Wer ein Keramikimplantat in der Hand hält, sieht dem Endprodukt nicht an, welche thermischen Prozesse hinter seiner Festigkeit stehen. In Folge 129 des Podcasts Queens & Sons of Dentistry erläutert Torsten Burlage, Inhaber der Fertigung, in der Keramikimplantate der Marke Neodent entstehen, bei einem Rundgang durch die Produktion Schritt für Schritt, wie aus einem gepressten Rohteil ein hochfestes Zirkondioxid-Implantat wird.
Warum das gepresste Implantat 30 Prozent zu groß ist
Nach dem Pulverspritzguss liegt das Implantat zwar bereits in seiner endgültigen Geometrie vor, ist aber noch rund 30 Prozent größer als das spätere Produkt. Der Grund liegt im Werkstoff selbst: Der verarbeitete Feedstock besteht aus Zirkondioxidpulver, das mit Wachs und Kunststoff ummantelt ist. Diese Bindemittel machen das Material beim Spritzen fließfähig, gehören aber nicht in das fertige Implantat. Sie müssen vollständig entfernt werden, bevor die Keramik ihre Endfestigkeit erreichen kann.
Entbindern: fünf Tage im Ofen
Der erste thermische Schritt ist das sogenannte Entbindern – ein Prozess, der in dieser Fertigung fünf Tage dauert. Dabei werden die Wachse und Kunststoffe über die Temperatur komplett herausgelöst: Das gesamte Bindersystem wird im Ofen verdampft beziehungsweise verbrannt, bis nur noch das reine Keramikgerüst übrig bleibt. Burlage beschreibt den Zustand der Teile nach diesen fünf Tagen sehr anschaulich: Es handelt sich um reine Keramikteile, die noch nicht zusammengesintert und im Gefüge noch recht labil sind – aber frei von jeglichen Wachsen und Kunststoffen.
Beladen werden die Öfen mit sogenannten Sintertürmen. Auf deren Platten werden die Produkte gestapelt, wobei ein Turm bis zu neun Ebenen haben kann. Bemerkenswert ist das Material der Platten: Sie bestehen aus Aluminiumoxid, denn aufgrund der hohen Prozesstemperaturen wird ein Werkstoff benötigt, der in der Temperaturfestigkeit noch leicht über Zirkondioxid liegt. Pro Platte finden im Schnitt 500 bis 550 Teile Platz; eine komplette Entbinderungs-Beladung umfasst laut Burlage etwa 18.000 bis 24.000 Teile.
Sintern: Schrumpfung um 30 Prozent
Nach dem Entbindern werden die Produkte zu den Sinteröfen umgelagert, in denen bis zu 4.500 Teile gleichzeitig Platz finden. Der Sinterprozess selbst ist mit etwa eineinhalb Tagen deutlich kürzer als das Entbindern. In diesem Schritt schrumpfen die Produkte um 30 Prozent – exakt jenes Übermaß, das beim Spritzguss durch die Bindemittel entstanden ist. Danach liegen die hochfesten Keramikteile vor.
Im Podcast fällt dazu ein anschaulicher Vergleich: Der Vorgang gleiche einem Kaschmirpullover, der in der Waschmaschine einläuft – allerdings mit einem entscheidenden Unterschied, denn die Schrumpfung erfolgt in einem absolut gleichen Größenverhältnis. Genau diese Vorhersagbarkeit ist die Voraussetzung dafür, dass die im Spritzguss angelegte Geometrie am Ende maßhaltig im Endprodukt ankommt.
Sauberkeit als Nebeneffekt der Temperatur
Ein Aspekt, den Burlage besonders hervorhebt, ist die Reinheit der Teile nach dem Ofenprozess: Nach Temperaturen von 1.500 Grad Celsius ist nichts anderes mehr übrig als die Keramik selbst. Die Produkte kommen dementsprechend bereits sehr sauber aus den Öfen – eine gute Ausgangslage für die anschließende Hartbearbeitung, die in dieser Fertigung bewusst trocken, also ohne Öl und Schmierstoffe, erfolgt.
Auffällig ist zudem, wie kompakt die gesamte Prozesskette ausfällt. Im Rundgang wird die Beobachtung geteilt, man habe deutlich mehr Arbeitsschritte erwartet – tatsächlich stehen in dem Bereich im Wesentlichen drei Maschinen und zwei Öfen. Die Kombination aus Spritzguss, fünftägigem Entbindern und anderthalbtägigem Sintern zeigt, dass die Qualität eines Keramikimplantats weniger von vielen manuellen Schritten abhängt als von wenigen, dafür aber präzise beherrschten thermischen Prozessen.