind geringfügig unter den Mindestanforderungen der Norm bei einer eher hohen Streuung der Werte (geringer Weibullmodul). Das kann auf die Tatsache zurückzuführen sein, dass stehend gedruckte Proben mit einer unbearbeiteten Oberfläche (as-sintered) geprüft wurden. Für die Bruchzähigkeit wurde mit Proben mit scharfen Anrissen ein typischer Wert für 3Y-TZP Keramiken gemessen. Anhand der erzielten Werte für die Biegefestigkeit und die Bruchzähigkeit ist LithaCon 3Y 210 der Klasse 4 der Norm für Zahnheilkunde – Keramische Werkstoffe zuzuordnen.Die Arbeit wurde im Rahmen des Projektes I AM RRI - Webs of Innovation Value Chains of Additive Manufacturing (AM) under Consideration of RRI (EU Horizon 2020, grant no. 788361) in Zusammenarbeit mit der Fa. Lithoz GmbH, Wien durchgeführt.

AB - In dieser Arbeit wurde eine mit 3mol-% Yttriumoxid stabilisierte Zirkonoxidkeramik (LithaCon 3Y 210), die für die Verarbeitung mit der wannenbasierten Photopolymerisation geeignet ist, anhand der Normen DIN EN ISO 13356 und DIN EN ISO 6872 charakterisiert. Dabei galt es festzustellen, ob der Werkstoff in Dentalapplikationen sowie chirurgischen Implantaten grundsätzlich Anwendung finden kann. Zusätzlich soll ein Demonstrator die Verwirklichung eines additiv gefertigten Implantates für den Einsatz zur chirurgischen Behandlung von Bandscheibenvorfällen zeigen.Die Proben wurden mit dem LCM (engl. Lithography based Ceramic Manufacturing) Verfahren unter Verwendung eines CeraFab 7500 Systems hergestellt. Die Charakterisierung erfolgte durch Bestimmung der Biegefestigkeit, des Elastizitätsmodul, der Härte, der Bruchzähigkeit, des linearer Wärmeausdehnungskoeffizienten, der chemische Löslichkeit sowie einer quantitativen Keramografie. Weiters wurden die Biegefestigkeit von Proben der Werkstoffvariante LithaCon 3Y 230, die auf einer Schlickervariante basiert, und der Einfluss unterschiedlicher Probenorientierungen beim Druck auf den E-Modul und die thermische Ausdehnung untersucht.Der Anteil monokliner Phase, der E-Modul, die Härte, die Korngröße und die chemische Löslichkeit erfüllen die Anforderungen der Normen. Der lineare Wärmeausdehnungs-koeffizient liegt im Bereich der Werte von herkömmlichen hergestellten Proben. Es konnte kein Einfluss der AM-Druckrichtung auf den E-Modul und die thermische Dehnung nachgewiesen werden, was auf das Erreichen eines homogenen Materials im LCM-Prozess hindeutet.Die ermittelten Biegefestigkeiten sind geringfügig unter den Mindestanforderungen der Norm bei einer eher hohen Streuung der Werte (geringer Weibullmodul). Das kann auf die Tatsache zurückzuführen sein, dass stehend gedruckte Proben mit einer unbearbeiteten Oberfläche (as-sintered) geprüft wurden. Für die Bruchzähigkeit wurde mit Proben mit scharfen Anrissen ein typischer Wert für 3Y-TZP Keramiken gemessen. Anhand der erzielten Werte für die Biegefestigkeit und die Bruchzähigkeit ist LithaCon 3Y 210 der Klasse 4 der Norm für Zahnheilkunde – Keramische Werkstoffe zuzuordnen.Die Arbeit wurde im Rahmen des Projektes I AM RRI - Webs of Innovation Value Chains of Additive Manufacturing (AM) under Consideration of RRI (EU Horizon 2020, grant no. 788361) in Zusammenarbeit mit der Fa. Lithoz GmbH, Wien durchgeführt.

KW - LCM

KW - additive Fertigung

KW - Zirkonoxid

KW - 3YTZP

KW - 3D-Druck

KW - Implantat

KW - Dentalapplikation

KW - LCM

KW - additive Fertigung

KW - Zirkonoxid

KW - 3YTZP

KW - 3D-Druck

KW - Implantat

KW - Dentalapplikation

M3 - Masterarbeit

ER -