KMU-innovativ Direktbearbeitung von Zahnersatz aus hochfester Keramik durch Wasserstrahlfräsen (dentalJET)

Problemstellung
Zahnersatz aus hochfester und körperverträglicher Zirkonkeramik gilt als Königslösung für den Patienten. Allerdings sind die Kosten für diese Art von Zahnersatz hoch. Bisher können Dentalkeramiken nur durch einen hohen Aufwand und in vielen Einzelschritten hergestellt werden. Dazu wird zunächst ein kreideähnliches, keramisches Ausgangsmaterial durch einen maschinellen Fräsprozess unter hohem Werkzeugverschleiß in die Form des zu ersetzenden Zahns gebracht. Eine potenzielle Fehleranfälligkeit bei diesem manuellen Verfahren liegt darin, dass die Keramik nach der Herstellung im sogenannten Sinterverfahren verfestigt wird und dadurch in seiner Größe schrumpft. Mit dem Wasserstrahlfräsen hingegen können Keramiken direkt und mit weniger Werkzeugverschleiß bearbeitet werden. Aktuell gibt es noch keinen gesamtheitlichen Prozess des Wasserstrahlfräsens in der Dentaltechnik. Herausforderungen hierbei sind die Härte der Keramik und die ästhetischen Feinheiten, welche mit dem Wasserstrahl in den Zahn gefräst werden.

Zielsetzung
Ziel des KMU-innovativ Projekts dentalJET ist die Entwicklung eines technologischen Gesamtpakets, bestehend aus Wasserstrahlfräsmaschine, Bearbeitungsprozess und dentaler Keramikmaterialentwicklung, um in zahntechnischen Laboren die Direktbearbeitung von im gebrannten Zustand vorliegenden Dentalkeramiken zu ermöglichen.

Vorgehensweise
Neben der Entwicklung eines neuartigen Maschinensystems für die effiziente Bearbeitung kleiner Dentalwerkstücke wird ein Konzept zur prozesssicheren Anwendung des Wasserstrahlfräsens erarbeitet. Zur präzisen Steuerung der Wasserstrahlfräsmaschine wird eine Software programmiert. Für einen bestmöglichen Bearbeitungsprozess wird zudem das Keramikausgangsmaterial an das Wasserstrahlfräsen angepasst. Ziel ist, unter Berücksichtigung der Kompatibilität mit bereits existierenden Farbsystemen, eine individuelle Anpassung des Zahnersatzes an die umliegenden Zahnbereiche zu erreichen. Zum Ende des Projekts wird das Gesamtpaket zahnmedizinisch bewertet und bei Bedarf optimiert.

Ergebnisse und Anwendungspotenzial
Bei erfolgreicher Umsetzung des Vorhabens ist es zukünftig möglich, Zahnersatz schnell, wirtschaftlich und nachhaltig herzustellen. Für den Patienten reduziert sich die Behandlungszeit und es tritt eine Verbesserung der Patientenversorgung ein. Das Wasserstrahlfräsen lässt sich auf weitere Bereiche übertragen, bei denen ähnlich schwer zu verarbeitende, hochfeste Materialien zum Einsatz kommen. Typische Anwendungsfelder der neuartigen Technologie liegen beispielsweise in der Luft- und Raumfahrt-, der Medizin-, Mikro- und Feinwerktechnik.

• Aixpath GmbH
• H. G. Ridder Automatisierungs-GmbH
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