Werkstoffe

Werkstoffe hinterfragt und kritisch beleuchtet

Sintermetalle: Eine gute Alternative zum Guss?

31.03.2016
aktualisiert am: 11.04.2016

Sintern ist das klassische Herstellungsverfahren zur Verarbeitung von Keramiken. Aber auch bei Metallen werden Sinterprozesse angewendet, wenn Legierungen nicht anderweitig verarbeitbar sind; als Beispiele werden Legierungen genannt, die eine Unlöslichkeit im flüssigen Zustand oder Seigerungen beim Erstarren aufweisen.

Definition Sintern

Sintern ist ein temperaturabhängiges Verfahren zur Verfestigung von Werkstoffen, aus deren Pulver bei Zimmertemperatur ein Werkstück geformt wurde. Durch Diffusionsund Rekristallisationsvorgänge entsteht dabei ein neues Gefüge. Dabei kommt es zu einer Volumenschrumpfung, da sich diese Presskörper verdichten, weil Porenhohlräume aufgefüllt werden. Die Sintertemperaturen liegen in der Regel unterhalb der Schmelztemperaturen (= Festphasensintern), um die Formstabilität des Werkstückes zu erhalten. In der dentalen Technologie finden nun auch edelmetallfreie Legierungen auf Kobalt-Chrom-Basis (CoCr) als Sinterwerkstoffe Einzug in die digitalen Verarbeitungsprozesse. Grundsätzlich haben sich CoCr-Legierungen klinisch bewährt; die guten bis sehr guten Passungen von Einstückgussprothesen zeigen, dass die Gusstechnologie als Goldstandard angesehen werden kann.

Bei der Einführung neuer Technologien sollte immer vorab die Frage gestellt werden: Gibt es tatsächlich eine Verbesserung gegenüber den bereits verwendeten Verfahren, die dem Patienten unter dem Strich Vorteile bringen?

Sinterlegierungen in der Zahnheilkunde

Versuche mit Sinterlegierungen gab es schon in den 1990er-Jahren mit hochgoldhaltigen Werkstoffen, die sich aber klinisch nicht durchgesetzt hatten (DeguSint/Degussa).

Mit der steigenden Anwendung CAD/CAM-gestützter Systeme werden nun auch CoCr-Legierungen als Sinterlegierungen angeboten. Klinische Studien zu diesen Materialien sind nicht vorhanden, obwohl die Werkstoffe seit 2012 im Markt angeboten werden. Auch die werkstoffkundlichen Daten, die sinterspezifisch sind, werden von den Herstellern nur sehr zögerlich bzw. gar nicht preisgegeben.

Derzeit lassen sich wohl zwei Indikations-Klassen unterscheiden:

Klasse 1 (Universalindikation): Materialien mit ähnlichen Festigkeitswerten wie klassische edelmetallfreie Legierungen (EMF) auf CoCr-Basis und somit einer laut Hersteller universellen Indikation: etwa Ceramill Sintron (Amann Girrbach) und Sintermetall (Zirkonzahn). Es wird trocken geschliffen, da bei den in den Bindemitteln eingebetteten Pulvern beim Schleifen keine Hitze entsteht.

Klasse 2 (Beschränkung auf maximal viergliedrige Einheiten): Materialien mit einem geringeren Elastizitätsmodul (unter 200 GPa) und damit eingeschränkter Indikation; so sollen sich die Konstruktionen auf maximal viergliedrige Brücken bzw. 50 mm Gesamtlänge beschränken. Es handelt sich dabei um die vorgesinterten Legierungen Crypton (DeguDent) und inCoris CC (Sirona).

Allen vier Legierungen ist gemeinsam, dass sie nach dem Schleifen unter Argon-Atmosphäre in speziellen Öfen einem mehrstündigen Sinterbrand unterzogen werden müssen.

Prozessabhängige Untersuchungen wie Passgenauigkeitsstudien und Gefügedarstellungen liegen nicht vor. Die meisten werkstoffkundlichen Angaben beschränken sich lediglich auf die typischen Kennwerte der Werkstoffklasse.


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Näheres zum Autor des Fachbeitrages: Prof. Dr. Peter Pospiech