1 Materialauswahl und grundlegende Unterscheidungen

N. Ilie, U. Lohbauer, M. Rosentritt

Die Vielfalt dentaler Materialien ist enorm und ermöglicht den Anwendern eine optimierte Auswahl auch für spezielle Indikationen. Welches Material für eine klinische Anwendung am besten geeignet erscheint, hängt von einer Vielzahl verschiedenster Kriterien ab. Da für ein erfolgreiches Produkt verschiedene Personengruppen Verantwortung tragen, ergeben sich die Kriterien wiederum aus den unterschiedlichen Sichtweisen der beteiligten Gruppen ( ▶ Abb. 1.1).

Für den Patienten stehen bei der Entscheidung sicherlich Kriterien wie Erscheinungsbild, Kosten und Zufriedenheit im Vordergrund, während der Zahnarzt neben diesen und anderen Aspekten auch Funktion, Zugänglichkeit und Haltbarkeit der Versorgung in Betracht ziehen wird. Es kommen die Faktoren Genauigkeit, Fertigungsmöglichkeiten oder zeitliche Ansätze der Herstellung hinzu, wenn die Versorgung im zahntechnischen Labor gefertigt wird. Befragt man die Wissenschaftler, stehen optimale Eigenschaften oder das gute Langzeitverhalten einer Restauration im Fokus. Die Herstellerseite legt Wert auf gute Handling- und Verarbeitungseigenschaften und reproduzierbare Qualität. Diese oft sehr unterschiedlichen Anforderungen überlagern sich dabei immer wieder: Ein Material mit prinzipiell guten Eigenschaften, das aber vom Zahnarzt als schlecht oder schwierig zu bearbeiten eingeschätzt wird, wird nicht immer den Weg in die Praxis finden. Beim Zahnarzt und auch beim Zahntechniker kommen persönliche Aspekte hinzu, wie gute Erfahrungen mit einem Lieferanten oder das Vertrauen in die Produkte eines bestimmten oder ihnen bekannten Herstellers. Die Patienten wiederum werden, z.T. inspiriert durch Werbung oder ihr persönliches Umfeld, bestimmte, oftmals innovative oder besonders ansprechende Produkte anfragen. Zahnarzt und Zahntechniker sollten daher in Bezug auf innovative Materialien und Verfahren (z.B. intraorale Abformung, 3D-Druck) immer auf dem neuesten Stand sein. Auch eine intensive und konstruktive Kommunikation bzw. Feedback zwischen den beteiligten Gruppen ist daher unerlässlich.

Die Auswahl eines Materials ist ein multifaktorielles Thema, bei dem man erkennt, dass es nicht das optimale Material für eine spezielle Anwendung gibt, sondern dass nur durch das gemeinsame Abwägen aller Vor- und Nachteile ein gangbarer Kompromiss von allen Beteiligten getragen werden kann.

Eine erste wichtige Information in diesem Fachbuch soll sein, dass der Anwender leicht erkennt, welche Materialien für welche Indikationen eingesetzt werden können und welche Anforderungen die beschriebenen Materialien hierbei erfüllen können. Daneben sollen Aufbau und Struktur der Materialien erläutert werden, um daraus ein Verständnis für die spezifischen Materialeigenschaften zu entwickeln. Die Kenntnis der einzelnen Inhaltsstoffe und der Zusammensetzung der Materialien sowie deren Verarbeitung ist die Basis jeder erfolgreichen Anwendung.

Vonseiten der Materialforschung ist es von Bedeutung, die Werkstoffgruppen anhand ihrer mechanischen Parameter grob zu unterteilen ( ▶ Tab. 1.1). Die chemischen und physikalischen Grundlagen bestimmen auch für die praktische Anwendung wichtige und grundlegende Eigenschaften und Unterschiede zwischen Materialklassen, so z.B. die Verformbarkeit der Metalle oder das spröde Verhalten von Keramiken. Klinische Fragen, ob z.B. Festigkeit und Härte für eine Anwendung im Seitenzahnbereich mit Belastungen von bis zu 1000N überhaupt ausreichend ist, müssen geklärt werden. Wenn Risse entstehen, kann man anhand der Bruchzähigkeit beurteilen, wie schnell sich diese ausbreiten werden. Für einen Laien können einige Kennwerte allerdings verwirrend oder auf den ersten Blick unlogisch erscheinen. Wie können Materialien den gleichen E-Modul besitzen, wie z.B. eine Kobalt-Chrom-Legierung und eine Zirkonoxidkeramik mit ca. 200 GPa, aber trotzdem komplett unterschiedliche Festigkeit aufweisen?

Tab. 1.1 Größenordnung typischer mechanischer Eigenschaften indirekter Materialien.

Eigenschaft

Kunststoff

Kunststoff/Keramik

Keramik

Legierung

PEEK

Komposite

Hybridmaterial

Feldspat

Li-S / Li2S

ZrO2

Nichtedelmetall (CoCr)

Edelmetall

Biegefestigkeit (MPa)

165

100–200

160

100–150

350–450

900–1400

450–550*

350–550*

E-Modul (GPa)

3,5

10–15

30

45–70

70–90

200

150–240

75–150

Bruchzähigkeit (MPa*m0,5)

4–5

< 2

1,5

1,1

2,5

5–10

> 50

> 50

* 0,2% Dehngrenze

Um die Materialoptionen weiter einschätzen zu können, helfen Informationen zu physikalischen (Wärmeausdehnung, Schrumpfung, Stress etc.), biologischen (Toxizität, Mutagenität, Allergien etc.) und ästhetischen (Farbe, Transluzenz, Verfärbung etc.) Eigenschaften. Diese entscheiden über die grundlegenden Einsatzmöglichkeiten eines Materials. Ein Beispiel: Für metallische Kronen kann eine Tangentialpräparation gewählt werden, da der metallische Kronenrand sehr dünn auslaufen kann, während für keramische Kronen zwingend eine abgerundete Hohlkehle oder Stufe präpariert werden muss, da der Kronenrand sonst aufgrund der Sprödigkeit der Keramik auszubrechen droht.

Weitere wichtige Inhalte für den klinischen Alltag liefern die Informationen zu den eingesetzten Fertigungs- und Verarbeitungstechnologien: Wie wird ein Material richtig verarbeitet und was muss besonders beachtet werden? Prinzipiell gleiche Materialien können so unterschiedlich verarbeitet werden, dass sich daraus unterschiedliche Produkteigenschaften und Anwendungsmöglichkeiten ergeben. Keramiken können z.B. gepresst, geschichtet oder geschliffen werden. Denkt man an die Zahnhaftung, kann bei der Zahnvorbehandlung unter Umständen auf das Ätzen verzichtet werden oder es kann Zahnschmelz selektiv bzw. Dentin und Schmelz zusammen geätzt werden, und dies teilweise bei Verwendung des gleichen Adhäsivsystems. ▶ Abb. 1.2 zeigt am Beispiel von Kunststoff verschiedene...