Objectives: The experiment was designed to determine a viable process to permanent-ly bond different PEEK grades used for dental applications such as frameworks of re-movable partial dentures (RPDs). For this purpose, ultrasonic welding (UW) could have a great potential due to the thermoplastic nature of PEEK compounds. Therefore, this study aimed to investigate the feasibility of welding dental PEEK grades using an UW device and determine the optimum welding conditions. Methods: This research was carried out in different stages to analyze welding modes, relationships between different process parameters, and the minimum values needed to create a weld. In the first step, rectangular plates from three different dental PEEK compounds (un-filled, white, and red colored) were welded using four different parameter settings of the microprocessor-controlled ultrasonic welder. For each mode, a combination of pre-set welding parameters and the feedback provided by the ultrasonic welder was rec-orded. Additionally, the effect of various factors on the welding quality has been evaluated, such as sonotrode geometry and the surface roughness of the samples to be welded. As a final step, the possibility of assembling PEEK plates of the exact geometry of ac-tual dental PEEK prosthesis combining different PEEK compounds has been carried out. Therefore, an energy-controlled welding mode was selected to ultrasonically weld at four different welding energies. The shear bond strength (SBS) of the joints has been measured, and the mechanisms of the shear fracture have been analyzed by visual and microscope observations of the fractured surfaces. Results: The welding energy was the parameter with the highest impact on the weld-ing of PEEK samples, followed by the amplitude of vibrations. The highest bond strength of 16.37 ± 1.69 MPa was obtained with a combination of 90 Ws welding ener-gy and 70 % amplitude. As a result of the sever indentation and perforation caused by the sonotrode, the lowest bond strength was obtained with welding energy of 130 Ws. Conclusions: The optimal parameter combination to ultrasonically weld samples with the dimensions of an RPD made of PEEK included an energy of 90 Ws 70 % ampli-tude, a load of 29, 42 N for 31 ms using a sonotrode with a waffle pattern on a surface area of 4 x 4 mm.
Ziel der Studie: Das Ziel der Untersuchung war die Suche nach geeigneten Parame-tereinstellungen eines Ultraschall-Schweißverfahrens zum dauerhaften Fügen verschiedener zahnmedizinischer PEEK-Sorten. Methoden: Die Studie wurde in verschiedenen Phasen durchgeführt. Zunächst wurden die Ultraschweißmodi, die Beziehungen zwischen den verschiedenen Prozessparametern und die Mindestwerte, die zur Erreichung einer Schweißverb-indung erforderlich sind, analysiert. Rechteckige Plättchen von drei PEEK-Sorten (ungefüllt, rot und weiß einge- färbt) wurden unter Verwendung von vier verschie-denen Einstellungen des mikropro- zessorgesteuerten Ultraschallschweißgeräts miteinander verschweißt. Für jede Einstel- lung wurde eine Kombination aus voreingestellten Schweißparametern und der vom Ultraschallschweißgerät gelieferten Rückmeldung aufgezeichnet. Darüber hinaus wurde die Auswerkung verschiedener Faktoren, wie z. B. die Sonotrodengeometrie, die Verwendung on PEEK-Füllstoffen und die Oberflächenrauheit der zu schweißenden Plätchen auf die Schweißqualität bewertet. In einem letzten Schritt wurde die Möglichkeit geprüft, PEEK-Plättchen mit der tatsächlichen Schichtstärke einer herausnehmbaren Teilprothese (removable partial denture, RPD) aus den verschiedenen PEEK-Sorten zu fügen. Dazu wurde ein energiegesteuerter Schweißmodus gewählt, bei dem mit vier verschiedenen Schweißenergien ultraschallgeschweißt wurde. Die Scherhaftfes-tigkeit (Shear Bond Strength, SBS) der Verbindungen wurde gemessen, und die Mechanismen des Scherbruchs wurden durch visuelle und mikroskopische Unter-suchungen der gebrochenen Oberflächen analysiert. Ergebnisse: Die Schweißenergie war der Parameter mit dem größsten Einfluss auf das Schweißen von PEEK, gefolgt von der Amplitude der Schallwellen. Die höchste SBS (16,37 ± 1,69 MPa) wurde mit einer Kombination aus einer Schweißenergie von 90 Ws und einer Amplitude von 70 % erreicht, während die niedrigste mit der höchsten Schweißenergie von 130 Ws erzielt wurde, da diese zu einer Perforation des oberen Plättchens führte. Schlussfolgerungen: Die optimale Parameterkombination zum Ultraschallschweißen von Proben mit den Abmessungen einer RPD aus PEEK umfasste eine Schweißen-ergie von 90 Ws, 70 % Amplitude, eine Belastung von 29.42 N für 31 ms mit einer Sonotrode mit Waffelmuster auf einer Fläche von 4 x 4 mm.
