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Vortrag (20 Min., 5 Min. Diskussion, 5 Min. Raumwechsel)

Harz-basierte Materialentwicklung für DLP-gedruckte Bauteile mit hoher Maßhaltigkeit und hochwertigem Eigenschaftsprofil

Mittwoch (18.09.2019)
17:00 - 17:30 Uhr Sachs Saal

Der Medizin- und Dentalbereich zählt zu Branchen, bei denen der Einsatz von additiven Fertigungsverfahren besonders sinnvoll ist, da hier kundenspezifische und individuelle Bauteile benötigt werden. Es ist bereits eine Vielzahl an dentalen harzförmigen Materialien verfügbar, die durch Lichthärtung z. B. zu Aufbissschienen, Bohrschablonen und provisorischen Kronen verdruckt werden kann. Jedoch gibt es hinsichtlich der eingesetzten Werkstoffe noch enormen Entwicklungsbedarf, um Bauteile für die Endanwendung mit langfristigem Einsatz herstellen zu können. Für ein hochwertiges Eigenschaftsprofil spielt neben der benötigten Kombination aus mechanischen und ästhetischen Anforderungen sowie dauerhafter Verträglichkeit im Mundraum insbesondere die Maßhaltigkeit von komplexen Bauteilgeometrien eine große Rolle. Dabei führt bei der Verwendung des etablierten Digital Light Processing-Prinzips (DLP) die Überpolymerisation an überhängenden Strukturen durch Überbelichtung zu Abweichungen der Bauteilmaße, indem Material an unerwünschten Stellen zur Polymerisation angeregt wird.

Um den hohen Anforderungen an die Biokompatibilität zu genügen, wurde ein dentales Hybridpolymer-basiertes Harzsystem (ORMOCER®) als Matrix verwendet. Die Polymerisation beim Druckprozess konnte durch den Einsatz von Lichtabsorbern kontrolliert und so die Maßhaltigkeit optimiert werden. Hierfür wurden verschiedene Absorber-Typen hinsichtlich der resultierenden Polymerisationstiefen anhand von Schichtstufentests und hinsichtlich ihrer ästhetischen Eigenschaften anhand von Transluzenzmessungen charakterisiert und die Maßhaltigkeit an geeigneten Bauteilgeometrien gemessen. Dabei konnten Materialien mit hohen Transluzenzen von bis zu 80 % entwickelt werden, welche auch bei überhängenden gedruckten Strukturen eine hohe Maßhaltigkeit zeigen. Zudem konnten durch eine gezielte Auswahl an verschiedenen Füllstoffarten mit variablen Partikelgrößen ORMOCER®-basierte Komposite verdruckt werden, welche hohe Biegefestigkeiten bis zu > 140 MPa und E-Moduln bis zu 5,5 GPa erzielten.

Insgesamt können sowohl komplexe filigrane Strukturen als auch Materialien mit hochwertigen mechanischen Eigenschaften gedruckt werden.

 

Sprecher/Referent:
Carina Kolb
Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC
Weitere Autoren/Referenten:
  • Dr. Herbert Wolter
    Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC