Vad är syftet med sintring inom tandvården?

 

Om du är ny på dentala zirkoniumoxid kommer en fråga ofta upp:

Varför måste en zirkoniumoxidrestaurering sintras efter fräsning?

Efter att ett zirkoniumblock har frästs till formen av en krona, bro eller annan restaurering, kan det redan se ut nära den slutliga restaureringen. Materialet är dock fortfarande i ett försintrat tillstånd-. Dess densitet, styrka, dimensioner och utseende är ännu inte desamma som efter den rekommenderade sintringscykeln.

Det är här som sintring blir en viktig del av zirkoniumoxidbearbetning.

Ur tillverkningssynpunkt är sintring mer än att bara värma upp en restaurering till en hög temperatur. Uppvärmningshastigheten, måltemperaturen, hålltiden, kylningsstadiet, ugnens tillstånd, laddningsarrangemanget och egenskaperna hos zirkoniumoxidmaterialet kan alla påverka resultatet.

För ett dentallaboratorium kan förståelsen av denna process också göra det lättare att identifiera var ett problem kan ha börjat när den slutliga restaureringen inte blir som förväntat.

Vad händer före sintring?

De flesta CAD/CAM-dentala zirkoniumoxidblock levereras i ett delvis sintrat eller för-sintrat skick.

I detta skede har zirkoniumoxiden tillräckligt med styrka för att kunna hanteras och fräsas, men den har inte nått densiteten för helsintrad zirkoniumoxid.

Denna skillnad är viktig för CAD/CAM-bearbetning.

Helsintrad zirkoniumoxid är mycket svårare att bearbeta. För-sintrad zirkoniumoxid är lättare för en fräsmaskin att skära, vilket kan minska verktygsslitage och bearbetningstid.

Det finns en annan viktig punkt: restaureringen är avsiktligt fräst större än dess slutliga storlek.

Detta beror på att materialet kommer att krympa under sintringen.

Till exempel, om ett zirkoniumoxidblock har en specificerad linjär krympning på cirka 20 %, måste CAD/CAM-systemet kompensera för denna förändring vid beräkning av fräsdimensionerna. Det faktiska krympvärdet varierar mellan zirkoniumoxidmaterial och tillverkare, så värdet som anges för det specifika blocket bör användas.

Det är också därför att byte av zirkoniumoxidmärken utan att kontrollera det nya materialets krympinformation kan orsaka dimensionsproblem.

Restaureringen kan se korrekt ut direkt efter fräsning, men det är fortfarande en mellanprodukt.

Vad är syftet med sintring?

Huvudsyftet med sintring är att öka densiteten hos zirkoniumoxiden genom att värma materialet under en kontrollerad temperaturcykel.

När temperaturen stiger binds zirkoniumoxidpartiklarna gradvis och utrymmena mellan dem blir mindre. Materialet blir tätare och restaureringen drar ihop sig.

Denna sammandragning är anledningen till att den överdimensionerade frästa restaureringen kan nå sina avsedda dimensioner efter sintring.

Enkelt uttryckt:

Fräsning formar restaureringen.
Sintring utvecklar den täta zirkoniumoxidstrukturen.

De två processerna är nära förbundna när man arbetar med för-sintrad dental zirkoniumoxid.

Sintring påverkar också materialets slutliga mikrostruktur. De resulterande mekaniska och optiska egenskaperna beror på zirkoniumoxidformuleringen, dess starttillstånd och de använda sintringsbetingelserna.

Det är mer korrekt att tänka på sintring som en del av materialbearbetningsprocessen snarare än bara det sista uppvärmningssteget.

Varför krymper zirconia under sintring?

Detta är en viktig punkt för både laboratorietekniker och dentala materialdistributörer.

Ett för-sintrat zirkoniumoxidblock innehåller utrymmen mellan zirkoniumoxidpartiklarna. Under sintring minskar partikelbindning och diffusion dessa utrymmen.

När strukturen blir tätare minskar de totala dimensionerna.

Mängden krympning är inte nödvändigtvis densamma för olika zirkoniumoxidprodukter.

Skillnader i pulversammansättning, partikelegenskaper, formningsprocess, för-sintrad densitet och tillverkningsförhållanden kan påverka den angivna krympningen.

Av denna anledning finns det inget enskilt krympningsvärde som kan appliceras på varje dentala zirkoniumoxidblock.

Om ett laboratorium byter från ett zirkoniummärke till ett annat, bör krympfaktorn som levereras med det nya materialet kontrolleras före fräsning. Motsvarande CAD/CAM-inställningar kan också behöva uppdateras.

En liten skillnad i kompensationsfaktorn kan bli märkbar efter sintring, speciellt när restaureringen kräver en tät passform.

Vad förändras under sintringen?

Flera förändringar sker under sintringsprocessen.

1. Densiteten ökar

Den för-sintrade zirkoniumoxiden har en relativt porös struktur. När partiklarna binder under uppvärmningen minskar utrymmena i materialet och densiteten ökar.

Den slutliga densiteten beror på zirkoniumoxidmaterialet och bearbetningsförhållandena.

2. Restaureringen blir mindre

Restaureringen drar ihop sig när materialet blir tätare.

CAD/CAM-systemet tar hänsyn till denna dimensionsförändring före fräsning genom att tillämpa krympningsinformationen för zirkoniumoxidblocket.

3. Mikrostrukturen utvecklas

Sintring förändrar zirkoniumoxidens mikrostruktur.

Sammansättningen, kornstrukturen, densiteten och sintringsförhållandena har alla en roll i de slutliga mekaniska egenskaperna hos zirkoniumoxid.

Detta är en anledning till att tillverkarens rekommenderade sintringscykel spelar roll. En ugn som når måltemperaturen berättar inte hela historien.

4. Utseendet förändras

Utseendet på zirkoniumoxid kan också förändras under sintring.

För förskuggad och flerskiktad zirkoniumoxid är den slutliga nyansen och genomskinligheten relaterad till materialets formulering och bearbetningsförhållanden. Utseendet före sintring bör inte behandlas som en exakt indikation på det slutliga utseendet.

När man jämför två zirkoniumoxidprodukter är det bra att titta på deras bruksanvisning snarare än att anta att samma ugnsprogram ger samma resultat.

Varför är sintringstemperaturen så hög?

Dental zirkoniumoxid kräver hög-temperatursintring eftersom partiklarna behöver tillräcklig värmeenergi för att diffusion och förtätning ska kunna ske.

Många dentala zirkoniumoxidmaterial använder sintringstemperaturer runt 1 500 grader eller högre, även om den rekommenderade temperaturen beror på det specifika materialet.

En ugn kan ha en maximal nominell temperatur på till exempel 1 600 grader eller 1 650 grader.

Den specifikationen talar om för dig den övre temperaturkapaciteten hos ugnen. Det betyder inte att zirkoniumoxid normalt ska sintras vid den temperaturen.

Den rekommenderade sintringstemperaturen kommer från zirkoniumoxidtillverkaren.

Denna distinktion är värd att ha i åtanke när man jämför dentala sintringsugnar:

Ugnens maximala temperatur ≠ zirkoniumoxidsintringstemperatur.

Ett laboratorium kan behöva en ugn med ett lämpligt temperaturområde, men det faktiska programmet bör väljas efter den zirkoniumoxid som bearbetas.

Betyder en högre temperatur bättre sintring?

Inte nödvändigtvis.

En högre maxtemperatur kan vara en användbar ugnsspecifikation, men det är bara en del av utvärderingen.

En sintringscykel av zirkoniumoxid involverar flera parametrar:

Uppvärmningshastighet

Måltemperatur

Hålltid

Temperaturens enhetlighet

Kylhastighet

Ugnsladdning

Placering av restaureringarna

Rekommenderat program för zirkoniummaterialet

Till exempel, om en zirkoniumoxidtillverkare rekommenderar sintring vid en viss temperatur under en specificerad hålltid, kan en ökning av temperaturen bara för att ugnen kan nå den förändra materialets mikrostruktur.

Detsamma gäller hålltid.

En längre eller varmare cykel är inte automatiskt en bättre cykel.

När jag utvärderar en ugn skulle jag titta på hur väl den kan återskapa den temperaturcykel som krävs av materialen som används i laboratoriet, snarare än att fokusera på enbart den maximala temperaturen.

Varför är sintringsprogrammet viktigt?

Sintringsprogrammet bestämmer hur ugnen rör sig genom uppvärmnings-, håll- och kylningsstegen.

Ett enkelt program kan beskrivas som:

Värme → Hålla → Kyla

I faktiska dentalapplikationer kan programmet innehålla flera temperatursteg och olika uppvärmningshastigheter.

Till exempel kan en konventionell zirkoniumoxidcykel ta flera timmar. Vissa zirkoniumoxidmaterial är också designade för kortare snabba-sintringscykler.

En snabb-sintringscykel är inte bara en kortare version av en konventionell cykel.

Ett snabbt-sintringsprogram ändrar hur materialet värms och kyls. Om det är lämpligt beror på zirkoniumoxidformuleringen och rekommendationerna från materialtillverkaren.

Av denna anledning bör ett laboratorium inte anta att ett snabbt program som är lämpligt för en zirkoniumoxid bör användas direkt för ett annat zirkoniumoxidmärke.

När ett nytt zirkoniumoxidmaterial introduceras, skulle jag kontrollera dess rekommenderade cykel och jämföra det med de tillgängliga ugnsprogrammen innan jag använder det för vanlig produktion.

Vad händer om sintringsvillkoren är felaktiga?

Resultatet beror på vilken parameter som faller utanför det rekommenderade intervallet och med hur mycket.

Möjliga problem inkluderar:

Slutliga mått som skiljer sig från det förväntade resultatet

Förändringar i mekaniska egenskaper

Skillnader i nyans eller genomskinlighet

Variation mellan sintringssatser

Förvrängning i vissa restaureringar

Längre handläggningstid

Ytterligare justeringar eller remakes

Inte alla problem som uppstår efter sintring orsakas av ugnen.

Till exempel kan en felaktig krympningsfaktor i CAD/CAM-mjukvaran påverka de slutliga måtten även när ugnen fungerar normalt.

Detsamma gäller fräsning.

Verktygets skick, fräsnoggrannhet, restaureringsdesign och zirkoniablockets tillstånd kan också påverka det slutliga resultatet.

När man undersöker ett sintringsproblem är det användbart att titta på hela bearbetningskedjan snarare än att ändra ugnstemperaturen omedelbart.

Vad bör ett laboratorium kontrollera innan sintring?

När jag använder ett nytt zirkoniummaterial skulle jag först kontrollera följande information:

1. Rekommenderad sintringstemperatur

Kontrollera måltemperaturen som anges av zirkoniumoxidtillverkaren.

2. Uppvärmningshastighet

Vissa material har en specificerad uppvärmningshastighet eller ett rekommenderat program med flera uppvärmningssteg.

3. Hålltid

Kontrollera hur länge materialet ska hålla sig vid måltemperaturen.

4. Krav på snabb-sintring

Om laboratoriet vill använda en kortare cykel, bekräfta att zirkoniumoxiden är lämplig för den typen av program.

5. Krympfaktor

Kontrollera värdet som behöver matas in i CAD/CAM-mjukvaran.

6. Kylningskrav

Vissa material kan ha specifika rekommendationer för kylningssteget. Snabb kylning och naturlig kylning bör inte behandlas som utbytbara processer.

7. Ugnskompatibilitet

Kontrollera om den tillgängliga ugnen kan köra önskat temperaturområde och program.

Dessa punkter är vanligtvis mer användbara än att jämföra ugnar endast med deras maximala temperatur.

Vad bör distributörer veta om sintring?

Distributörer som säljer dental zirkoniumoxid eller dental laboratorieutrustning kan också få frågor om sintring.

Till exempel:

Varför blev restaureringen mindre?

Varför skiljer sig den slutliga storleken från CAD-designen?

Kan denna zirkonium sintras snabbt?

Varför kräver denna zirconia ett annat program?

Kan samma program användas för ett annat zirkoniummärke?

Varför ser nyansen annorlunda ut efter sintring?

Varför beter sig två zirkoniumoxidmaterial olika i samma ugn?

Du behöver inte vara sintringsingenjör för att svara på dessa frågor.

En grundläggande förståelse av förhållandet mellan zirkoniumoxidmaterialet, krympkompensation, fräsprocess, sintringsprogram och slutlig restaurering är användbar när man kommunicerar med dentala laboratorier.

Det hjälper också när man jämför produkter från olika tillverkare.

Till exempel, om två zirkoniumoxidblock har olika rekommenderade krympningsfaktorer eller sintringscykler, bör de inte utvärderas endast utifrån deras angivna styrka eller genomskinlighet. Bearbetningskraven är också en del av materialinformationen.

Sintring är en del av hela CAD/CAM-processen

Det är lättare att förstå zirkoniumoxidbearbetning när stegen betraktas som en kontinuerlig process:

Zirconia block → CAD design → Fräsning → Sintring → Finishing

Varje steg har sina egna krav.

CAD-programvaran behöver korrekt krympningsinformation.

Fräsmaskinen behöver bearbeta blocket enligt materialspecifikationerna.

Ugnen måste köra en lämplig sintringscykel.

Efter sintring måste restaureringen inspekteras med avseende på dimensioner, passform, nyans, yttillstånd och andra krav som är relevanta för fallet.

Det är också så jag skulle närma mig ett sintringsproblem i ett laboratorium.

Om en krona kommer ut med en oväntad storlek, till exempel, skulle jag inte direkt anta att ugnen är ansvarig. Jag skulle först kontrollera zirkoniumoxidbatch, krympningsfaktor, CAD/CAM-inställningar, fräsprocess, sintringsprogram, ugnsbelastning och temperaturrekord.

Att titta på dessa faktorer tillsammans ger en praktisk utgångspunkt för felsökning.

Vad betyder detta när man väljer en sintringsugn för tandvård?

För ett laboratorium bör ugnen beaktas i förhållande till de zirkoniumoxidmaterial som används.

Viktiga specifikationer kan inkludera:

Maximal drifttemperatur

Uppvärmningshastighet

Temperaturkontroll noggrannhet

Temperaturens enhetlighet

Tillgängliga sintringsprogram

Programmerbara värme- och kylsteg

Kammarkapacitet

Antal och typ av sintringsbrickor

Stöd för konventionella och snabba-sintringscykler

Programlagring och redigering

Temperaturövervakning och kontroll

Den faktiska betydelsen av varje specifikation beror på laboratoriets arbetsflöde.

Ett litet laboratorium som bearbetar ett begränsat antal kronor kan ha andra krav än ett större laboratorium som producerar flera broar och fullständiga-bågrestaureringar varje dag.

Samma princip gäller för snabb sintring. En kortare cykel kan vara användbar för vissa arbetsflöden, men zirkoniumoxidtillverkarens bearbetningskrav måste fortfarande beaktas först.

Slutliga tankar

Sintring är det stadium där för-sintrad zirkoniumoxid värms upp för att utveckla en tätare struktur och nå de dimensioner och materialegenskaper som förväntas efter bearbetning.

Processen kan se enkel ut från utsidan: placera restaureringen i ugnen, starta programmet och vänta tills den svalnar.

I praktiken är flera variabler inblandade.

Zirkoniumoxidmaterialet, krympningsfaktorn, CAD/CAM-inställningarna, fräsprocess, värmekurva, måltemperatur, hålltid, kylprocess och ugnskondition har alla en roll i slutresultatet.

För laboratorier skulle jag inte börja med att bara fråga:

"Hur varm kan den här ugnen bli?"

En mer användbar fråga är:

"Kan den här ugnen köra den temperaturcykel som krävs av de zirkoniumoxidmaterial jag använder?"

Den frågan ger en bättre utgångspunkt när man jämför dentala sintringsugnar och när man avgör om en ugn är lämplig för ett visst laboratoriearbetsflöde.