Fügetechnologien


Lasereinsatz in der Zahntechnik


„Die Sache ist doch längst durch!“ – treffender wie ein auf dieses Thema angesprochener Zahntechnikermeister kann man den Einsatz des Lasers in der Zahntechnik nicht beschreiben. Anders als bei den Zahnärztinnen und Zahnärzten, die die zahntechnischen Arbeiten in Auftrag geben und sich bezüglich des Einsatzes von monochromatischem Licht in der Mundhöhle definitiv noch keine einheitliche Meinung gebildet haben, ist Laserlicht in der Zahntechnik bereits Routine. Dies geschieht ebenso gelassen wie unspektakulär und öffnet dem Zahntechnikerhandwerk neue Dimensionen der Präzision, Vorhersagbarkeit und Dauerhaftigkeit von Werkstoffverbindungen, welche früher – ohne Laser – nicht möglich gewesen wären. Der folgende Beitrag gibt einen Überblick über Einsatzgebiete, Prinzip und Formen des Laserschweißens.

Intentionen für den Lasereinsatz

„Wir Zahntechniker müssen Probleme viel zu oft unter dem Deckmantel der Lotrolle beheben“, mit diesem Zitat des Zahntechnikermeisters Andreas Hoffmann ist bereits Vieles gesagt, was die Motivation der Zahntechniker, „neue Wege der Verbindung“ (von Werkstoffen) zu suchen, erklärt.

Nicht nur das durchaus diffizile Handling besagter Lotrolle und die Vielzahl damit verbundener Komplikationen, sondern auch die möglichen Zahnersatzunverträglichkeiten und mitunter auch allergieformen Erkrankungen haben dazu beigetragen, dass die Zahntechniker neue Methoden der Fügetechnik ersehnten, um komplett auf die Lotrolle verzichten zu können. „Erst durch den Einsatz eines Laserschweißgerätes ist die Fügetechnik in der Zahntechnik salonfähig geworden.“, sei Zahntechnikermeister Hoffmann ein zweites Mal zitiert.

Ersteinsätze des Laserschweißens

Die Schwierigkeiten, Titan als dentalen Werkstoff zu fügen, waren der Auslöser für den Einsatz der Laserschweißtechnologie in der Zahntechnik. Titan als Werkstoff, z. B. als Suprakonstruktion auf Implantaten, aber auch auf natürlichen Zähnen, bearbeiten zu können, war und ist jedoch aufgrund der materialspezifischen Eigenschaften schwierig, aufgrund der ausgezeichneten Verträglichkeit dieses Stoffes aber ebenso attraktiv.

Nach den ersten Erfolgen in der Fügetechnik von Titanarbeiten war der darauf einsetzende „Flächenbrand“ nicht mehr aufzuhalten: Da sich diese erfolgreiche Technik auch für die lotfreie Verbindung anderer dentaler Metalle anbot, haben sich Laserschweißgeräte in der dentalen Fügetechnik voll etabliert.

Vorgehen beim Laserschweißen

Prinzip

Die in der Zahntechnik eingesetzten Laser arbeiten im Impulsbetrieb, d. h., der Laserblitz wirkt nur einige Millisekunden auf das Metall ein. Viele Schweißpunkte – in einer Reihe überlappt angeordnet – ergeben in ihrer Gesamtheit die „Schweißnaht“.

Um die Schweißstelle vor Oxidation zu schützen, wird diese ständig mit hochreinem Argon(gas) umspült. Allein der Einsatz des Edelgases bedingt einen „geschlossenen Raum“, d. h., die Laserschweißung findet in einem kleinen Schweißraum statt, der extra für diesen Vorgang im Gerät eingerichtet ist.

Das Werkstück wird im geschlossenen Schweißraum in den durch eine Hilfsleuchte und ein Fadenkreuz markierten Brennpunkt des Gerätes gebracht. Der Vorgang des Schweißens wird durch ein Stereomikroskop kontrolliert. Der Schweißimpuls wird durch einen Fußschalter ausgelöst.

Einflussfaktoren

Beim Schweißen muss beachtet werden, dass die Schweißenergie dem Werkstück alleine durch den Laserstrahl zugeführt wird, wobei nur die Energie, welche vom Metall absorbiert wird, zur Aufheizung führt, während der reflektierte Teil für den Schweißvorgang verloren geht. Dementsprechend sind einerseits die Zeit der Einwirkung und der Durchmesser und die Überlappung des Laserstrahls wichtige Parameter beim Schweißen, andererseits muss die Wärmeleitfähigkeit des Metalls beachtet werden. Vor dem Schweißen wird das Werkstück aufgeraut (mattiert).

Verschiedene Formen des Laserschweißens

Stumpf-Schweißen

Beim Stumpf-Schweißen werden zwei Werkstoffe ohne Schweißzusatzstoff durch Aneinanderreihen von einzelnen Punkten stumpf aneinandergeschweißt (Abb. 1a-c). Eine typische Anwendung ist die Verbindung des Transversalbandes an den Prothesensattel in der Teilprothetik. Der Spalt beträgt weniger als 0,1 mm und die Schweißpunkte überlappen sich zu 80 %.

Tief-Schweißen

Die Schweißnaht bildet sich häufig nur an der Oberfläche. Wird mit höherer Energie gearbeitet, um tiefer in das Werkstück einzudringen (Tief-Schweißen), so bildet sich eine mit Plasma gefüllte Dampfkapillare (Abb. 2a u. b). Dies birgt jedoch die Gefahr der Riss- und Lunkerbildung in und am Rande der Naht.

  • Abb. 1a-c: Beim Stumpf-Schweißen werden zwei Werkstoffe ohne Schweißzusatzwerkstoff durch Aneinanderreihen von einzelnen Punkten stumpf aneinander geschweißt. a) Beispiel Transversalband Oberkiefer. b-c) Spalt weniger als 0,1 mm, Schweißpunkte 80 % überlappend.
  • Abb. 2a u. b: Tief-Schweißen.
  • Abb. 1a-c: Beim Stumpf-Schweißen werden zwei Werkstoffe ohne Schweißzusatzwerkstoff durch Aneinanderreihen von einzelnen Punkten stumpf aneinander geschweißt. a) Beispiel Transversalband Oberkiefer. b-c) Spalt weniger als 0,1 mm, Schweißpunkte 80 % überlappend.
  • Abb. 2a u. b: Tief-Schweißen.

  • Abb. 3a u. b: V-Naht: Unter Zuführung von Schweißdraht wird der Spalt in mehreren Lagen von innen nach außen aufgeschweißt.
  • Abb. 4: X-Naht: Unter Zuführung von Schweißdraht wird der Spalt in mehreren Lagen von beiden Seiten aufgeschweißt.
  • Abb. 3a u. b: V-Naht: Unter Zuführung von Schweißdraht wird der Spalt in mehreren Lagen von innen nach außen aufgeschweißt.
  • Abb. 4: X-Naht: Unter Zuführung von Schweißdraht wird der Spalt in mehreren Lagen von beiden Seiten aufgeschweißt.

Nahttechniken

Folgende Laserschweißnähte sind in der Zahntechnik üblich:

  • V-Naht: Unter Zuführung von Schweißdraht wird der Spalt in mehreren Lagen von innen nach außen aufgeschweißt (Abb. 3a u. b).
  • X-Naht: Unter Zuführung von Schweißdraht wird der Spalt in mehreren Lagen von beiden Seiten aufgeschweißt (Abb. 4).

Weitere Anwendungen des Laserschweißens in der Zahntechnik

Eine ganze Reihe weiterer Anwendungsmöglichkeiten für Laserschweißen in der Zahntechnik ist im Folgenden aufgezählt und teilweise anhand von Abbildungen illustriert:

  • Kronenrandverlängerung (Abb. 5a u. b)
  • Aufschweißen von Kontaktpunkten
  • Kronenreparatur – Beseitigung von Gusslunkern
  • Fügen von kieferorthopädischen Konstruktionen
  • Aufschweißen von Brückengliedern an Kronengerüste
  • Verschweißen von Modellgussverbindungen
  • Befestigen erneuerter Kronen an partiellen Prothesen ohne Beschädigung des Kunststoffes
  • Erweiterung partieller Prothesen
  • Reparatur von Klammern/Erneuerung verloren gegangener Klammern an Modellgussprothesen ohne Beschädigung der partiellen Prothese
  • Reparaturschweißen frakturierter Sättel von partiellen Prothesen
  • Schweißen von getrennten Gerüsten, die bei der Gerüstanprobe nicht exakt passten (Abb. 6a u. b)
  • Verschweißen von Galvanokronen mit Gussbrückengliedern
  • Einpassen von Titanstegsegmenten von Dolder-Stegen (Implantatprothetik)
  • Einschweißen neuer Gewindeeinsätze bei defekten Transversalverschraubungen
  • Polierschweißen, zum Glätten und Glänzen einer Metalloberfläche

Anhand von zwei Fallbeispielen ist der Einsatz des Lasers in der Zahntechnik in Abb. 7a-f und Abb. 8a-h näher erläutert.

  • Abb. 5a u. b: Kronenrandverlängerung.
  • Abb. 6a u. b: Trennen und Schweißen einer diagonalen Kronen-/Brückentrennung.
  • Abb. 5a u. b: Kronenrandverlängerung.
  • Abb. 6a u. b: Trennen und Schweißen einer diagonalen Kronen-/Brückentrennung.

  • Abb. 7a-f: Lasertechnik im Rahmen zahnärztlicher Implantation.
  • Abb. 7a-f: Lasertechnik im Rahmen zahnärztlicher Implantation.
  • Abb. 7a-f: Lasertechnik im Rahmen zahnärztlicher Implantation.
  • Abb. 7a-f: Lasertechnik im Rahmen zahnärztlicher Implantation.

  • Abb. 8a-h: Reparatur einer weitspannigen, rein implantatgetragenen Brücke.
  • Abb. 8a-h: Reparatur einer weitspannigen, rein implantatgetragenen Brücke.
  • Abb. 8a-h: Reparatur einer weitspannigen, rein implantatgetragenen Brücke.
  • Abb. 8a-h: Reparatur einer weitspannigen, rein implantatgetragenen Brücke.

  • Abb. 8a-h: Reparatur einer weitspannigen, rein implantatgetragenen Brücke.
  • Abb. 8a-h: Reparatur einer weitspannigen, rein implantatgetragenen Brücke.

Zusammenfassung

Der praktische Umgang mit der Laserschweißtechnik muss von Zahntechnikerinnen und Zahntechnikern handwerklich erlernt und praktisch geübt werden. Mit der Laserschweißtechnik können passgenaue, zugfeste, lunker- und rissfreie Verbindungen erreicht werden. Auch bei Laserschweißungen sind Schweißzusatzwerkstoffe zum Erzielen idealer Verbindungen oft nicht entbehrlich.

Hinweis: Beachten Sie auch unseren Abrechnungstipp unter der Rubrik Abrechnungs-Tipp mit dem Thema „Löten oder Lasern: Was ist abrechenbar?“

Neue Schweißtechniken und Geräte in der Zahntechnik

Phaser (Kontaktschweißen)

Bei den Phaser-Geräten handelt es sich um sogenannte Mikrolichtbogen-Impulsschweißgeräte. Anders als bei Lasergeräten, die die Schweißenergie durch gebündeltes (Laser-)Licht bereitstellen, arbeitet der Phaser mit Strom. Dieser Strom erzeugt einen Mikrolichtbogen, der dann als Impuls für die Dauer von 3 bis 40 Millisekunden (je nach gewähltem Programm) auf die Schweißstelle einwirkt. Der wesentliche Unterschied zwischen den Gerätetypen liegt also darin, dass der Laser die Schweißenergie mit Licht, der Phaser hingegen die Energie mit Strom auf den Punkt, sprich auf das Werkstück, bringt. Wobei für die Legierung letztlich unerheblich ist, ob sie durch Licht oder Strom zum Schmelzen gebracht wird.

Ursprünglich entwickelt, um mithilfe der – im Vergleich zu Lasergeräten – erheblich preisgünstigeren Mikrolichtbogen-Technologie zahntechnisches Schweißen einem großen Anwenderkreis zugänglich zu machen, hat sich das Phaser-Schweißen als dentale Fügetechnik mittlerweile weltweit durchgesetzt.

Vorgehen

Die zu fügenden Werkstücke werden verschweißt, indem man das eine Teil mit der Plusklemme (schwarzes Kabel) und das andere Teil mit der Minusklemme (rotes Kabel) verbindet. Wenn beide Teile angeschlossen sind, werden sie so gehalten, dass sie sich an der gewünschten Schweißstelle berühren. Anschließend wird mit dem Fußschalter ein Stromimpuls ausgelöst, der die beiden Teile an der Berührungsstelle miteinander verschweißt. Durch eine Wolframelektrode kann Schweißdraht an Schweißstelle zugeführt und erhitzt werden. Um ein Verbrennen oder Verdampfen der Materialien zu verhindern, wird die Schweißstelle durch eine Düse mit Argon geflutet. Die Schweißstelle beobachtet der Zahntechniker durch ein handelsübliches Stereomikroskop, das in jedem Dentallabor vorhanden sein sollte. Um ein Verblitzen des Auges zu verhindern, wird beim Auslösen des Schweißvorganges eine Blende vor der Optik in Sekundenbruchteilen geschlossen.

  • Abb. 9: Aufschweißen eines Kontaktpunktes.
  • Abb. 10: Kronenreparatur/Gusslunker.
  • Abb. 9: Aufschweißen eines Kontaktpunktes.
  • Abb. 10: Kronenreparatur/Gusslunker.

  • Abb. 11: Verschweißen einer Modellgussverbindung.
  • Abb. 12: Kronenerneuerung an einer partiellen Prothese ohne Beschädigung des Kunststoffes.
  • Abb. 11: Verschweißen einer Modellgussverbindung.
  • Abb. 12: Kronenerneuerung an einer partiellen Prothese ohne Beschädigung des Kunststoffes.

  • Abb. 13: Erweiterung einer partiellen Prothese.
  • Abb. 13: Erweiterung einer partiellen Prothese.

 

Anwendungsgebiete

  • alle zahntechnischen Neuanfertigungen oder Reparaturen (Anwendungsbeispiele Abb. 9-13).
  • alle Dental-Legierungen und Monometalle (Titan)
  • auch unterschiedliche Legierungen (Hybrid, z. B. „Gold an Stahl“)
  • viele Schweißaufgaben an kieferorthopädischen Geräten

Hinweis: Der Beitrag stammt aus dem Buch „Laserzahnheilkunde. Ein Arbeitsbuch für die tägliche Praxis – vom ersten Interesse bis zur Integration“ von Georg Bach, unter Mitarbeit von Axel Donges, Tobias Meyer und Christian Müller. 2. überarbeitete Auflage und erweiterte Auflage 2014, Spitta Verlag GmbH & Co. KG, Balingen. Mehr Informationen und Bestellung unter www.spitta.de/shop oder unter Tel.: 07433 952-0.

Bildnachweis für alle außer Abb. 8a1-8h2: © Andreas Hoffmann

Näheres zum Autor des Fachbeitrages: Dr. Georg Bach - ZTM Christian Müller

Bilder soweit nicht anders deklariert: Dr. Georg Bach , ZTM Christian Müller