Zirkonoxid: Highlights rund um das erfolgreiche CAD/CAM-Material
Bei der Vielzahl von CAD/CAM-Materialien scheint Zirkonoxid die spannendste Karriere-Entwicklung absolviert zu haben. Nachdem die ersten Zirkonoxide aufgrund ihrer hohen Opazität nur Gerüsten für die Verblendtechnik vorbehalten waren, ist heute fast jede Anwendung denkbar.
Aber: Zirkonoxid ist nicht gleich Zirkonoxid. Um die werkstoffkundlichen Zusammenhänge zu verstehen, lohnt sich ein Blick auf die Werkstoffkunde der CAD/CAM-Materialien.
CAD/CAM-Materialien und die Einteilung nach der Fertigung
Der Begriff CAD/CAM-Materialien umfasst eine breite Palette von Werkstoffen. Eine grobe Gliederung erfolgt nach der Fertigungstechnologie:
- Subtraktives Vorgehen (Fräsen, Schleifen): Hierzu zählen beispielsweise CAD/CAM-Keramiken (z. B. Zirkonoxide, Silikatkeramiken) oder polymerbasierte CAD/CAM-Werkstoffe.
- Additive Fertigung (Stereolithografie, SLM-Verfahren, FDM-Verfahren etc.): Hierzu zählen beispielsweise Kunstharze, Thermoplaste und Metalle.
In diesem Artikel liegt der Fokus auf keramischen Materialien und hier insbesondere auf Zirkonoxid.
Keramische CAD/CAM-Materialien
CAD/CAM-Keramiken lassen sich in zwei Gruppen unterscheiden, wobei diese wiederum verschiedene Unterkategorien haben:
- Silikatkeramiken (z. B. Lithium-Disilikat, Feldspatkeramik)
- Oxidkeramiken (z. B. Zirkonoxid)
Silikatkeramiken sind Werkstoffe aus mindestens einer glasigen und einer kristallinen Phase. Ausgangsprodukt ist Glas, in welches durch eine gesteuerte Keimbildung und Kristallisation Verstärkungspartikel wachsen (z. B. Leuzit- oder Lithiumsilikat-Kristalle). Den verstärkten CAD/CAM-Silikatkeramiken werden beispielsweise Lithiumsilikat-Keramiken zugeordnet.
Hingegen sind Oxidkeramiken einphasige Metalloxide, mit keinem bzw. nur geringem Glasanteil. Hierzu gehört Zirkonoxid. Zirkonoxid-Keramiken unterscheiden sich in Zusammensetzung und Werkstoffkennwerten. Dies wiederum bedingt die Indikation und das ästhetische Erscheinen.
Zirkonoxid als populäres CAD/CAM-Material
Betrachtet man die aktuell verfügbaren Zirkonoxide, wird schnell ersichtlich: Zirkonoxid ist nicht gleich Zirkonoxid. Es gibt verschiedene Varianten, oft wird hier auch von Generationen gesprochen.
Insbesondere die erste Zirkonoxid-Generation war aufgrund der Materialzusammensetzung hauptsächlich für Gerüststrukturen (Verblendtechnik) geeignet. Doch schon bald wurde der Wunsch nach ästhetischeren Materialien laut und die Werkstoffkunde-Forschung hat sich dieser Aufgabe angenommen. Durch die Veränderung der Yttriumoxidanteile (3-, 4- und 5Y-TZP) wurden die Eigenschaften der Zirkonoxide beeinflusst und für die verschiedenen Ansprüche angepasst (z. B. hohe Transluzenz oder hohe Festigkeit).
Ergebnis der Entwicklungen sind optimierte Werkstoffe, die heute fast jedwede Indikation zulassen. Selbst begeisterte Schichtkeramiker können sich dem Potenzial moderner Zirkonoxide kaum entziehen. Ob monolithisch, bemalt oder mit dem Micro-Layering (Dünnschicht-Verblendung) veredelt – je nach Anspruch und Voraussetzung wird das passende Zirkonoxid gewählt.
Mehrschichtige Zirkonoxide für Labor und Praxis
Insbesondere die Entwicklung der Multi-Layered-Rohlinge hat die Karriere von Zirkonoxid maßgeblich beeinflusst. Mit einem fließenden Farbverlauf – von zervikal nach inzisal – bieten mehrschichtige Zirkonoxide schon seit Jahren sehr ästhetische Eigenschaften.
Später kamen Materialien hinzu, die zusätzlich mit einem Transluzenzverlauf beeindrucken. Selbst ästhetische Veneer-Restaurationen sind in vielen Situationen möglich. Die monolithische Fertigung, ggf. kombiniert mit der Maltechnik oder dem Micro-Layering, hat sich mit diesen ästhetischen Materialien in vielen Dentallaboren etabliert. Und nicht nur hier, auch für die Zahnarztpraxis bieten einige Hersteller Zirkonoxid-Blöcke (oft Multi-Layered) für die Chairside-Fertigung kleinerer Restaurationen an.
Somit ist innerhalb weniger Jahre der anfangs opake Werkstoff „Zirkonoxid“ zum echten Gamechanger in der prothetischen Zahnmedizin geworden.
Zirkonoxid-Generationen und die mechanischen Eigenschaften
Bestimmt werden die mechanischen Eigenschaften von Zirkonoxid u. a. durch den Anteil von Yttriumoxid. Darauf basieren die verschiedenen Zirkonoxid-Varianten (Generationen).
- Konventionelles Zirkonoxid (1. und 2. Generation) enthält als 3Y-TZP-Zirkonoxid 3 Mol-% Yttriumoxid;
hohe Festigkeit, niedrige Transluzenz.
- Hingegen enthalten 5Y-TZP-Zirkonoxid 5 Mol-% Yttrium (3. Generation) und 4Y-TZP-Zirkonoxid 4 Mol-% Yttrium (4. Generation) Yttriumoxid;
hohe Transluzenz, reduzierte Festigkeit.
Produktentscheidung Zirkonoxide: Zirlux
Das Unternehmen Henry Schein gilt als erfahrener Material- und Technologieanbieter mit einem erfolgreichen hauseigenen Zirkonoxid-Portfolio: Zirlux.
Seit langer Zeit bewährt ist Zirlux 16+. Dieses hochfeste Zirkonoxid ist voreingefärbt und in 16 verschiedenen Farbvarianten erhältlich.
Zudem sind in der Zirlux-Zirkonoxid-Familie einige weitere interessante Materialien integriert, die den aktuellen Anforderungen und Bedürfnissen im Dentallabor entsprechen. Hierzu gehören:
- Zirlux Anterior Multi – der Ästhet
- Zirlux Complete – der Starke
- Zirlux Esthetic TR – der Allrounder
Mit der Zirlux-Familie können Dentallabore ihr Spektrum an Zirkonoxid-Restaurationen erweitern und zugleich ihre Lagerhaltungskosten senken. Die bewährte Zirlux-Palette ist eingebettet in die smarten ConnectDental-Aktivitäten von Henry Schein. ConnectDental fokussiert den digitalen Workflow und beinhaltet verschiedene Komponenten, wie ein umfangreiches Material- und Geräteangebot, Software, umfassende Beratung, Support und Schulungen und Weiterbildungen für Praxis- und Labormitarbeiter.
Beispiel für ein transluzentes Zirkonoxid: Ästhet für Frontzahnrestaurationen
Zirlux Anterior Multi ist ein transluzentes Zirkonoxid mit Farbverlauf von der Schneide zum Dentin. Damit ist das Material ideal für ästhetische Frontzahnrestaurationen. Der Übergang der Schichten ahmt die Lichtoptik eines natürlichen Zahns ideal nach, sodass in vielen Situationen auf ein Verblenden oder Bemalen verzichtet werden kann. Optional lässt sich die Restauration aus Zirlux Anterior Multi charakterisieren.
- Biegefestigkeit: 600 MPa
- Natürlicher Farbverlauf
Beispiel für ein hochfestes Zirkonoxid: Stark für hohe funktionelle Belastungen
Zirlux Complete ist das hochfeste Zirkonoxid der Zirlux-Familie. Aufgrund der gleichmäßig hohen Biegefestigkeit (1.000 MPa) ist dieses Multilayer-Zirkonoxid gut geeignet für alle Restaurationen, die einer hohen Belastung ausgesetzt sind.
- Biegefestigkeit: 1.000 MPa
- 47 % Lichtdurchlässigkeit für die ideale Balance zwischen Ästhetik und Festigkeit
Neuralgischer Punkt der bis dato verfügbaren Zirkonoxide: hohe Festigkeit vs. hohe Ästhetik – „entweder / oder“. Wunsch der Anwender war es, Festigkeit und Ästhetik vereinen zu können. Mittels Verblendtechnik ist dies möglich, aber geht auf Kosten der Effizienz. Zirkonoxid-Hersteller nahmen sich dieser Problematik an und entwickelten weiter.
Beispiel für ein Multi-Generationen-Zirkonoxid: Allrounder mit Festigkeits- und Transluzenzverlauf
Das Multi-Generationen-Zirkonoxid Zirlux Esthetic TR hat neben dem Farb- und Transluzenzverlauf auch einen Festigkeitsverlauf und eignet sich damit für beinah jedwede Anwendung. Der Verlauf der Festigkeit beginnt bei 727 MPa (Inzisalbereich) und reicht bis 1.000 MPa im zervikalen Bereich.
- Biegefestigkeit: Verlauf von 727 MPa (inzisal) auf 1.000 MPa (zervikal)
- Festigkeits- und Farbverlauf sowie Chamäleoneffekt (48 % Lichtdurchlässigkeit)
Zirkonoxid und das Beste aus den Welten
Ziel war es, das Beste aus den verschiedenen Zirkonoxid-Generationen in einem Material zu vereinen. Seit kurzer Zeit haben nun sogenannte Multi-Generationen-Zirkonoxide die nächste Evolutionsstufe eingeläutet. Dieses Hybridmaterial vereint verschiedene Generationen in einem Blank. Die Vorteile der unterschiedlichen Zirkonoxid-Generationen wurden zusammengeführt.
Die Kombination besteht hauptsächlich aus einem Zirkonoxid (3Y-TZP) mit hoher Biegefestigkeit für Stabilität im Dentin- und Bodybereich und einem transluzenten Zirkonoxid (5Y-TZP) für bessere lichtoptische Eigenschaften und Ästhetik. Selbst im Frontzahnbereich lässt sich eine natürliche Ästhetik erzielen; und das bei einer zugleich hohen Stabilität und Zuverlässigkeit.
Die innovative Rohstoff-Konfiguration von Zirlux Esthetic TR vereint gleich mehrere Vorteile. Aufgrund der hohen zervikalen Festigkeit minimiert sich das Risiko von Abplatzungen (Chipping) entlang der Ränder (z. B. bei Federrändern). Dank der hohen Opazität können dunkle Untergründe (z. B. verfärbte Stümpfe, metallische Abutments) kaschiert werden. Zugleich nimmt nach inzisal die Transluzenz zu, sodass die Restauration das gewünschte ästhetische Erscheinungsbild erhält.
– Marc Fütterer
Produktmanager Henry Schein
