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Doctor's Theses (authored and supervised):

J.-A. Schönherr:
"Herstellung dentaler Keramikrestaurationen mit laser- und DLP-basierter additiver Fertigung";
Supervisor, Reviewer: J. Stampfl, A. Schedle, R. Liska; Institut für Werkstoffwissenschaft und Werkstofftechnologie, 2018; oral examination: 12-12-2018.



German abstract:
Lithographiebasierte additive Fertigung ist eine der ältesten Technologien der jungen Verfahrensgruppe des 3D-Drucks und zugleich das in Bezug auf die Detailgenauigkeit und die Oberflächenqualität vielversprechendste Verfahren. Es ermöglicht die Verarbeitung und Herstellung einer Vielzahl verschiedener Materialien - von thermoplastähnlichen Kunststoffen bis hin zu Keramiken-, die mit konventionell hergestellten vergleichbar sind. Die vorliegende Arbeit konzentriert sich auf die Herstellung von Glaskeramik im LED-Maskenverfahren (DLP) sowie die Überführung dieses Verfahrens auf eine Laser-Scanner-basierte Belichtung. Der Fokus auf Glaskeramik ist deshalb gewählt, da sie ein ausgezeichneter Werkstoff für die Herstellung dentaler Restaurationen, insbesondere von Kronen und Brücken, ist. Ihre Herstellung im additiven Prozess ist insofern interessant, da hierdurch patientenindividuelle Restaurationen mit hohen geometrischen Anforderungen umsetzbar sind. Diesen Vorteilen stehen allerdings auch folgende Nachteile gegenüber: Die Präzision dieser Methode war bislang im Vergleich mit CNC-Verfahren geringer, der Prozess fehleranfälliger und die Basismaterialien, wie Photopolymere oder Keramikpulver, sind vergleichsweise teuer. Der Herausforderung, einen Prozess zu entwickeln, der hinsichtlich seiner Prozesszeiten wirtschaftlich ist, hochpräzise Restaurationen hervorbringt und dabei reproduzierbar ist, widmet sich der Kern dieser Arbeit.
Eine Präzisionssteigerung erfordert Optimierung an vielen Punkten der Prozesskette. So haben bereits die Schlickerzusammensetzung sowie die Auswahl und Konzentration des Lichtabsorbers einen großen Einfluss hierauf. Daneben spielen Prozessparameter, wie die eingebrachte Energiedosis, die durch die Dauer und Intensität der LED-Belichtung bzw. die Laser-Scanner-Parameter (wie z.B. Geschwindigkeit, Spurabstand und Laserleistung) bestimmt werden, eine große Rolle. Die zu bestimmen bedarf es neben sogenannten Durchhärtungstests die Herstellung von Teststrukturen, die auf die zur Evaluierung von Überbelichtung und mangelndem Energieeintrag hin konzipiert sind. Stimmen die Belichtungsparameter, so müssen in der Folge Skalierungskörper erstellt werden, mit denen eine genaue Aussage über den Sinterschrumpf in allen Raumrichtungen ermittelt werden kann. Was es hierbei zu berücksichtigen gilt, und welche Einflüsse auf den Schrumpf wirken, wird in der Arbeit fokussiert behandelt.
Neben dem Schrumpf entsteht beim Sintern schwerkraftbedingt ein Verzug im Bauteil, der beachtet werden muss. Hierfür wurden spezielle Sinterstrukturen entwickelt, die insbesondere die Herstellung hochpräziser Keramikkronen mit hoher Reproduzierbarkeit ermöglichen. Ein letzter Aspekt dieser Arbeit befasst sich mit der Erhöhung der Präzision durch den Umstieg von einer DLP-basierten Belichtung hin zu einer Laser-Scanner-basierten, da durch die vektorbasierte Belichtung mit feinstem Strahldurchmesser (20 Ám) eine maximierte Auflösung und Konturgenauigkeit erwartet wird.
Alle Vorversuche resultieren in einem soweit optimierten Prozess, dass es möglich war dentale Molarkronen höchster Präzision herzustellen und mittels geeigneter Digitalisierungsverfahren zu beurteilen.

Created from the Publication Database of the Vienna University of Technology.