Warum müssen Sie Ihre 3D-gedruckte Dentalanwendung mit UV-Licht aushärten?

Da sich die Dentalbranche immer weiter in Richtung fortschrittlicher Technologien bewegt, wird der 3D-Druck von immer mehr Praxen und Labors auf der ganzen Welt übernommen. Bis zum Jahr 2028 wird der globale Markt für 3D-Druck in der Zahnmedizin voraussichtlich einen Wert von rund 8,29 Milliarden US-Dollar haben. Chairside-Zahnmedizin am selben Tag wird immer mehr zur Norm, und eines der wichtigsten Elemente einer erfolgreichen Chairside-Lösung ist die UV-Härtung, die gewährleistet, dass ein Druck sicher verwendet werden kann.

Experten wie Dr. Russell Schafer nutzen die komplette 3D-Drucklösung von Ackuretta, um ihren Patient*innen die bestmöglichen Ergebnisse zu liefern – und verändern damit ihr Leben.

Die 3D-gedruckten Anwendungen, die viele Patient*innen heute erhalten, bestehen aus Kunststoff. Es gibt verschiedene Arten von Kunststoffen mit unterschiedlichen Zusammensetzungen und mechanischen Eigenschaften, je nach der gewünschten Anwendung. Einige Kunststoffe werden für den Druck von Modellen (zahnmedizinische und andere) hergestellt, andere können zur Herstellung von chirurgischen Schablonen oder provisorischen Kronen und Prothesen verwendet werden, und wieder andere werden für dauerhafte Restaurationen eingesetzt.

Bei Anwendungen, die nicht biokompatibel sein müssen, ist die Nachhärtung ein wichtiger Schritt. Im Dentalbereich ist es jedoch von entscheidender Bedeutung, hochwertige biokompatible Anwendungen zu gewährleisten. Ein vollständig validierter und biokompatibler Arbeitsablauf für die Nachhärtung ist daher für jede Praxis und jedes Labor unerlässlich.

Um zu verstehen, welche Rolle die Nachhärtung bei der Nachbearbeitung spielt, müssen wir zunächst verstehen, wie sie funktioniert.

1. Wie funktioniert die UV-Härtung?

Die Nachhärtung ist eine Erweiterung dessen, was während des Druckvorgangs geschieht – die Polymerisation. Einfach ausgedrückt, ist die Polymerisation der Prozess, bei dem Licht auf lichtempfindliches Harz trifft, wodurch eine Reaktion ausgelöst wird, die dazu führt, dass sich verschiedene Moleküle miteinander verbinden, wodurch Polymerketten entstehen, die zu einem festen Druck führen.

Die Aushärtung des Harzes nach dem Druck mit Licht verschiedener spezifischer Wellenlängen gewährleistet, dass der gesamte Druck vollständig ausgehärtet und nachweislich biokompatibel ist. Dieser Aushärtungsprozess ist für jede gedruckte Anwendung, die Zahnärzt*innen im Mund eines Patient*innen einsetzen, unerlässlich – also für alles, was über Modelle, Abgüsse und Gingiva hinausgeht.

Dr. Luis de Bellis erklärt: “Viele Menschen, die sich dem 3D-Druck verschrieben haben, messen den Auswirkungen der Nachbearbeitung des hergestellten Teils nicht genügend Bedeutung bei. Es ist wichtig hervorzuheben, dass die Nachbearbeitung uns hilft, widerstandsfähigere Teile zu erhalten und zu Anwendungen beizutragen, die nicht zytotoxisch sein werden. Mit anderen Worten, wir können garantieren, dass wir die internationalen Normen einhalten.”

Die Nachhärtung stärkt den Druck und macht ihn stabiler. Um die bestmögliche Qualität zu gewährleisten, müssen Sie das Licht berücksichtigen, das zum Aushärten Ihres Drucks verwendet wird.

2. UV-Licht-Wellenlängen-Spektrum

Ultraviolette (UV) Strahlung kann auf natürliche Weise von der Sonne oder künstlich durch verschiedene künstliche Lichtquellen emittiert werden. Sie lässt sich in drei Bereiche unterteilen, deren Werte in Nanometern (nm) gemessen werden: UV-A (315-400 nm), UV-B (280-315 nm) und UV-C (100-280 nm). Verschiedene Wellenlängen haben unterschiedliche Wirkungen – UVC wird zur Sterilisation und Desinfektion verwendet, ist aber in der Regel nicht für den direkten Kontakt mit Menschen geeignet, da es für Haut und Augen sehr schädlich sein kann; UVB kann therapeutisch für bestimmte Hautbehandlungen eingesetzt werden und die Produktion von Vitamin D in der Haut fördern, verursacht aber auch Sonnenbrand; UVA wird allgemein als “Schwarzlicht” bezeichnet und kann zur Bildung von Melanin und Falten führen – es ist auch die Wellenlänge, die bei der Polymerisation (und der Erkennung von Fälschungen) verwendet wird.

Beim 3D-Druck im Dentalbereich ermöglicht ein breites Spektrum von Wellenlängen innerhalb des UVA-Bereichs, dass das UV-Licht die Drucke am tiefsten durchdringt, was zu einem stärkeren, stabileren und haltbareren Ergebnis führt. Die höhere Umwandlungsrate führt zu besseren mechanischen Eigenschaften, wie z. B. Härte, Biegefestigkeit, Biegemodul usw. Der neue CURIE Plus UV-Härteofen von Ackuretta verfügt über ein gemischtes Matrix-LED-Spektrum von 365, 385 und 405 nm, das eine gründliche Aushärtung ermöglicht, da es tiefer in das Material eindringt und mit den Fotoinitiatoren gründlicher reagiert. Wie lange die Nachhärtung dauert, hängt vom Harz und dem Druck sowie von der Leistung und Intensität Ihres UV-Härtungsgeräts ab. Das bedeutet, dass es eine große Bandbreite an möglichen Aushärtungszeiten gibt, die meisten dauern jedoch 3 bis 20 Minuten.

3. Was macht ein UV-Härtungsgerät biokompatibel?

Was die Biokompatibilität betrifft, so ist nicht das UV-Härtungsgerät selbst biokompatibel, sondern das Endergebnis, das es liefern kann. Daher sollte nicht nur das Aushärtungsgerät, sondern der Kunststoff und der gesamte Arbeitsablauf validiert werden, um sicherzustellen, dass die Endergebnisse für die Patienten auch wirklich sicher sind. Der CURIE Plus von Ackuretta verfügt beispielsweise über CE- und FCC-Zertifizierungen, die in der EU, den USA und den meisten Regionen der Welt gültig sind. Da sich die Einstufung als “biokompatibel” auf die Eignung und die Art des Kunststoffs bezieht, den ein Aushärtegerät aushärten kann1, werden diese Geräte als Aushärtegeräte der Klasse I oder II bezeichnet – oder gar nicht klassifiziert.

Bei einem UV-Härtungsgerät, das für die Herstellung von Action-Figuren konzipiert ist, spielt die Biokompatibilität keine Rolle – Sie setzen ja nicht Spider-Man in Ihren Mund.

Wenn Sie jedoch ein Zahnarzt oder ein Labor sind und die von Ihnen produzierten Ergebnisse im Mund eines Patienten eingesetzt werden, wird die Biokompatibilität zu einem Schlüsselfaktor bei Ihrer Auswahl. Wie lange eine Anwendung im Mund des Patient*innen verbleibt, bestimmt ihre Biokompatibilitätsklasse, von denen es zwei gibt – Klasse I und Klasse II2.

LED-Härtungsgeräte ohne Mischmatrix mit einer einzigen Wellenlänge sind die preiswertesten auf dem Markt. Sie verwenden eine einzige LED-Wellenlänge, in der Regel 405 nm.Sie sind für eine einfache Aushärtung geeignet, aber nicht für eine vollständige und zuverlässige Aushärtung. Biokompatible Geräte hingegen verfügen über Leuchtdioden (LEDs), die mit spezifischen und unterschiedlichen Wellenlängen arbeiten, um valide und zuverlässige Ergebnisse zu gewährleisten.Bei diesen speziell als medizinisch eingestuften Geräten sind die Aushärtungsparameter festgelegt, um sicherzustellen, dass eine Anwendung strenge Anforderungen erfüllt, die eine gleichmäßige Postpolymerisation und eine bestimmte Verweildauer im Mund des Patienten ermöglichen.Die Internationale Organisation für Normung (ISO) entwickelt internationale Normen für eine Vielzahl von Produkten – auch für medizinische Materialien und Geräte3. Die Norm ISO 10993 ist eine biologische Bewertung von Medizinprodukten.

Ein Hinweis zur ‘360°-Beleuchtung’

Bei einigen UV-Härtungsgeräten muss die Anwendung gedreht oder gewendet werden. Wenn dies notwendig wird, kann es zu innerer Schrumpfung oder ungleichmäßiger Aushärtung führen und ein ungleichmäßiges Endergebnis hinterlassen. Außerdem verdoppelt sich dadurch die erforderliche Aushärtungszeit. Hochwertige UV-Härtungsöfen für den medizinischen Bereich sind dagegen mit einer 360°-Beleuchtung ausgestattet, d. h. der Druck wird von allen Seiten und Oberflächen beleuchtet, so dass eine vollständige Aushärtung ohne das Risiko einer Schrumpfung oder eines ungleichmäßigen Ergebnisses gewährleistet ist.

Der Druck muss nur einmal in den Ofen gelegt werden und nicht mehr herausgenommen oder gedreht werden.Diese hochwertigen UV-Härtungsgeräte verfügen auch über voreingestellte Härtungseinstellungen, um einen vollständig validierten Arbeitsablauf zu gewährleisten.

4. Inertisierung der Kammer

Was bedeutet das?

Beim dentalen 3D-Druck ist es unerlässlich, bei jedem Druck Biokompatibilität und hohe Qualität zu gewährleisten. Die Nachhärtung ist der letzte Schritt, der dies gewährleistet. Während der Nachhärtung können bestimmte zusätzliche Maßnahmen dazu beitragen, die Qualität Ihres Ergebnisses zu erhöhen. Eine dieser Maßnahmen besteht darin, die Kammer zu inertisieren.

Sauerstoff ist überall um uns herum vorhanden – auch in Ihrer Aushärtekammer. Dieser Sauerstoff bildet eine Barriere zwischen Ihrem Druck und dem LED-Licht, das diesen Druck nachhärtet. Die Sauerstoffschicht bildet eine Barriere und kann verhindern, dass das Licht Ihren Druck gleichmäßig und gleichbleibend korrekt aushärtet. Dies wird als Sauerstoffinhibition bezeichnet.

Indem Sie den Sauerstoff aus der Kammer entfernen, verhindern Sie dieses Phänomen und sorgen so für eine bessere und zuverlässigere Aushärtung.

Und wie?

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, eine Aushärtekammer zu inertisieren, z. B. durch Eintauchen in Glyzerin, Vakuumversiegelung, Inertgas-Handschuhboxen, chemische Scavenger, Inertisierung mit Kohlendioxid und Stickstoff – jede mit ihren eigenen Vor- und Nachteilen.

Im Dentalbereich ist Stickstoff die am häufigsten verwendete Methode, vor allem wegen des günstigen Preises und der Flexibilität, entweder einen Tank oder einen Generator zu verwenden. Indem Sie Luft durch reinen Stickstoff (mindestens 95 %) ersetzen, entfernen Sie den Sauerstoff, der Lichtverzerrungen verursacht, und beseitigen so seine negativen Auswirkungen auf den Aushärtungsprozess. Sobald der Sauerstoff entfernt ist, kann die Anwendung das UV-Licht richtig absorbieren.

Und warum?

Die Nachhärtung in einer inerten Kammer bietet eine Reihe von Vorteilen. Erstens erhöht sich dadurch die Geschwindigkeit, mit der Sie Ihre Drucke aushärten können. Durch die effizientere Lichtverteilung werden Ihre Anwendungen schneller ausgehärtet. Zweitens werden die mechanischen Eigenschaften des Drucks verbessert, da die Vernetzungsrate erhöht wird, was zu einem stärkeren und haltbareren Ergebnis führt.

Der Einsatz von Stickstoff zur Inertisierung der Kammer sorgt für gleichmäßigere und qualitativ hochwertigere Ergebnisse – das bedeutet auch, dass keine klebrigen Bereiche oder Teile unausgehärtet bleiben, weder innen noch außen. Durch eine bessere Leistung wird auch der Materialabfall reduziert, was wiederum zu Kosteneinsparungen führt.

5. Was ist die Zukunft der Aushärtung?

In dem Maße, in dem sich die Technologie des dentalen 3D-Drucks verbessert und weiter verbreitet, und in dem Maße, in dem die Anwender*innen den von ihnen verwendeten Produkten und den von ihnen gebotenen Vorteilen mehr Aufmerksamkeit schenken, wird die Nachhärtung immer mehr an Bedeutung gewinnen – nicht nur, weil man weiß, wie sie sich direkt auf den Arbeitsablauf auswirkt, sondern auch, wie ihre Anwendung die Ergebnisse für den Patient*innen drastisch verbessern kann. Die Art und Weise, wie Zahnärzt*innen und Zahntechniker*innen heute eine 3D-Drucklösung in ihrer Praxis oder ihrem Labor suchen und implementieren, hat sich stark verändert. Ein vollständig validierter Arbeitsablauf, wie ihn Ackuretta bietet, ist zum Industriestandard geworden.

Dies ist ein Wandel, den wir nicht nur bei den Geräten, sondern auch bei den Materialien beobachten. Die Harzhersteller werden bei der Validierung immer selektiver – sie achten darauf, wie ihre Harze in einen gesamten Arbeitsablauf und nicht nur in einen einzelnen Schritt passen – und auf die mechanischen Eigenschaften und Leistungsanforderungen dieser Harze.

Mit Blick auf die Zukunft des dentalen 3D-Drucks werden die Anwender*innen von jedem Element des Arbeitsablaufs ein sehr hohes Leistungsniveau erwarten – Biokompatibilität, starke mechanische Eigenschaften und äußerst genaue und zuverlässige Ergebnisse. Kliniker, Laboreigentümer und -techniker werden bei jedem Produkt, das sie kaufen, auf Sicherheit und Zugänglichkeit achten sowie darauf, dass ihre gesamte 3D-Drucklösung optimiert wird – bei der Nachhärtung kann dies durch sorgfältige Beachtung der Leistung des Geräts, der Verwendung von Stickstoff, Wärme, der Wellenlängen der LEDs und der Integration aller anderen Geräte in den Druckprozess erreicht werden.

6. CURIE Plus Vorteile

Der neueste UV-Härtungsofen von Ackuretta – CURIE Plus – hebt Ihre Nachhärtung auf die nächste Stufe, indem er einen Workflow mit branchenführenden, validierten Harzen, eine effizientere Druckzeitlinie und eine größere Kammergröße und -kapazität bietet, so dass die Benutzer mehr Drucke gleichzeitig nachhärten können. Die Auswahl an LED-Wellenlängen von 365, 385 und 405 nm gewährleistet die Eignung für Biomaterialien der Klasse II, was bedeutet, dass das Gerät alle Anforderungen an biokompatible Anwendungen erfüllt.

Der neue CURIE Plus bietet ein verbessertes UI/UX-Design und erhöht die Benutzerfreundlichkeit durch automatische Harzparameter- und Firmware-Updates sowie eine automatische Funktion zum Öffnen/Schließen der Tür. Darüber hinaus ermöglicht eine native Integration mit SOL die direkte Übertragung der neuesten Druckparameter an Ihr Aushärtegerät, wodurch Benutzerfehler reduziert und die Produktivität verbessert werden.

Zusätzlich zu diesen Merkmalen ist das System vollständig kompatibel mit der Verwendung von Stickstoff, wodurch die Auswirkungen der Sauerstoffinhibition beseitigt werden.