Modellguss

Teil 2

Modellgußeinbettmassen: eine harte Nuß für CAD/CAM

Abb. 1: Kornformen von Quarzsanden: rund (a), kanten-gerundet (b), eckig (c), splittrig (d)
Abb. 1: Kornformen von Quarzsanden: rund (a), kanten-gerundet (b), eckig (c), splittrig (d)

Indizes: Ethylsilikatgebundene Einbettmassen, phosphatgebundene Einbettmassen, thermische Expansion, Speed-Einbettmassen, Arbeitsschritte im Labor, Paßgenauigkeit

Die Indikation des herausnehmbaren Zahnersatzes wird mit Gewißheit auf lange Sicht eine Domäne der Gußtechnik bleiben und damit der Modellguß-Einbettmassen. Während das Autorenteam in Teil 1 der Einbettmassenserie Einblicke in die Historie, Produktion und die Qualitätssicherung im Allgemeinen vermittelte, beschreiben sie in Teil 2 die Eigenschaften von phosphatgebundenen, Speed- und Modellguß-Einbett massen, deren Abbinde- und Aufwärmverhalten, sowie die Verarbeitung im Labor.

Ethylsilikatgebundene Einbettmassen für die Modellgußtechnik spielen heute in Deutschland kaum noch eine Rolle, obwohl sie auf den ersten Blick einige vorteilhafte Eigenschaften aufweisen: Sie sind temperaturbeständiger als phosphatgebundene Einbettmassen und tolerieren höhere Vorwärmtemperaturen bis 1180°C. Durch die fehlende Abbindeexpansion sind sie auch robuster. Sie werden deshalb heute noch oft in warmen Ländern eingesetzt, wo die Temperaturkontrolle der Abbindeexpansion zu aufwändig wäre. Allerdings benötigen sie auch einen robusten Ofen, da die Binderflüssigkeit Alkohol und Salzsäure enthält. Die entstehenden Dämpfe und Gase sind äußerst aggressiv und greifen die Heizwicklungen moderner, faserstoffisolierter, elektrisch beheizter Öfen an. Weitere Nachteile liegen in der Verarbeitung: Eine Expansionssteuerung ist nicht möglich. Der angesetzte Binder muß vor Verwendung zunächst 12-24 h abstehen. Die Lagerung der angesetzten Lösung muß dann im Kühlschrank erfolgen, weil bei Raumtemperatur die Hydrolyse beschleunigt abläuft und die angesetzte Binderflüssigkeit schnell vollständig geliert. Aber auch bei entsprechender Lagerung ist der angesetzte Binder zeitlich nur sehr begrenzt haltbar.

  • Abb. 2: ANWENDUNGSBEREICHE VON MODELLGUSSEINBETTMASSEN

  • Abb. 2: ANWENDUNGSBEREICHE VON MODELLGUSSEINBETTMASSEN


Feineinbettmassen (z.B. RK 3, Dentaurum) werden im Modellgußbereich in Verbindung mit reversiblen Hydrokolloid-Dubliermassen zur Erzielung besonders feiner, glatter Oberflächen eingesetzt. Der Bindemechanismus von handelsüblichen Feineinbettmassen basiert meistens auf Wasserglas. Die Aushärtung erfolgt durch Bildung von Kieselsäuregel durch Ansäuern beim Überbetten der Feineinbettmasse mit der Haupteinbettmasse. Dieser Mechanismus kann nur effektiv ablaufen, wenn die Feineinbettmasse noch feucht und damit reaktiv ist. Sonst entstehen Oberflächenfehler, weil die Feineinbettmasse durch unzureichende Abbindung nicht die erforderliche Festigkeit erlangen kann für das Aufheizen und Giessen. Weiterentwickelte Feineinbettmassen enthalten zusätzlich ein Kornfeinungsmittel, das die Gefügestruktur beim Guß verbessert und zu einer Optimierung der mechanischen Eigenschaften führt (rk Dur, Dentaurum). Bei Verwendung von Silikondubliermassen (z.B. rema®-Sil, ecosil, Dentaurum) sind die Feineinbettmassen zur Verbesserung der Oberflächenglätte nicht mehr erforderlich. Dementsprechend ist ihre Bedeutung zumindest im Inland stark zurückgegangen.

Phosphatgebundene Einbettmassen

Die überwiegende Zahl der Modellguß-Einbettmassen sind phosphatgebunden. Sie bestehen zu etwa 80-85% aus verschiedenen SiO2-Modifikationen (Quarz, Cristobalit, Quarzgut). Art und Gehalt der Quarzsande bestimmen wesentliche Eigenschaften einer Modellguß-Einbettmasse, z.B. die thermische Expansion. Im Vergleich zur Kronen- und Brücken-Technik ist die erforderliche Expansion für herausnehmbaren Zahnersatz aus CoCr-Legierungen durch die andere Gußtechnik (auf das Einbettmassemodell) geringer. Deshalb haben Modellgußeinbettmassen eine geringere Gesamtexpansion und andere Gehalte an verschieden expandierenden Quarzmodifikationen (Quarzgut thermisch gering, Quarz hoch, Cristobalit sehr hoch expandierend). Wie bei allen Einbettmassen ist ein ausgewogenes Verhältnis von gröberen und feineren Quarzsandpartikeln erforderlich, um eine ausreichende Rißbeständigkeit beim Aufheizen und eine feine Oberflächengüte zu erreichen. Auch die Kornform ist für Stabilität, Oberflächenglätte und Verarbeitungskonsistenz wesentlich. Abb. 1 a –d zeigt die verschiedenen Kornformen von rund bis eckig.
Der Binderanteil, bestehend aus Magnesiumoxid (MgO) und Monoammonium-Phosphat (MAP), beträgt 15-20%, wobei das Verhältnis MAP zu MGO annähernd 1:1 beträgt. Ein erhöhter MgO-Gehalt verkürzt die Abbindezeit und erhöht die Abbindetemperatur. Ein höherer MAP-Anteil verlängert die Abbindezeit und erhöht die Fließfähigkeit. Gleichzeitig wird die Abbindeexpansion erhöht. Bei der Dublierung mit Hydrokolloiden besteht bei zu hohem MAP-Anteil die Gefahr von Filmbildungen in der Dublierform. Insgesamt beeinflussen die Binderkomponenten und ihre Gehalte dominant die Eigenschaften und den verfügbaren Spielraum für Toleranzen.

  • Abb. 4: dreidimensionales Expansionsverhalten eines Einbettmasse-Modells (schematisch)
  • Abb. 5: Modellguß, unzureichende Passung durch zu geringe Expansion
  • Abb. 4: dreidimensionales Expansionsverhalten eines Einbettmasse-Modells (schematisch)
  • Abb. 5: Modellguß, unzureichende Passung durch zu geringe Expansion

  • Abb. 6: Modellguß, unzureichende Passung durch zu hohe Expansion
  • Abb. 7: Modellguß, gute Passung durch optimale Expansion
  • Abb. 6: Modellguß, unzureichende Passung durch zu hohe Expansion
  • Abb. 7: Modellguß, gute Passung durch optimale Expansion

  • Abb. 8: exakte Expansionssteuerung durch Zahnkranzliquid
  • Abb. 8: exakte Expansionssteuerung durch Zahnkranzliquid

Speed-Einbettmassen

Speed-Einbettmassen im Modellgußbereich sind grundsätzlich vergleichbar mit den entsprechenden konventionellen phosphatgebundenen Einbettmassen, unterliegen aber einer höheren Beanspruchung, z.B. durch Expansion, Dampfdruck und Spannungen. Die Anmischflüssigkeit wird deshalb oft höher konzentriert (mehr SiO2-Gehalt), dadurch wird die Einbettmasse stabiler, aber auch härter.
Auch der Anteil der Binderkomponenten Magnesium-Oxid (MgO) und Monoammonium-Phosphat (MAP) kann zur Erhöhung der Stabilität genutzt werden (1). Je feiner die Füllstoffe, um so mehr MAP ist erforderlich zur Bindung und zur Erlangung einer ausreichenden Temperaturschockbeständigkeit.
Eine Reduzierung des Cristobalitgehalts führt ebenfalls zu mehr thermischer Stabilität, aber auch zu weniger thermischer Expansion. Dies kann in bestimmten Grenzen durch Zusätze von MgO (nichtaktiv), Al2O3 und/oder ZrO2 kompensiert werden.
Eine höhere Porosität macht die Speed-Einbettmassen gasdurchlässiger, um den höheren Dampfdruck besser abbauen zu können. Auch das Anschleifen des Muffelbodens erhöht die Gasdurchlässigkeit und Porosität und darf, wenn es Bestandteil der Gebrauchsanweisung ist, nicht ignoriert werden.

Zahntechnische Aspekte

Nach wie vor sind Modellguß-Einbettmassen (Abb. 2) unersetzbarer Bestandteil moderner herausnehmbarer Prothetik, und die zahntechnische Wachsmodellation auf dem Einbettmassenmodell ist in ihrer Präzision bislang unerreicht. Versuche, die komplizierten Modellgußstrukturen über das direkte Gußverfahren mittels sogenannter Lichtwachse zu erstellen, konnten sich aus praktischen Gründen nicht durchsetzen. Ebensowenig erscheint es aus zahntechnischer Sicht sinnvoll, solche Strukturen über CAD/CAM-Verfahren umzusetzen.

Arbeitsschritte im Labor

Modellguß-Einbettmassen unterscheiden sich in erster Linie von Einbettmassen für die Kronen- und Brückentechnik durch die Notwendigkeit der Modellationsarbeit auf einem dublierten Einbettmassenmodell. Dies bedeutet, daß

  • Abb. 8: exakte Expansionssteuerung durch Zahnkranzliquid

  • Abb. 8: exakte Expansionssteuerung durch Zahnkranzliquid
Dublierverhalten und Modellhärte eine zusätzliche Bedeutung haben. Im Modellguß-Bereich werden fast ausschließlich CoCr-Legierungen verwendet, so daß die benötigte Expansion der Einbettmassen auf diese Legierungsgruppe angepaßt werden kann.

Ausgangsbasis und entscheidend für die nötige Paßgenauigkeit ist die Qualität des dublierten Modells. Die zwei gängigen Möglichkeiten, ein Duplikatmodell zu erstellen, werden entweder mit Hilfe von Dubliergelen (4) auf Agar-Basis oder mit additionsvernetzten Silikonen umgesetzt.

Beim Einsatz von Dubliergelen muß auf eine zügige Aushärtung der Modellguß-Einbettmasse geachtet werden. Dadurch wird eine oberflächliche Störung des Abbindeverhaltens durch übermäßige Wasseraufnahme aus dem Dubliermaterial (Filmbildung) vermieden. Der Zahntechniker sollte deshalb sehr gut auf die Angaben zu Verarbeitungstemperaturen sowohl der angemischten Masse als auch des Dubliergels in den Gebrauchsanweisungen achten. Die Gel-Dublierung erfordert ein anschließendes Härten des Modells, da andernfalls die Modelloberfläche für die Modellationsarbeit zu weich ist. Bei Verwendung von Dubliersilikon muß im Regelfall vor dem Einfüllen der Einbettmasse die mehr oder weniger stark hydrophobe Silikonform mit einem geeigneten Silikonentspannungsmittel behandelt werden.

Das Einbettmassen-Modell muß eine ausreichende Kantenfestigkeit und eine glatte, blasenfreie Oberfläche aufweisen. Hier ist der Zahntechniker gefordert, der beim Anmischen des Materials auf die exakte Einhaltung der Gebrauchsanweisung hinsichtlich Anmischverhältnis, Temperaturen und Mischzeit zu achten hat. Ein Vakuum-Anmischgerät, das mit einer geeigneten Rührflügelgeometrie und Rührgeschwindigkeit das Pulver – Flüssigkeitsgemisch zu einer homogenen, blasenfreien Konsistenz aufbereitet, erleichtert die weitere Arbeit. Auch beim Befüllen der Dublierhohlform werden häufig Fehler gemacht: Geringe Vibration und zügiges Befüllen verhindern ein Entmischen und vermeiden den negativen Effekt der Bläschenbildung. Eine Druckeinbettung sollte nur angewendet werden, wenn dies ausdrücklich in der Gebrauchsanweisung genannt wird. Das Ziel ist erreicht, wenn das Einbettmassenmodell eine identische Oberflächengüte zum Meistermodell aus Gips hat.

Beim Modellieren erleichtert eine gute Durchtrocknung des Modells die Modellationsarbeit und verhindert das Abheben von Wachsprofilen. Die Dimensionen der Modellguß-Strukturen erfordern eine hohe Stabilität der Einbettmasse sowohl beim Vorwärmprozeß als auch beim Guß. Da im Modellguß generell ohne metallische Muffelringe gearbeitet wird, muß besonders beim Schnellgußverfahren auf höchste Chargenreproduzierbarkeit seitens des Herstellers geachtet werden. Wie im ersten Teil beschrieben, kann dies nur durch eine gute Auswahl der Rohmaterialien und vollautomatisch gesteuerte Produktionsanlagen gewährleistet werden.

Ein nicht ganz zu vernachlässigender Aspekt bei der Bewertung einer Modellguß-Einbettmasse ist das Ausbettverhalten nach dem Guß. Häufig wird fälschlicherweise durch Hammerschläge auf den Gußkegel die Einbettmasse entfernt. Hierdurch werden aber Spannungen im
  • Abb. 9: Modellguß (remanium GM 380+), abgestrahlter, glatter Guß

  • Abb. 9: Modellguß (remanium GM 380+), abgestrahlter, glatter Guß
Objekt erzeugt, die sich durch Verzüge sowohl auf die großen Verbinder als auch auf grazile Klammerstrukturen auswirken. Je leichter sich die Einbettmasse vom Objekt entfernen läßt, desto weniger kritisch und fehleranfällig ist deshalb der Ausbettvorgang (Abb. 3).

Was beeinflußt die Paßgenauigkeit?

Beim Aufpassen des Modellgußgerüstes auf das Meistermodell kommt der entscheidende Qualitätsvorteil einer guten Modellguß-Einbettmasse zum Tragen. Bei optimalem Zusammenspiel zwischen Material und Verarbeitungstechnik zeigt auch ein sehr komplizierter Modellguß bis in kleinste Details hervorragende Paßgenauigkeit.

  • Abb. 10: Korngrößenverteilung und Modellglätte, schematisch: nicht angepaßt (a, b), optimiert (c)

  • Abb. 10: Korngrößenverteilung und Modellglätte, schematisch: nicht angepaßt (a, b), optimiert (c)
Der Zahntechniker steht allerdings häufig schon bei leichten Paßungenauigkeiten vor der Frage: Ist das Objekt zu groß, zu klein oder doch verzogen? Dieses komplexe Thema erfordert viel Erfahrung und kann hier nur angerissen werden. An einem Beispiel wird gezeigt, wie sich bei der geforderten Passung in vertikaler und horizontaler Ausdehnung eine zu große bzw. zu geringe Expansion der Einbettmasse auswirkt. Wie an einer schematischen Schnittdarstellung durch ein Modell zu sehen ist (Abb. 4), durchläuft das Einbettmasse-Modell eine dreidimensionale Expansion. Dabei ist es außerdem wichtig, daß diese Expansion nicht von dem umgebenden Dubliermaterial behindert wird. Sehr weiche Dubliersilikone mit einer Shorehärte um 10 (z.B. rema® sil – Dentaurum) bieten hier den geringsten Widerstand. Verzüge in Modellgußgerüsten sind häufig aufgrund von eingeschränkter Expansion in den Dubliermassen oder auch von falschem Reponieren des Dubliermaterials in die Dublierküvette zu erkennen. Wenn eine zu geringe Expansion der Einbettmasse vorliegt, wirkt sich dies beim Gußobjekt besonders durch einen mehr oder weniger abstehenden großen Verbinder aus.

Auflagen sind hier durchaus in der richtigen Höhe, die Gesamtpassung ist besonders an den Klammern oder Geschiebeflächen zu stramm (Abb. 5). Bei einer zu großen Expansion des Modells liegt zwar die Basis auf, die Auflagen stehen jedoch ab. Die gesamte Arbeit wackelt etwas auf dem Modell (Abb. 6). Die Beurteilung der Expansionsverhältnisse kann also leichter über die vertikale Expansion als über die horizontale Expansion gesehen werden. Eine hohe Paßgenauigkeit (Abb. 7) wird immer durch die richtige Konzentration der Anmischflüssigkeit beeinflußt, die in der Regel vom Hersteller schon gebrauchsfertig angeliefert wird. Es besteht außerdem die Möglichkeit, über ein Anmischflüssigkeitskonzentrat (z.B. Power Liquid, Dentaurum) die für individuelle Bedürfnisse beste Expansion zu erhalten. Nicht ungewöhnlich ist in diesem Zusammenhang eine Spezialtechnik, die eine noch höhere Paßgenauigkeit bei Geschiebearbeiten ermöglicht: hierbei wird über unterschiedliche Konzentrationen der Anmischflüssigkeit zuerst der Zahnkranz mit höherer Expansion (Zahnkranz – Expansionsliquid) und darüber der Rest des Modells mit etwas niedrigerer Expansion erstellt (Abb. 8).

Oberflächenglätte

Entscheidend für die Beurteilung ist das Endergebnis – also der abgestrahlte Guß (Abb. 9). Um eine glatte Oberfläche zu erreichen, müssen einige Kriterien erfüllt sein:

  • Die Kornstruktur der Einbettmasse (Verhältnis von Korngrößen und -Formen) muß eine möglichst glatte Modelloberfläche ermöglichen.
  • Die Einbettmasse muß so temperaturstabil sein, daß sie nicht beim Vorwärmeprozeß oder von der einschießenden Schmelze angegriffen wird.
  • Bei Geldublierungen muß die Einbettmasse zügig abbinden, um die Feuchtigkeitsaufnahme zu minimieren.

Die Glätte eines Modells ist nicht allein von einer Feinkörnigkeit der Einbettmasse abhängig, sondern von der Kornverteilung (Abb. 10 a–c). Grundsätzlich sind aber heutige moderne Einbettmassen feinkörniger aufgebaut als dies früher der Fall war.

Damit ist auch eine sämigere Konsistenz und ein besseres Fließverhalten verbunden, das beim Ausgießen der Dublierformen eine Rolle spielt. Kanten werden sauberer abgebildet, ein Vorteil bei gefrästen Geschiebearbeiten (Abb. 11).

  • Abb. 11: Detail einer Geschiebefläche auf dem Modell

  • Abb. 11: Detail einer Geschiebefläche auf dem Modell

Neuere Entwicklungen

Modellgusseinbettmassen werden nicht nur nach wie vor in den Labors verwendet, sondern sie werden auch nach wie vor weiterentwickelt. Zwei aktuelle Beispiele hierzu sollen nachfolgend kurz vorgestellt werden:

rema® dynamic S

Die neue Einbettmasse rema® dynamic S (S für speed) beinhaltet die Vorzüge der bekannten Einbettmassen rema® dynamic und rema® dynamic top speed und unterscheidet sich in der Anwendung nicht von diesen. Die Einfärbung in türkis wurde von der rema® dynamic übernommen. Wie schon die rema® dynamic top speed ist die neue Einbettmasse in vollem Umfang geeignet für die Schnellaufheizung (Speed-Verfahren). Die Anwendung der Masse ist besonders praxisgerecht, da die Modellherstellung immer gleich erfolgt und so nicht schon bei der Modellerstellung auf die spätere Vorwärmevariante geachtet werden muß.

  • Abb. 12: Kombi-Prothese (remanium® GM 800+) auf dem Modell, Guß mit rema® Dynamic S (a), Detail-Ansicht (b)

  • Abb. 12: Kombi-Prothese (remanium® GM 800+) auf dem Modell, Guß mit rema® Dynamic S (a), Detail-Ansicht (b)
Das bedeutet volle Flexibilität in der Art der Vorwärmung, egal ob Speedbetrieb, reduzierte Schnellvorwärmung ab 600°C oder konventionelle Vorwärmung. Das Dublierverhalten ist bei Silikon-und Geldublierung gleichermaßen ausgezeichnet. Hohe Kantenstabilität und Glätte sowie ein abgestimmtes Expansionsverhalten führen zu einer hervorragenden Paßgenauigkeit auch bei komplizierten Gerüsten und prädestinieren diese Einbettmasse damit auch für die Kombinationsprothetik (Abb. 12a, b).

rema® Exakt F

Die neue rema® Exakt F zeigt, daß auch seit vielen Jahren bewährte und geschätzte Einbettmassen-Klassiker noch ein Verbesserungspotential haben. Die rema® Exakt F hat die bisherigen Vorteile der rema® Exakt Einbettmasse behalten, nämlich die robuste, einfache Verarbeitung, kombiniert mit perfekt passenden Güssen in allen Bereichen durch sehr hohe Paßgenauigkeit. Durch die neue feinere Körnung

  • Abb. 13: Wachsmodellation auf dem Einbettmassenmodell (rema® Exakt F)

  • Abb. 13: Wachsmodellation auf dem Einbettmassenmodell (rema® Exakt F)
(Das „F“ im Namen steht für „fein“) und verbesserte Verarbeitungseigenschaften. Der Anwender schätzt die angenehme Konsistenz der angemischten Einbettmasse und die ausreichende Verarbeitungszeit. Nach dem Guß fällt das besonders gute, weiche Ausbettverhalten und das leichte Abstrahlen angenehm auf. rema® Exakt F ergänzt den Klassiker rema® Exakt, der weiter im Lieferprogramm des Herstellers bleibt (Abb. 13).

weiterlesen
Näheres zum Autor des Fachbeitrages: J. Lindigkeit - Th. Schneiderbanger - P. Ohnmacht

Bilder soweit nicht anders deklariert: J. Lindigkeit , Th. Schneiderbanger , P. Ohnmacht


Die Novemberausgabe ist erschienen

Die aktuelle Ausgabe:

Besuchen Sie uns doch mal auf unserer Facebookseite! Wir freuen uns über jeden Like und sind gespannt auf Anregungen, Kommentare, Kritik und Ideen für neue Themen!

Hier geht's direkt zur Seite