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R. Gmeiner:
"Stereolithographic Ceramic Manufacturing (SLCM) of lithium disilicate and bioactive glass ceramics for dental and medical applications";
Supervisor, Reviewer: J. Stampfl, R. Haubner, R. Danzer; Institut für Werkstoffwissenschaft und Werkstofftechnologie, 2016; oral examination: 11-28-2016.

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit dem stereolithographischen "3D-Druck" von Dentalkeramiken (Lithium Disilikat) und bioaktiven Knochenersatzkeramiken (45S5 Bioglass). Bei diesem Verfahren (Stereolithographic Ceramic Manufacturing - SLCM) wird ein mit Keramikpartikeln gefülltes Photopolymer selektiv belichtet und schichtweise ausgehärtet, sodass ein definierter Formkörper hoher Präzision erstellt werden kann. Dieser "Grünling" kann nun thermisch nachbehandelt werden, um zuerst Lösemittel und organischen Binder auszutreiben und danach das zurückbleibende keramische Pulverkonstrukt (welches zwar geschrumpft, aber immer noch formstabil ist) zu einer dichten Keramik zu sintern. Über diesen mehrstufigen Prozess ist es daher möglich, technisch oder medizinisch einsetzbare Keramikstrukturen mit sehr hoher Dichte (>99vol%) und außerordentlicher Präzision (<25μm) in einem additiven Verfahren herzustellen.
Die Arbeit beschäftigt sich hauptsächlich mit der Fertigung von Dentalrestaurationen aus Lithium Disilikat, einer Glaskeramik für hochästhetische Frontzahnversorgungen. Die Anforderungen dieses Fertigungsbereiches stellen höchste Ansprüche an die Mechanik der gefertigten Glaskeramik (Biegefestigkeit, Dichte), deren optische Eigenschaften (Transluzenz, Färbung) und die allgemein mögliche Fertigungstoleranz (3D-Druckpräzision, Formverzug während des Sinterns). Zusätzlich wurden Strukturierungsversuche mit bioaktiven Gläsern durchgeführt, welche sich für den Einsatz als Konchenersatzmaterial und zur Defektversorgung in der Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie eignen. Die Arbeit deckt dabei experimentelle Forschungsbereiche von der Erstellung photopolymerisierbarer Ausgangssysteme, der Anpassung und Weiterentwicklung der benötigten 3D-Drucktechnik bis zur detaillierten Untersuchung der Entbinder- und Sintervorgänge, sowie der mechanischen, optischen und elektronenmikroskopischen Prüfung und Charakterisierung der erstellten Glaskeramiken ab.
Es ist dem Autor schlussendlich gelungen, definierte Lithium Disilikat Strukturen (Einzelkronen, 3-gliedrige Brücken) mit hoher Formtreue und Wiederholgenauigkeit (Passungspalt max. 150μm) und ausgezeichneter Mechanik (>300MPa Biegefestigkeit, >99,9vol% Dichte), sowie passender Tansluzenz herzustellen. Darüber hinaus konnte die Möglichkeit einer monochromatischen Einfärbung der Glaskeramik bereits in der Rohstoffaufbereitung nachgewiesen werden, welche eine Abstufung der finalen Restaurationen in den gängigen Dentalfarben ermöglicht und welche die Werkstoffmechanik nicht negativ beeinflusst. Zudem konnte eine Vielzahl an Erkenntnissen über mögliche Prozesseinflüsse auf das finale Sinterergebnis gesammelt werden, welche sich in detaillierten Werkstoffparametern ablesen lassen. Im Bereich bioaktiver Glaskeramiken konnte ebenfalls herausragende mechanische Kennwerte erzielt werden (>120MPa Biegefestigkeit) und die neuen Möglichkeiten der additiven Formgebung bei der Erstellung künstlicher Knochen- Mikrostrukturen demonstriert werden.