LS3.2 Additive Fertigung

Für die additive Fertigung von zahntechnischen Werkstücken hast du in der LS1.8 - Fertigung schon verschiedene Verfahren kennen gelernt und ausprobiert.

Für den 3D-Druck von Okklusionschienen kommen die folgenden stereolithografischen Verfahren in Frage:

• SLA mit DLP
• SLA mit Laser
• SLA mit LCD-Panel

Literaturrecherche

Dieser mit KI erstellte Podcast liefert einen Überblick über die unten stehen Texte zum Thema Festigkeit von Schienen bei verschiedenen Fertigungsverfahren.

---

Das Ergebnis einer Dissertation zum Thema "Genauigkeit in der Herstellung von Äquilibrierungschienen" lässt sich so zusammenfassen:

Die geringsten Abweichungen beim Oberflächenvergleich wiesen die konventionell hergestellten Schienen (Injektionsverfahren mit PMMA) und subtraktiv gefertigte Schienen auf. Zwischen den beiden Herstellungsverfahren waren die Unterschiede nicht bedeutsam. Additiv gefertigte Schienen zeigten eine geringere Fertigungsgenauigkeit ohne bedeutenden Unterschied zwischen SLA und PolyJet Verfahren aber signifikant höheren Abweichungen beim DLP-Verfahren. Konventionell und subtraktiv gefertigte Schienen hatten deutlich mehr Kontaktpunkte als die additiv gefertigten Schienen ohne deutlichen Unterschied zwischen den verschiedenen additiven Verfahren. Die Retentionskraft konventionell, subtraktiv und mit SLA Schienen gefertigten war vergleichbar. DLP-Schienen zeigten signifikant höhere Kräfte ohne großen Unterschied zu den PolyJet Schienen.

Schlussfolgerung: Konventionell und subtraktiv gefertigte Schienen sind bezüglich ihrer Fertigungsgenauigkeit, Anzahl der Kontaktpunkte und Retentionskraft vergleichbar. Additiv gefertigte Schienen weisen höhere Abweichungen auf.

---

Zusammenfassung einer Dissertation zum Thema "Vergleich von Verschleiß und Bruchlast additiv, subtraktiv und konventionell verwendeter Aufbissschienen-Materialien"

"In dieser Dissertation wurden drei verschiedene Schienenmaterialien auf initiale Bruchlast, sowie Verschleißverhalten und Bruchlast nach Kausimulation mit 120.000 Kauzyklen, getestet. Die Materialien unterschieden sich einerseits in der Fertigungstechnik, da ein Material additiv (FotoDent splint, Dreve Dentamid), eines subtraktiv (Temp Basic Transpa 95H16, Zirkonzahn) und eines konventionell via Injektionstechnik (Caston, Dreve Dentamid) verwendet wurde.

Andererseits unterschieden sie sich in der Zusammensetzung, da die beiden letzteren auf PMMA basieren, wohingegen das Material für den 3D-Druck auf dem Monomer UDMA basiert.

Mithilfe der gewonnenen Messwerte sollte überprüft werden, ob sich die Bruchlasten der verschiedenen Materialien unterscheiden und welchen Einfluss die Kausimulation darauf hat. Weiterhin sollten Unterschiede im Verschleißverhalten aufgedeckt werden. Die eine Hälfte der Prüfkörper (n=16/Gruppe) wurde direkt initial auf Bruchlast geprüft. Die andere Hälfte der Prüfkörper (n=16/Gruppe) wurden zuerst isotherm in einem Kausimulator (CS-4, SD Mechatronik) mit insgesamt 120.000 Kauzyklen mittels menschlichen Schmelzantagonisten belastet. Die Materialvolumenverluste wurden dabei longitudinal, vor Kausimulation, nach 20.000 und nach 120.000 Kauzyklen erfasst, ohne den Prüfaufbau während der Messungen dabei zu verändern. Dies geschah mithilfe einer Replikatechnik anhand von Abformungen. Diese Abformungen wurden anschließend mittels Laserscanner (LAS-20, SD Mechatronik) digitalisiert und mithilfe einer selbstgeschriebenen Matchingsoftware in R (Lucent Technologies) ausgewertet. Die im Kausimulator gealterten Prüfkörper wurden anschließend auf Bruchlast geprüft.

Nach Kausimulation konnten signifikante Unterschiede im Verschleiß zwischen den unterschiedlich hergestellten Prüfkörpern beobachtet werden: Das gedruckte Material zeigte die signifikant höchsten Materialvolumenverluste, gefolgt vom gefrästen Material. Die signifikant niedrigsten Materialvolumenverluste wurden beim konventionell hergestellten Material beobachtet.

Zudem konnte ein signifikanter Einfluss der unterschiedlichen Herstellungstechniken auf die Bruchlastwerte festgestellt werden. Das gefräste Material wies die signifikant höchsten initialen Bruchlastwerte auf, während das gedruckte Material vergleichbar mit dem konventionellen war.

Zudem verringerte die Kausimulation die Bruchlastwerte der gefrästen und der konventionell hergestellten Prüfkörper signifikant. Nach Kausimulation zeigte das gefräste Material weiterhin die signifikant höchsten Bruchlastwerte und das konventionelle Material die signifikant niedrigsten. Die 3D-gedruckten Prüfkörper zeigten hingegen nach Kausimulation vergleichbare Werte zu den initialen Bruchlastwerten. Da sich die Bruchbilder der getesteten Materialien deutlich unterschieden, wurden zusätzliche Martenshärte-Messungen vorgenommen, die bestätigten, dass das gefräste Material duktiler bricht als das konventionelle. Daher konnte innerhalb der Einschränkungen dieser Dissertation festgestellt werden, dass das neue 3D-Druck Material für Aufbissschienen im Bereich des bisher zugelassenen Zeitraums brauchbar erscheint. Da eine Kausimulation von sechs Monaten keinen Einfluss auf die Bruchlast dieses Materials zeigt, erscheint eine längere Anwendung als einen Monat möglich. Allerdings sollte dazu der Verschleiß verringert und an etablierte Schienenmaterialien angepasst werden."

---

Zusammenfassung von Informationen zu der Festigkeit von 3D-gedruckten Harzobjekten in Bezug auf ihre Position auf dem Druckbett:, ,

1. Mechanische Eigenschaften und Ausrichtung:
   • Die mechanischen Eigenschaften von Harzen hängen von ihrer chemischen Zusammensetzung ab.
   • Die Festigkeit von 3D-gedruckten Harzteilen variiert basierend auf dem Druckprozess und der Ausrichtung auf dem Druckbett.
   • Die Ausrichtung eines Objekts – insbesondere in Beziehung zur Z-Achse (vertikale Achse) – beeinflusst die Stabilität des Drucks erheblich. Bei Zug- und Biegekräften zeigt sich oft eine Schwächung an den Trennstellen zwischen den
2. Allgemeine Überlegungen zur Positionierung auf dem Druckbett:
   • Die Position und Ausrichtung der Bauteile auf dem Druckbett beeinflussen deren Druckqualität, Stabilität und Druckzeit.
   • Liegender Druck (waagerecht zur Z-Achse) führt in vielen Fällen zu höherer mechanischer Stabilität, weil die Schichten parallel zu den Kräften verlaufen, im Gegensatz zum vertikal stehenden Druck, welcher anfällig für Brüche entlang der Schichtgrenzen ist.
   • Die Stärke eines Bauteils ist anisotrop, was bedeutet, dass sie je nach Druckrichtung variiert.
   • Bei stark belasteten Teilen sollte die Lage auf dem Druckbett die Krafteinwirkung berücksichtigen, um eine maximale Stabilität zu erreichen.
3. Praktische Beispiele für die Ausrichtung:
   • Vertikale Orientierung: Liefert höchste optische Qualität durch weniger sichtbare Schichtlinien entlang der Z-Achse, kann jedoch stabilitätsmäßig nachteilig sein.
   • Horizontale Orientierung (liegend): Verbessert die Stabilität, da die Kugelkräfte verteilt werden, jedoch möglicherweise weniger ästhetisch.
   • Optimierung: Kombination aus möglichst wenigen Schichten entlang der Z-Achse und begrenztem Stützmaterial kann die Festigkeit erhöhen und die Druckzeit reduzieren.
4. Unterschiede nach Harzart und Verwendung
   • Verschiedene Harze bieten unterschiedliche Festigkeits- und Elastizitätseigenschaften. Für geplante Anwendungen sollen Harze entsprechend der mechanischen Anforderungen (Zug-, Biege- oder Schlagfestigkeit) ausgewählt werden.
   • Nachhärten der gedruckten Objekte kann die Festigkeit zusätzlich steigern.

Zusammenfassung

• Die Ausrichtung auf dem Druckbett beeinflusst sowohl die Druckqualität als auch die mechanischen Eigenschaften des Harzobjekts.
• Liegt eine hohe Belastung entlang der Schichtlinien vor, sollte das Objekt idealerweise so ausgerichtet werden, dass die Schichten parallel zur Belastungsrichtung verlaufen (z. B. durch horizontale Lage).
• Gleichzeitig sind beim Harzdruck Details wie UV-Licht-Härtung und Nachbearbeitung entscheidend, um die gewünschten Festigkeitseigenschaften zu erreichen.

---

Im folgenden Artikel erhälts Du einen kurzen Überblick über die Abrasionsbeständigkeit und die Frakturanfälligkeit von subtraktiv und additiv gefertigtem Zahnersatz aus PMMA im Vergleich.

Worin unterscheiden sich Schienenmaterialien aus subtraktiver und additiver Fertigung?

---

Die Säuberung der gedruckten Objekte mit Isopropanol ist vorsichtig ausgedrückt ökologisch und gesundheitlich bedenklich. Hier zeigt eine Firma, wie zumindest das Isopropanol vernünftig recycelt werden kann.

Professionelles Recycling von Isopropanol

---

Dieser Artikel liefert Argumente für das Drucken, ist aber sehr stark auf einen bestimmten Werkstoff und einen bestimmten Drucker ausgerichtet.

Additive Fertigung von Aufbissschienen

---

Dieser Artikel leifert Argumente für die Entscheidung zum Druken oder Fräsen je nach Prothetik und Werkstoff:

Fachartikel zum Thema "Fräsen oder Drucken

---