Entwicklung ist aller Legierungen Anfang
Ob in Form von goldgelb glänzende Plättchen oder kleinen metallischen Zylindern – jeden Tag arbeiten auf der ganzen Welt Millionen von Zahntechnikern mit den verschiedensten Legierungen. Dass eine Legierung in der Praxis reibungslos „funktioniert“, wird im Zahnlabor – völlig zu Recht – vorausgesetzt. Bevor jedoch solch eine Legierung in das Dentallabor kommen kann, wurde sie in einem ebenso aufwendigen wie weithin wenig bekannten Prozess entwickelt. Dieser soll im Folgenden näher beleuchtet werden.
Wie sieht der Entwicklungsprozess nun also im Einzelnen aus? (Abb. 2) Bei der BEGO setzen sich die Entwickler in einem ersten Schritt mit Vertrieb, Marketing sowie der Zahntechnik zusammen, um zusammen einen Anforderungsprofil zu definieren. Ein Beispiel: Eine zahnfarbene Legierung mit keramischen Eigenschaften soll entwickelt werden, die zu Kosten von 0,10 Euro pro Gramm herzustellen ist – und idealerweise in dieser Kombination von Eigenschaften noch nicht auf dem Markt verfügbar ist. Nun müssen die Entwickler zunächst einmal die Wünsche der Kaufleute und Zahntechniker in für sie verständliche Größen übersetzen. Was versteht der Zahntechniker genau unter „gut zu verarbeiten“? Welche Oxidfarbe ist eigentlich gemeint, die nach dem Guss, oder die nach den keramischen Bränden?
Anschließend beginnt die Denkphase, in der nach Lösungswegen gesucht wird. Parallel findet ein „Benchmarking“ mit vergleichbaren auf dem Markt erhältlichen Legierungen statt. Zeichnet sich eine mögliche Lösung ab, ist der Moment gekommen, das Patentamt – nicht ganz zu Unrecht „größter Feind des Entwicklers“ genannt – zu konsultieren. Sollte es schon ein relevantes Patent geben, gibt es die Möglichkeit, dieses zu umgehen?
In ersten Versuchen werden nun experimentelle Mischungen erstellt, die man zunächst auf ihre zahntechnische Eignung untersucht. Kann die Mischung einfach gegossen und verarbeitet werden? Wie ist der Verbund zur Keramik? Hier wird ein einfacher Abschlagtest durchgeführt (Abb. 3). Eine standardisierte 4er-Brücke wird mit handelsüblicher Keramik verblendet. Anschließend wird mit einem Hammer die Keramik abgeschlagen. Der Bruchverlauf sowie die dafür aufgewandte Kraft sind ein erstes Indiz für die Qualität des Verbundes. Platzt die Keramik leicht und in großen Scherben ab, ist der Verbund unzureichend.
Verlaufen die ersten Tests einer neuen Mischung positiv, wird davon eine größere Menge erstellt, um noch eingehendere Untersuchungen durchzuführen. Das Medizinproduktegesetz (MPG) schreibt verschiedenste Eigenschaften vor. Der BEGO aber, die einen 120-jährigen hervorragenden Ruf in der Dentalbranche zu wahren hat, gehen diese gesetzliche Mindestanforderungen nicht weit genug – deswegen haben wir einen deutlich strengeren eigenen Anforderungskatalog und eigene Prüfmethoden, die sich in jahrzehntelanger Erfahrung bewährt haben. Nun werden nicht nur zahntechnische Anforderungen geprüft wie Gießbarkeit, Polierbarkeit und Ausarbeiten. Vor allem werden die mechanischen, chemischen und biologischen Eigenschaften genauestens untersucht. Dazu wird unter anderem der Zugversuch (Abb. 4) verwendet, um den Elastizitätsmodul, die 0,2%-Dehngrenze, die Zugfestigkeit sowie die Bruchdehnung zu bestimmen. Hier werden auch gelötete und laser-geschweißte Zugproben getestet, um die Füge-Eigenschaften zu bestimmen. Um den Verbund zwischen Legierung und Keramik zu prüfen, werden der Schwickerath-Test (Abb. 7, 8) sowie der Abschreck-Test angewandt. Mit einem Dilatometer (Abb. 5, 6) wird der Wärmeausdehnungskoeffizient (WAK) gemessen, der Auskunft darüber gibt, ob die Keramik und die Legierung überhaupt zueinander passen.
Auch was die chemischen Anforderungen betrifft, prüft die BEGO strenger als es das Gesetz (ISO 10271) verlangt, also die in Lösung gegangenen Ionen nach 7 Tagen zu bestimmen. Bei der BEGO wird nach 1, 4, 7, 14, 21 und 28 Tagen geprüft, um die initiale Korrosion sowie das Langzeitverhalten zu bestimmen (Abb. 9). Auch der Einfluss des Wiedervergießens auf die Korrosion wird standardmäßig untersucht (Abb. 10), denn ein gutes Korrosionsverhalten ist die Basis für die Biokompatibilität. Dazu wird von einem unabhängigen Institut zunächst ein Zelltest durchgeführt, um die lokale Toxizität zu bestimmen. Verläuft dieser positiv, wird die allergische Sensibilisierung geprüft. Ergibt diese ebenfalls positive Ergebnisse, ist die Entwicklung beendet. Nach Durchlauf eines Konformitätsverfahrens wird die Legierung für den Verkauf freigegeben. Die biologische Verträglichkeit wird mit einem Biozertifikat bescheinigt.
Die erste unter „Real-Bedingungen“ hergestellte Charge wird nochmals eingehend untersucht, um auszuschließen, dass sich Fehler eingeschlichen haben. Außerdem unterliegen bei der Serienproduktion die Rohstoffe ebenso wie die Endprodukte einer ständigen Kontrolle, um eine immer gleichbleibende Qualität sicherzustellen. Und nun kann endlich die Legierung in Form von kleinen Plättchen oder Zylindern an Zahnlabore weltweit geschickt werden, damit sie damit zuverlässig täglich arbeiten können.
Bildunterschriften:
Abb. 1 Gußplättchen der hochgoldhaltigen Legierung Bio PontoStar XL
Abb. 2 Schematische Darstellung des Entwicklungsverlaufes bei BEGO
Abb. 3 Abschlagtest an einer standardisierten Brücke
Abb. 4 Eingespannte Probe für den Zugversuch
Abb. 5 Ansichten eines Dilatometers
Abb. 6 Einlegen der Probe (zylindrisch) in ein Dilatometer
Abb. 7 Ansicht des Versuchaufbaus für den Schwickerath-Tests gemäß ISO 9693
Abb. 8 Ergebnisse des Schwickerath-Tests für mit verschiedenen konventionellen Keramiken verblendetem Wirobond 280
Abb. 9 Korrosionsraten von der Gold-Legierung Bio PontoStar Xl (die Edelmetalle Gold und Platin konnten nicht nachgewiesen werden und sind deswegen nicht aufgeführt). Dargestellt ist die tägliche Abgabe der Ionen.
Abb. 10 Ionenabgabe in Abhängigkeit des Mehrfach-Vergusses (immer 100 % Altmaterial) von BegoLloyd LFC (die Edelmetalle Gold, Platin und Palladium lagen unterhalb der Nachweisgrenze und sind deswegen nicht aufgeführt). Dargestellt ist die abgegebene Gesamtmenge.
