Dentale Technologien auf dem Innovationstag Mittelstand des BMWi

Welchen Einfluss hat das Hightspeed-Sintern auf die Materialeigenschaften von Zirkonoxid? Eine einfache Frage, deren Antwort einen komplexen Prozess nach sich zieht. Im Rahmen eines Förderprojektes wurde eine Dauerlastmaschine zur Werkstoffprüfung (SD Mechatronik) entwickelt, die zusammen mit einem neuen Highspeed-Sinterofen (Amann Girrbach) am 9. Mai 2019 auf dem Innovationstag Mittelstand des BMWi in Berlin präsentiert worden ist.

Ein Highlight für Innovatoren, Kreative, Macher, Forscher und Entwickler – das war die zweite Mai-Woche in Berlin. Auf der re:publica, der größten europäischen Digitalkonferenz, wurde dafür sensibilisiert, dass sich Deutschland bzw. Europa schwertut mit der Digitalisierung und vor allem die USA sowie China ehrgeizig die Weichen für die Zukunft stellen. Ein sehr viel positiveres Bild der deutschen Wirtschaft zeigte der Innovationstag Mittelstand des BMWi* am 9. Mai 2019. Mehr als 300 Forschungseinrichtungen und Unternehmen präsentierten Produkte, Verfahren sowie Dienstleistungen unterschiedlicher Technologiebereiche, deren Entwicklung durch eine Innovationsförderung finanziell unterstützt wurde. Initiator ist die AiF Projekt GmbH*. „Der Mittelstand als Kreativabteilung der deutschen Volkswirtschaft“, stimmt Prof. Dr.-Ing. Sebastian Bauer (AiF-Präsident) zur Eröffnung ein. Das abwechslungsreiche Aussteller- und Themenprogramm bestätigte die Aussage. Bei dem Ideenfestival im Grünen – Gastland Österreich – präsentierten sich Forscher, Entwickler und Unternehmen vieler Branchen, z. B. Energie- und Verkehrstechnologie, Biotechnologie, Gesundheitsforschung, Umwelttechnologie und Werkstofftechnologie.

Innovationstag Amann Girrbach

AiF-Präsidenten Prof. Dr.-Ing. Sebastian Bauer eröffnet den Innovationstag Mittelstand.

Eine Dauerlastmaschine als Förderprojekt

Auch die Dentalbranche war vertreten – in einer erfolgreichen Dreier-Konstellation aus Entwicklung, Forschung und Dentaltechnologie. Förderprojekt ist die Dauerlastmaschine Ceratest 2K von SD Mechatronik. Das Münchner Unternehmen ist Spezialist für Prüfgeräte in der dentalen Werkstoffkunde und bekannt für Kausimulatoren, Thermocycling, Zahnbürstensimulatoren. Den Entwicklungsprozess der Ceratest 2K haben dieWissenschaftler der Werkstoffkunde der Poliklinik für Zahnärztliche Prothetik an der LMU München maßgeblich begleitet. Daten wurden validiert und das Gerät optimiert. Mit der Maschine kann beispielsweise die Langzeitstabilität von Zirkonoxid geprüft werden, woraus sich Erkenntnisse zu klinischen Überlebensraten ergeben.

Sebastian Duy (SD Mechatronik) erläutert die Bedienung der Maschine über die TouchScreen-Funktion

Aufgrund der unterschiedlichen Betriebsarten eignet sich die Maschine hervorragend, um Dauerfestigkeiten bei Lasten mit bis zu 2000 N zu ermitteln. Medizintechniker und Geschäftsführer von SD Mechatronik Sebastian Duy erläutert: „Weitere Besonderheit ist, dass sich sowohl statische als auch dynamische Belastungen realisieren lassen. Ermittelt werden können z. B. die statische Bruchlast ebenso wie die Dauerfestigkeit in der dynamischen Betriebsart.“ Somit lassen sich bei In-vitro-Tests gezieltere Aussagen über das In-vivo-Verhalten von Werkstoffen treffen. Das Prüfsystem ermöglicht die teilautomatisierte Prüfung keramischer Restaurationswerkstoffe sowie die Belastung von Implantaten nach ISO 14801.Der Versuch kann trocken oder in Wasser temperiert vorgenommen werden. Aufgezeichnet werden Daten wie der Kraftverlauf in Abhängigkeit von der Zyklenzahl, das Spannungs/Dehnungs- und das Kraft/Weg-Diagramm. Über eine integrierte Report-Funktion lassen sich die Ergebnisse für die statistischen Auswertungen abspeichern.

Zirkonoxid in nur 20 Minuten sintern (Rapid Sintering)

Entwickelt worden ist die Dauerlastmaschine parallel zu dem neuen Hochleistungssinterofen Ceramill Therm RS (Amann Girrbach), welcher auf der Rapid-Sintering-Technologie basiert. Mit dem Ofen wird die Sinter- bzw. Fertigungszeit bis zu dreigliedrigen Zirkonoxid-Restaurationen signifikant reduziert. Durch die Entwicklung des Ofens und zugehörigen Materialien kann die Sinterzeit auf bis zu 20 Minuten verkürzt werden. Axel Reichert (Produktentwickler, Amann Girrbach) erläutert: „Anders als bei herkömmlichen Sinteröfen kommt ein spezielles Hochleistungsheizelement zur Anwendung.“ Zusätzlich zu den technischen Finessen beeindruckt der Ofen mit seinem Aussehen. Industrie-Designer haben dem Sinterofen ein smartes Design verliehen. Das innovative Bedienkonzept gewährleistet einen hohen Komfort und Prozesssicherheit. „Die Prüfungen in der Dauerlastmaschine Ceratest 2K bestätigten, dass das Rapid Sintering mit diesem Ofen ohne Nachteile auf die Materialeigenschaften vorgenommen werden kann“, ergänzt Axel Reichert.

Axel Reichert (Amann Girrbach) erläutert Vertretern der Politik den Speedsinterofen

Die Werkstoffwissenschaftlerin Bogna Stawarczyk (LMU München) erläutert das Vorgehen der Werkstoffprüfung: „Im Rahmen des AiF-geförderten Projektes haben wir neben zahlreichen weiteren Methoden mit der Dauerlastmaschine diverse Tests und Analysen vorgenommen, um z. B. Erkenntnisse über den Einfluss des Schnellsinterns auf Materialeigenschaften zu gewinnen.“ Geprüft worden sind unterschiedliche Dotierungen von Zirkonoxid (3Y-TZP, 4Y-TZP, 5Y-TZP). Veränderungen der Gefügestruktur nach dem Highspeed-Sintern im Vergleich zu dem konventionellen Sintern respektive der mechanischen Eigenschaften wurden nicht beobachtet. Parallel zu den Materialtests wurde mit der Dauerlastmaschine eine standardisierte Methode zum Prüfen der klinischen Überlebensraten von Zirkonoxid erarbeitet. Zur Relevanz für den Arbeitsalltag in der Werkstoffkunde sagt Bogna Stawarczyk: „Die CeraTest 2k erweitert das Messmethodenportfolie bei uns an der LMU. Auf sie zu verzichten, ist mittlerweile für uns nicht mehr vorstellbar. Der Hochleistungssinterofen Ceramill Therm RS ist unserer Ansicht nach eine wirkliche Neuerung, das diverse Arbeitsschritte in der Herstellung einer Zirkonoxid-Restauration mit guten mechanischen und optischen Eigenschaften beschleunigt.“

Innovation und Wissenschaft

Wissenschaft, Forschung und Mittelstand präsentierten sich an diesem Tag eng vernetzt und aufgeschlossen. Die Anwesenden traten in den direkten Austausch; Forschungseinrichtungen, Unternehmen und Vertreter der Politik kamen ins Gespräch. Die erfolgreiche Dreier-Konstellation aus Entwicklung (SD Mechatronik), Forschung (Werkstoffkunde der Poliklinik für Zahnärztliche Prothetik an der LMU München) und Dentaltechnologie (Amann Girrbach) vertrat auf dem Innovationstag Mittelstand die Dentalbranche würdig – innovativ, kreativ und hochkompetent.

Annett Kieschnick

* BMWi: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie

* AiF Projekt GmbH: Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen