Wat is het doel van sinteren in de tandheelkunde?

 

Als u nieuw bent bij tandheelkundig zirkonium, komt er vaak één vraag naar voren:

Waarom moet een zirkonia-restauratie na het frezen gesinterd worden?

Nadat een zirkoniablok in de vorm van een kroon, brug of andere restauratie is gefreesd, lijkt het misschien al dicht bij de uiteindelijke restauratie. Het materiaal bevindt zich echter nog steeds in een voor-gesinterde staat. De dichtheid, sterkte, afmetingen en uiterlijk zijn nog niet hetzelfde als die na de aanbevolen sintercyclus.

Dit is waar sinteren een belangrijk onderdeel wordt van de verwerking van zirkoniumoxide.

Vanuit productieoogpunt is sinteren meer dan alleen het verwarmen van een restauratie tot een hoge temperatuur. De verwarmingssnelheid, doeltemperatuur, houdtijd, afkoelfase, ovenconditie, laadinrichting en kenmerken van het zirkoniumoxidemateriaal kunnen allemaal het resultaat beïnvloeden.

Voor een tandtechnisch laboratorium kan het begrijpen van dit proces het ook gemakkelijker maken om te identificeren waar een probleem kan zijn begonnen als de uiteindelijke restauratie er niet uitziet zoals verwacht.

Wat gebeurt er vóór het sinteren?

De meeste CAD/CAM-tandheelkundige zirkoniumoxideblokken worden geleverd in gedeeltelijk gesinterde of voor-voorgesinterde toestand.

In dit stadium heeft het zirkonia voldoende sterkte om te worden gehanteerd en gefreesd, maar het heeft nog niet de dichtheid van volledig gesinterd zirkonia bereikt.

Dit verschil is belangrijk voor CAD/CAM-verwerking.

Volledig gesinterd zirkonia is veel moeilijker te bewerken. Voor-voorgesinterd zirkoniumoxide kan gemakkelijker door een freesmachine worden gesneden, waardoor de gereedschapsslijtage en de bewerkingstijd kunnen worden verminderd.

Er is nog een belangrijk punt: de restauratie is opzettelijk groter gefreesd dan de uiteindelijke maat.

Dit komt omdat het materiaal tijdens het sinteren krimpt.

Als een zirkoniumoxideblok bijvoorbeeld een gespecificeerde lineaire krimp van ongeveer 20% heeft, moet het CAD/CAM-systeem deze verandering compenseren bij het berekenen van de freesafmetingen. De werkelijke krimpwaarde varieert per zirkoniumoxidemateriaal en fabrikant, dus de waarde die voor het specifieke blok is opgegeven, moet worden gebruikt.

Dit is ook de reden waarom het veranderen van zirkonia-merken zonder de krimpinformatie van het nieuwe materiaal te controleren, maatproblemen kan veroorzaken.

De restauratie ziet er na het frezen misschien direct correct uit, maar het blijft een tussenproduct.

Wat is het doel van sinteren?

Het belangrijkste doel van sinteren is om de dichtheid van het zirkoniumoxide te vergroten door het materiaal onder een gecontroleerde temperatuurcyclus te verwarmen.

Naarmate de temperatuur stijgt, binden de zirkoniumoxidedeeltjes zich geleidelijk en worden de ruimtes ertussen kleiner. Het materiaal wordt dichter en de restauratie trekt samen.

Deze inkrimping is de reden dat de overmaatse gefreesde restauratie na het sinteren de beoogde afmetingen kan bereiken.

In eenvoudige bewoordingen:

Frezen geeft vorm aan de restauratie.
Door het sinteren ontstaat de dichte zirkoniumoxidestructuur.

De twee processen zijn nauw met elkaar verbonden bij het werken met voor-voorgesinterd tandheelkundig zirkoniumoxide.

Sinteren heeft ook invloed op de uiteindelijke microstructuur van het materiaal. De resulterende mechanische en optische kenmerken zijn afhankelijk van de zirkoniumoxideformulering, de uitgangsconditie ervan en de gebruikte sinteromstandigheden.

Het is nauwkeuriger om sinteren te beschouwen als onderdeel van het materiaalverwerkingsproces in plaats van simpelweg de laatste verwarmingsstap.

Waarom krimpt zirkoniumoxide tijdens het sinteren?

Dit is een belangrijk punt voor zowel laboratoriumtechnici als distributeurs van tandheelkundig materiaal.

Een voor-voorgesinterd zirkoniumoxideblok bevat ruimtes tussen de zirkoniumoxidedeeltjes. Tijdens het sinteren verkleinen deeltjesbinding en diffusie deze ruimtes.

Naarmate de structuur dichter wordt, nemen de totale afmetingen af.

De hoeveelheid krimp is niet noodzakelijk hetzelfde voor verschillende zirkoniaproducten.

Verschillen in poedersamenstelling, deeltjeskarakteristieken, vormproces, voorgesinterde dichtheid en productieomstandigheden kunnen de gespecificeerde krimp beïnvloeden.

Om deze reden is er geen enkele krimpwaarde die op elk tandheelkundig zirkoniablok kan worden toegepast.

Als een laboratorium van het ene zirkonia-merk naar het andere overstapt, moet vóór het frezen de krimpfactor worden gecontroleerd die bij het nieuwe materiaal wordt geleverd. Mogelijk moeten ook de bijbehorende CAD/CAM-instellingen worden bijgewerkt.

Een klein verschil in de compensatiefactor kan merkbaar worden na het sinteren, vooral wanneer de restauratie een nauwe passing vereist.

Wat verandert er tijdens het sinteren?

Tijdens het sinterproces vinden verschillende veranderingen plaats.

1. De dichtheid neemt toe

Het voor-voorgesinterde zirkonia heeft een relatief poreuze structuur. Naarmate de deeltjes zich tijdens het verwarmen binden, worden de ruimtes in het materiaal kleiner en neemt de dichtheid toe.

De uiteindelijke dichtheid is afhankelijk van het zirkoniamateriaal en de verwerkingsomstandigheden.

2. De restauratie wordt kleiner

De restauratie krimpt naarmate het materiaal dichter wordt.

Het CAD/CAM-systeem houdt vóór het frezen rekening met deze maatverandering door de krimpinformatie toe te passen die voor het zirkoniumoxideblok is verstrekt.

3. De microstructuur ontwikkelt zich

Sinteren verandert de microstructuur van het zirkonia.

De samenstelling, korrelstructuur, dichtheid en sinteromstandigheden spelen allemaal een rol in de uiteindelijke mechanische eigenschappen van zirkonia.

Dit is één reden waarom de door de fabrikant aanbevolen sintercyclus belangrijk is. Een oven die de doeltemperatuur bereikt, vertelt niet het hele verhaal.

4. Het uiterlijk verandert

Ook het uiterlijk van zirkonia kan tijdens het sinteren veranderen.

Voor voorgeschaduwd en meerlaags zirkoniumoxide zijn de uiteindelijke tint en doorschijnendheid gerelateerd aan de formulering en verwerkingsomstandigheden van het materiaal. Het uiterlijk vóór het sinteren mag niet worden beschouwd als een exacte indicatie van het uiteindelijke uiterlijk.

Bij het vergelijken van twee zirkoniumoxideproducten is het nuttig om naar hun gebruiksaanwijzingen te kijken in plaats van aan te nemen dat hetzelfde ovenprogramma hetzelfde resultaat zal opleveren.

Waarom is de sintertemperatuur zo hoog?

Tandheelkundig zirkoniumoxide vereist sinteren op hoge- temperatuur omdat de deeltjes voldoende thermische energie nodig hebben om diffusie en verdichting te laten plaatsvinden.

Veel tandheelkundige zirkoniumoxidematerialen gebruiken sintertemperaturen van rond de 1500 graden of hoger, hoewel de aanbevolen temperatuur afhankelijk is van het specifieke materiaal.

Een oven kan bijvoorbeeld een maximale nominale temperatuur van 1600 graden of 1650 graden hebben.

Die specificatie vertelt u het maximale temperatuurvermogen van de oven. Het betekent niet dat zirkoniumoxide normaal gesproken bij die temperatuur moet worden gesinterd.

De aanbevolen sintertemperatuur is afkomstig van de zirkoniafabrikant.

Dit onderscheid is de moeite waard om in gedachten te houden bij het vergelijken van tandheelkundige sinterovens:

Maximale oventemperatuur ≠ sintertemperatuur van zirkoniumoxide.

Een laboratorium heeft mogelijk een oven nodig met een geschikt temperatuurbereik, maar het daadwerkelijke programma moet worden geselecteerd op basis van het zirkonia dat wordt verwerkt.

Betekent een hogere temperatuur een betere sintering?

Niet noodzakelijkerwijs.

Een hogere maximumtemperatuur kan een nuttige ovenspecificatie zijn, maar is slechts een deel van de evaluatie.

Een sintercyclus van zirkoniumoxide omvat verschillende parameters:

Verwarmingssnelheid

Doeltemperatuur

Tijd vasthouden

Uniformiteit van de temperatuur

Koelsnelheid

Oven laden

Positie van de restauraties

Aanbevolen programma voor het materiaal zirkonia

Als een fabrikant van zirkoniumoxide bijvoorbeeld aanbeveelt om bij een bepaalde temperatuur gedurende een bepaalde houdtijd te sinteren, kan het verhogen van de temperatuur, simpelweg omdat de oven deze kan bereiken, de microstructuur van het materiaal veranderen.

Hetzelfde geldt voor het vasthouden van tijd.

Een langer of warmer programma is niet automatisch een beter programma.

Bij het evalueren van een oven zou ik kijken naar hoe goed deze de temperatuurcyclus kan reproduceren die nodig is voor de materialen die in het laboratorium worden gebruikt, in plaats van me alleen op de maximale temperatuur te concentreren.

Waarom is het sinterprogramma belangrijk?

Het sinterprogramma bepaalt hoe de oven door de fasen van verwarmen, vasthouden en afkoelen beweegt.

Een eenvoudig programma kan worden omschreven als:

Verwarming → Vasthouden → Koeling

Bij daadwerkelijke tandheelkundige toepassingen kan het programma verschillende temperatuurstadia en verschillende verwarmingssnelheden bevatten.

Een conventionele zirkoniumoxidecyclus kan bijvoorbeeld enkele uren duren. Sommige zirkoniumoxidematerialen zijn ook ontworpen voor kortere, snelle- sintercycli.

Een snelle-sintercyclus is niet simpelweg een kortere versie van een conventionele cyclus.

Een snel-sinterprogramma verandert de manier waarop het materiaal wordt verwarmd en gekoeld. Of dit geschikt is, hangt af van de zirkoniumoxideformulering en de aanbevelingen van de materiaalfabrikant.

Om deze reden mag een laboratorium er niet van uitgaan dat een snel programma dat geschikt is voor het ene zirkonia-merk direct voor een ander zirkonia-merk moet worden gebruikt.

Wanneer een nieuw zirkoniumoxidemateriaal wordt geïntroduceerd, controleer ik de aanbevolen cyclus en vergelijk ik deze met de beschikbare ovenprogramma's voordat ik het voor reguliere productie gebruik.

Wat gebeurt er als de sinteromstandigheden verkeerd zijn?

Het resultaat hangt af van welke parameter buiten het aanbevolen bereik valt en hoeveel.

Mogelijke problemen zijn onder meer:

Eindafmetingen die afwijken van het verwachte resultaat

Veranderingen in mechanische eigenschappen

Verschillen in tint of doorschijnendheid

Variatie tussen sinterbatches

Vervorming bij sommige restauraties

Langere verwerkingstijd

Extra aanpassingen of remakes

Niet elk probleem dat optreedt na het sinteren wordt veroorzaakt door de oven.

Een onjuiste krimpfactor in de CAD/CAM-software kan bijvoorbeeld de uiteindelijke afmetingen beïnvloeden, zelfs als de oven normaal werkt.

Hetzelfde geldt voor het frezen.

De staat van het gereedschap, de nauwkeurigheid van het frezen, het ontwerp van de restauratie en de staat van het zirkoniablok kunnen ook van invloed zijn op het eindresultaat.

Bij het onderzoeken van een sinterprobleem is het nuttig om naar de hele verwerkingsketen te kijken in plaats van de oventemperatuur onmiddellijk te veranderen.

Wat moet een laboratorium controleren vóór het sinteren?

Bij gebruik van een nieuw zirkoniamateriaal zou ik eerst de volgende informatie controleren:

1. Aanbevolen sintertemperatuur

Controleer de door de zirkoniafabrikant gespecificeerde doeltemperatuur.

2. Verwarmingssnelheid

Sommige materialen hebben een gespecificeerde verwarmingssnelheid of een aanbevolen programma met meerdere verwarmingsfasen.

3. Wachttijd

Controleer hoe lang het materiaal op de doeltemperatuur moet blijven.

4. Vereisten voor snel-sinteren

Als het laboratorium een ​​kortere cyclus wil gebruiken, bevestig dan dat het zirkoniumoxide geschikt is voor dat type programma.

5. Krimpfactor

Controleer de waarde die moet worden ingevoerd in de CAD/CAM-software.

6. Koelvereisten

Sommige materialen kunnen specifieke aanbevelingen hebben voor de afkoelfase. Snelle koeling en natuurlijke koeling mogen niet als onderling uitwisselbare processen worden behandeld.

7. Compatibiliteit met ovens

Controleer of de beschikbare oven het vereiste temperatuurbereik en programma kan uitvoeren.

Deze punten zijn meestal nuttiger dan ovens alleen op hun maximale temperatuur te vergelijken.

Wat moeten distributeurs weten over sinteren?

Distributeurs die tandheelkundig zirkoniumoxide of tandtechnisch laboratoriumapparatuur verkopen, kunnen ook vragen over sinteren krijgen.

Bijvoorbeeld:

Waarom werd de restauratie kleiner?

Waarom wijkt het uiteindelijke formaat af van het CAD-ontwerp?

Kan dit zirkonia snel gesinterd worden?

Waarom heeft deze zirkonia een ander programma nodig?

Kan hetzelfde programma voor een ander zirkonia-merk worden gebruikt?

Waarom ziet de tint er na het sinteren anders uit?

Waarom gedragen twee zirkoniumoxidematerialen zich anders in dezelfde oven?

U hoeft geen sinteringenieur te zijn om deze vragen te beantwoorden.

Een basiskennis van de relatie tussen het zirkoniumoxidemateriaal, krimpcompensatie, freesproces, sinterprogramma en uiteindelijke restauratie is nuttig bij de communicatie met tandheelkundige laboratoria.

Het helpt ook bij het vergelijken van producten van verschillende fabrikanten.

Als twee zirkoniumoxideblokken bijvoorbeeld verschillende aanbevolen krimpfactoren of sintercycli hebben, mogen ze niet alleen worden beoordeeld op basis van hun aangegeven sterkte of doorschijnendheid. Ook de verwerkingseisen maken deel uit van de materiaalinformatie.

Sinteren maakt deel uit van het hele CAD/CAM-proces

Het is gemakkelijker om de verwerking van zirkoniumoxide te begrijpen als de stappen als één continu proces worden beschouwd:

Zirkoniablok → CAD-ontwerp → Frezen → Sinteren → Afwerking

Elke fase heeft zijn eigen vereisten.

De CAD-software heeft de juiste krimpinformatie nodig.

De freesmachine moet het blok bewerken volgens de materiaalspecificaties.

De oven moet een geschikte sintercyclus uitvoeren.

Na het sinteren moet de restauratie worden geïnspecteerd op afmetingen, pasvorm, kleur, oppervlakteconditie en andere vereisten die relevant zijn voor de zaak.

Dit is ook de manier waarop ik een sinterprobleem in een laboratorium zou benaderen.

Als er bijvoorbeeld een kroon uitkomt met een onverwachte maat, zou ik er niet meteen vanuit gaan dat de oven hiervoor verantwoordelijk is. Ik zou eerst de zirkoniumbatch, de krimpfactor, de CAD/CAM-instellingen, het freesproces, het sinterprogramma, de ovenbelasting en de temperatuurgegevens controleren.

Als u deze factoren samen bekijkt, krijgt u een praktisch startpunt voor het oplossen van problemen.

Wat betekent dit bij het kiezen van een tandheelkundige sinteroven?

Voor een laboratorium moet de oven worden bekeken in relatie tot de gebruikte zirkoniumoxidematerialen.

Belangrijke specificaties kunnen zijn:

Maximale bedrijfstemperatuur

Verwarmingssnelheid

Nauwkeurigheid van de temperatuurregeling

Uniformiteit van de temperatuur

Beschikbare sinterprogramma's

Programmeerbare verwarmings- en koelfasen

Kamercapaciteit

Aantal en type sinterbakken

Ondersteuning voor conventionele en snelle-sintercycli

Programma opslaan en bewerken

Temperatuurbewaking en -controle

Het werkelijke belang van elke specificatie hangt af van de workflow van het laboratorium.

Een klein laboratorium dat een beperkt aantal kronen verwerkt, kan andere eisen stellen dan een groter laboratorium dat elke dag meerdere bruggen en volledige-boogrestauraties produceert.

Hetzelfde principe geldt voor snel sinteren. Voor bepaalde workflows kan een kortere cyclus nuttig zijn, maar er moet nog steeds eerst rekening worden gehouden met de verwerkingsvereisten van de zirkoniumoxidefabrikant.

Laatste gedachten

Sinteren is de fase waarin voor{0}}voorgesinterd zirkoniumoxide wordt verwarmd om een ​​dichtere structuur te ontwikkelen en de afmetingen en materiaaleigenschappen te bereiken die na verwerking worden verwacht.

Het proces ziet er van buiten misschien eenvoudig uit: plaats de restauratie in de oven, start het programma en wacht tot het is afgekoeld.

In de praktijk spelen meerdere variabelen een rol.

Het zirkoniumoxidemateriaal, de krimpfactor, CAD/CAM-instellingen, het freesproces, de verwarmingscurve, de doeltemperatuur, de houdtijd, het koelproces en de ovenconditie spelen allemaal een rol in het eindresultaat.

Voor laboratoria zou ik niet beginnen met alleen de vraag:

'Hoe heet kan deze oven worden?'

Een nuttiger vraag is:

"Kan deze oven de temperatuurcyclus uitvoeren die vereist is voor de zirkoniumoxidematerialen die ik gebruik?"

Die vraag geeft een beter startpunt bij het vergelijken van tandheelkundige sinterovens en bij het beslissen of een oven geschikt is voor een bepaalde laboratoriumworkflow.