Das Team der Werkstoffkundeforschung der Poliklinik für Zahnärztliche Prothetik des Klinikums der LMU widmet sich für die exklusive Rubrik „Hot Shit“ einem aus deren Sicht absolut „heißem“ Thema, Produkt oder Konzept, das dann ein Teammitglied kurz und prägnant vorstellt. Im vorliegenden Teil dieser „Hot Shit“ Reihe entschied sich das Team der Werkstoffkunde der Poliklinik für zahnärztliche Prothetik an der LMU für ein wasserwaschbares Modellmaterial für den 3-D-Druck, das im Folgenden genauer betrachtet wird.
Die CAD/CAM-gestützte Fertigung von Zahnersatz mittels digitaler Technologien ist mittlerweile Stand der Technik und ergänzt die traditionelle analoge Herstellung im Dentallabor. Dort dienen weiterhin physische Modelle als Arbeitsgrundlage. Früher aus Gips gefertigt, erfolgt ihre Erstellung heute immer häufiger mittels 3-D-Druck und aus lichthärtenden Harzen. Nach dem Druck sind die Reinigung und die Nachhärtung der derart gefertigten Bauteile von entscheidender Bedeutung. Bei der Reinigung werden anhaftende Harzrückstände von den Bauteilen abgewaschen, und durch die Nachhärtung werden mittels Bestrahlen mit UV-Licht abschließend optimale Materialeigenschaften gewährleistet. Die Reinigung erfolgt häufig unter Einsatz von Isopropanol, jedoch stellt die Verwendung dieses Lösungsmittels aufgrund seiner Brennbarkeit und der Freisetzung von giftigen Dämpfen ein Risiko für den Anwender dar.1
Produkt
Der Hersteller Phrozen aus Taiwan bietet mit Water-Washable Dental Model (Abb. 1) ein Harz zur Herstellung von Dentalmodellen an, für das im Reinigungsschritt einfaches Leitungswasser verwendet werden kann. Dieses Water-Washable Dental Model Resin eignet sich sowohl für die Herstellung von Tiefziehmodellen als auch für komplexe Modelle mit Aufnahmen für Implantatanaloge. Das Harz ist aktuell nur in beiger Farbe verfügbar und zeichnet sich durch eine geringe Viskosität von nur 0,1 Pa·s aus, weshalb sich hohe Druckgeschwindigkeiten erzielen lassen.
Labortests
Untersuchungen zeigen, dass Bauteile aus diesem Harz rückstandsfrei mit Wasser gereinigt werden können. Die Reinigungsfähigkeit ist beeindruckend. Selbst nach nur kurzem Kontakt mit Wasser ist ein Großteil des Restharzes bereits abgewaschen (Abb. 2). Auch Kavitäten von Stumpfmodellen oder die teils komplexen Strukturen auf der Unterseite von Hohlmodellen werden rückstandsfrei sauber.
Trotz dieser Vorteile büßen die Bauteile bei optimal eingestellten Druckparametern nicht an der erforderlichen Genauigkeit und Präzision ein. Stumpfmodelle, die mit einem ebenfalls von Phrozen hergestellten Drucker (Modell Sonic XL 4K 2022) generiert wurden, ließen sich problemlos zusammenfügen. Dieser positive Eindruck wurde beim Vermessen von Prüfkörpern bestätigt, die nur minimale Abweichungen erkennen ließen (Abb. 3).
Auch die Oberflächenqualität wird durch die neuartige Reinigungsmethode nicht negativ beeinflusst. Es wurden sowohl eine gute Haptik ohne klebrige Stellen als auch eine hohe Detailgenauigkeit wie gut sichtbare Präparationsränder bestätigt.
Abb. 1 Materialflasche Phrozen Water-Washable Dental Model Resin.
Abb. 2 Detailbild einer gedruckten Plattform; Modelle wurden nur mit Wasser besprüht und mit Druckluft getrocknet.
Abb. 3 Prüfkörper aus Water-Washable Dental Model Resin mit Messschieber; das Soll-Maß von 40 mm wurde wiederholt genau abgebildet.
Abb. 4 Beispielhafte, aus Water-Washable Dental Model Resin von Phrozen 3-D-gedruckte Applikationen, ...
Abb. 5 ... die den hohen Detailgrad der Modelle zeigen.
Fazit
Das wasserwaschbare Material des Herstellers Phrozen wird den Anforderungen an ein schnell druckbares und einfach zu reinigendes Modellmaterial gerecht. Sowohl die durch den Druck und die anschließende Reinigung erzielbare Oberflächenqualität als auch die Maßhaltigkeit überzeugen.
Ein entscheidender Nachteil besteht in der Entsorgung des Wassers, das nach der Reinigung mit den abgewaschenen Harzrückständen verunreinigt ist. Dieses Wasser muss gemäß den örtlichen Vorschriften für Sondermüll entsorgt werden, ähnlich wie bei dem aktuell am häufigsten verwendeten Isopropanol. Das kontaminierte Wasser darf also nicht über den Abfluss in die Kanalisation eingeleitet werden.
Nichtsdestotrotz erscheint die Weiterentwicklung von lichthärtenden 3-D-Druckharzen hin zu vereinfachten und beschleunigten Prozessen bei gleichzeitig erhöhter Anwendersicherheit als sehr sinnvoll und als der nächste logische Entwicklungsschritt. Das Team der Werkstoffkunde der Poliklinik für zahnärztliche Prothetik an der LMU verfolgt gespannt diese Entwicklungen im Bereich der wasserwaschbaren 3-D-Druckmaterialien und die Verfügbarkeit solcher Harze für weitere Applikationen.
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Quellen
1. R. J. Slaughter, R. W. Mason, D. M. G. Beasley, J. A. Vale, L. J. Schep. Isopropanol poisoning. Clinical Toxicology. 2014;52(5):470-8.
