Werkstoffkundliche Betrachtungen zum Reparaturmaterial "Denseo Fee": eine In-vitro-Studie

Abstract

Die strukturbedingte Rissanfälligkeit von Keramik sowie die Kombination zweier Materialien mit unterschiedlichen Eigenschaften führen bereits während des Fertigungsprozesses von verblendetem Zahnersatz zu Spannungen und Rissbildungen. Das Reparaturmaterial Denseo Fee (Firma Denseo GmbH, Aschaffenburg, Deutschland) soll neben dem vollständigen Verschluss von Defekten auch eine Steigerung der Festigkeit bewirken. Anliegen dieser Arbeit war, neben der optischen Bewertung anhand von werkstoffkundlichen Parametern wie der Härte, Biegefestigkeit und kritischen Risszähigkeit die Reparaturfähigkeit keramischer Verblendungen mit Denseo Fee zu überprüfen. Als Referenzmaterial diente die Glasurmasse VITA Glaze (Firma VITA Zahnfabrik GmbH, Bad Säckingen, Deutschland). Ferner sollte der Einfluss des Trägermaterials und der Schichtdicke der Verblendung auf die Reparaturfähigkeit bewertet werden. Es wurden insgesamt 85 Prüfkörper hergestellt, als Gerüstmaterial diente Zirkoniumdioxid sowie eine Kobalt- Chrom-Legierung. Die Verblendung erfolgte mit VITA Verblendkeramik in den Schichtstärken 0,5, 1 und 2 mm. Die werkstoffkundlichen Parameter wurden vor und nach der Reparatur bestimmt. Mit Hilfe einer Dreipunkt-Biegeanordnung wurden die Risse in der Verblendung erzeugt. Die Reparatur beinhaltete die Beschichtung mit Denseo Fee bzw. VITA Glaze sowie den anschließenden Brand. Um die Eindringtiefe der Reparaturmasse bewerten zu können, wurden einige der Proben eingebettet und gesägt. Makroskopisch zeigte sich nach der Reparatur eine intakte, homogene Oberfläche. Mikroskopisch betrachtet kam es im oberen Drittel zu einer vollständigen Verschmelzung zwischen Verblendkeramik und Reparaturmaterial, der Frakturspalt in den tieferen Schichten und an der Grenzfläche zum Gerüst blieb unverschlossen. Der Vergleich der Härte, Biegefestigkeit und kritischen Risszähigkeit der metallkeramischen Proben vor und nach der Reparatur mit Denseo Fee ergab keinen signifikanten Unterschied. Nach der Reparatur der vollkeramischen Prüfkörper mit Denseo Fee kam es zu einer signifikanten Verminderung der kritischen Risszähigkeit, bezüglich der Härte und Biegefestigkeit war keine signifikante Abweichung festzustellen. Der Vergleich der Reparaturergebnisse von Denseo Fee und VITA Glaze zeigte keinen signifikanten Unterschied. Die Werte für die Härte, Biegefestigkeit und kritische Risszähigkeit nahmen mit steigender Schichtstärke der Verblendkeramik ab. Die höchsten Werte zeigten sich bei 0,5 und 1 mm, ab 2 mm kam es zu einem starken Abfall der werkstoffkundlichen Kennwerte. Bei den Prüfkörpern mit Zirkoniumdioxidgerüst traten Schwankungen der Ergebnisse sowie vermehrt Abplatzungen und komplette Verblendfrakturen auf. Der Zusammenhang zwischen der Risstiefe und Penetrationsfähigkeit des Reparaturmaterials zeigt, dass nur eine Reparatur von oberflächlichen Defekten bzw. dünn geschichteten Keramikverblendungen möglich ist. Eine zuverlässige Aussage über eine Steigerung oder Minderung der Festigkeit des Werkstücks nach der Reparatur ist zu diesem Zeitpunkt nicht möglich, da die Schichtstärke der Verblendkeramik und der Verbund mit dem Gerüstmaterial ebenfalls einen Einfluss auf das Ergebnis haben.

The fracture of veneering ceramics is influenced by many factors. Some of them cause cracks and residual stress already during the manufacture of veneered fixed partial dentures. It is claimed that the repair material Denseo Fee (Denseo GmbH, Aschaffenburg, Germany) closes defects and increases the mechanical properties of the glass ceramic. In order to study the repairing properties of the Denseo Fee material, the flexural strength, hardness and fracture toughness were studied. The Glazing material VITA Glaze (VITA GmbH, Bad Säckingen, Germany) was used as a reference material. It was also tested, if there were any differences in the mechanical properties caused by the thickness of the veneering layer and framework material. In this study, 85 zirconium dioxide and cobalt-chromium-molybdenum plates were veneered with 0,5, 1 and 2 mm VITA ceramic. The mechanical parameters were determined before and after repairing. By using the three-point bending test the veneering layer was cracked. The repair includes the coating with Denseo Fee and VITA Glaze and the firing according to the manufactures instructions. To evaluate the penetration depth of the repair material, some of the samples were mounted in resin and sawn into thin wafers. The macroscopic examination of the repaired specimens showed an intact, homogeneous surface. The micrographic inspection revealed that there was a complete confusion of the veneering ceramic and the repair material in the upper third. In the deep layer and at the interface the fracture gap was still open. The comparison of the flexural strength, hardness and fracture toughness of the metal-ceramic specimens showed no significant difference before and after repairing with Denseo Fee. After repairing the all-ceramic samples there has been a significant reduction of the fracture toughness, concerning the hardness and the flexural strength no significant differences were found. The comparison of the repair results from Denseo Fee and VITA Glaze showed no significant difference. With the increase in the thickness of the veneering layer, hardness, flexural strength and fracture toughness of all specimens tended to decrease. The highest values were found in 0,5 and 1 mm layer thickness, up to 2 mm veneer ceramic there was a sharp decrease. Compared to the metal-ceramic, the zirconium dioxide framework specimens showed more chippings of the veneering ceramic, complete veneer fractures and variations in the mechanical properties. The connection between the crack depth and the penetrating capacity of Denseo Fee shows that there is only the possibility to repair superficial cracks or thin ceramic layers. Consequently it is not possible at the moment to give a reliable statement about an increase or decrease concerning the toughness of the specimens after repair, as other factors like the veneering thickness and bond between the framework and the veneer ceramic have a decisive influence on the result.