Laser-Schweißen in der orthopädischen Zahnmedizin

Heutzutage gilt das Löten als veraltete Technologie zur Herstellung orthopädischer Konstruktionen, obwohl es eine einfache Methode zur Lösung von Problemen im Zusammenhang mit Metallrahmen ist.

Über die Technik der intraoralen Schweißung im Webinar Sofortbelastung mit intraoraler Schweißung. Die konometrische Konzeption.

Nachteile des Lötens, die leicht durch Schweißen gelöst werden können

Diese Technologie hat eine Reihe von Nachteilen. Der Hauptnachteil ist die Notwendigkeit, den zu lötenden Bereich des Rahmens auf eine ausreichend hohe Temperatur zu erhitzen, die die Schmelztemperatur des Lötmittels übersteigt. Das Ergebnis ist eine unerwünschte Oxidation, das Verbrennen organischer Bestandteile der Konstruktion und das Ausdünnen der Rahmenbereiche, was die Verbindung mit dem Rahmen verschlechtert.

Bild 1. Laser-Schweißen in der Zahnmedizin.

Ein weiterer Nachteil ist die Verdünnung der Struktur aufgrund der teilweisen Umwandlung in Oxide, die zusätzlich poliert werden, wodurch der Zahnersatz seine Widerstandsfähigkeit gegen Belastungen verliert und in extremen Fällen Löcher entstehen.

Die Bedeutung des Laser-Schweißens kann nicht hoch genug eingeschätzt werden, insbesondere wenn nach dem Anpassen des Gerüsts offensichtlich wird, dass der Rand der Krone verlängert werden muss. Ohne eine Schweißvorrichtung muss das Gerüst komplett umgearbeitet, neu gegossen und das fehlende Fragment angelötet werden.

Während des Lötprozesses wird das Gerüst ungleichmäßig erhitzt, was zu Expansionsstress führt, der Risse und das Ablösen der spröden Verkleidung verursacht.

Durch den Einsatz eines Lasers werden auch andere Probleme behoben, wenn äußerlich polierte Bereiche Kerben aufweisen, die durch Einschlüsse von Schlacken, Resten des Gießtiegels oder der Formmasse entstanden sind, oder Vertiefungen, die zuvor im Wachsmodell nicht bemerkt wurden oder während des Gießprozesses entstanden sind. Es werden auch Defekte anderer Herkunft identifiziert, dies können volumetrische Poren aufgrund von Schrumpfung sein, die durch Glätten der Oberfläche mit einem Laser beseitigt werden, wobei der Strahl mit einem größeren Durchmesser fokussiert wird und nur leicht die Oberfläche des Prothesenteils auf minimale Tiefe schmilzt.

Abbildung 2. Gegossene Prothese nach der Reparatur durch Laserschweißen.

Ein weiterer Nachteil ergibt sich daraus, dass beim Löten Lot verwendet wird, dessen Schmelze Kohlenstoff absorbiert, die Flamme des Brenners enthält Kohlenwasserstoffe, was dazu führt, dass das Lot mit Kohlenstoff angereichert wird, seine Zusammensetzung ändert sich und die Homogenität geht verloren, was die Grundlage für ungünstige Folgen bildet (Deformation und Bruch der gesamten Konstruktion).

Der nächste Nachteil sind galvanische Ströme, die sich im Mundraum des Patienten aufgrund von Prothesen entwickeln, selbst wenn alle Konstruktionen aus einer Legierung desselben Typs hergestellt wurden.

Der fünfte Nachteil ist durch die Verwendung von Lötzinn bedingt. Löten hilft manchmal, ein Problem zu lösen, schafft aber die Voraussetzungen für das Auftreten eines anderen. Dies geschieht im Prozess der Beseitigung der Folgen einer fehlerhaften Installation des Gießsystems, die die Bildung von engen Poren, Mikroporosität, Oberflächenabsenkungen, Rissen und Brüchen verursacht. Während des Verlötens der aufgeführten Defekte kann das erhitzte Flussmittel in die Konstruktion eindringen und dann, beim Brennen der Keramik, durch die Mikrohohlräume nach außen treten.

Hiermit kann die Aufzählung der Nachteile des Lötens abgeschlossen werden, indem noch die deutlich geringere Festigkeit der Lötverbindung im Vergleich zu Vollmetall erwähnt wird, was besonders wichtig ist bei der Verwendung von spröden Verkleidungen. Das schwache Lot überträgt umkehrbare Belastungsdeformationen nur schwer.

Abbildung 3. Gerät für Punktschweißen.

Um die Qualität der Prothetik zu verbessern, ist es ratsam, bei der Reparatur und Herstellung orthopädischer Konstruktionen lötfreie Verbindungsmethoden zu verwenden, zu denen das Laserschweißen gehört.

Vorteile des Laserschweißens

Es gibt eine Reihe von unbestreitbaren Vorteilen, die für das Laserschweißen von Teilen metallischer Konstruktionen orthodontischer Geräte und orthopädischer Prothesen charakteristisch sind.

1. Laserstrahlung weist eine geringe Divergenz auf, was eine präzise Fokussierung auf einem kleinen Bereich ermöglicht und einen leistungsstarken Strahl hoher Dichte erzeugt, der schwer schweißbare hochschmelzende Materialien schweißen kann.
2. Die kontaktlose Arbeitsweise und die Fähigkeit, Strahlung mittels eines Lichtwellenleiters zu übertragen, ermöglicht das Schweißen an schwer zugänglichen Stellen.
3. Die mit dem Laser erzeugten Schweißnähte weisen eine kleine Zone thermischer Einwirkung auf das umgebende Material auf, was eine Prävention möglicher thermischer Verformungen darstellt.
4. Es besteht keine Notwendigkeit, zusätzliche Materialien wie Flussmittel und Lote zu verwenden.
5. Die begrenzte Lokalität der Strahlungswirkung hilft, den Konstruktionsabschnitt in der Nähe von temperaturempfindlichen Bereichen zu bearbeiten.
6. Die kurze Dauer des Laserschweißens verhindert ungünstige strukturelle Störungen.
7. Die Schweißgeschwindigkeit ist ziemlich hoch.
8. Der Schweißprozess ist automatisiert.
9. Der Spezialist kann leicht und schnell die Form, Dauer und Energie der Laserenergie manövrieren, was eine flexible Steuerung des technologischen Schweißprozesses ermöglicht.

Derzeit haben Lasertechnologien in der modernen Zahnmedizin verdientermaßen an Beliebtheit gewonnen. Vor dem Hintergrund einer zunehmenden Allergisierung der Bevölkerung und der Entwicklung von Resistenzen gegen viele Medikamente stellt die Lasertherapie eine Alternative zur medikamentösen Behandlung dar. Die Biokompatibilität und die Nicht-Invasivität der Laserchirurgie haben es ermöglicht, das Skalpell bei vielen chirurgischen Eingriffen durch Laserstrahlung zu ersetzen, was dazu beigetragen hat, Nebenwirkungen zu minimieren, und einige Manipulationen wurden zum ersten Mal durchgeführt.

Abbildung 4. Einsatz des Lasers in der Zahnmedizin.

Mechanismus des Laserschweißens

Betrachten wir den Prozess des Laserschweißens genauer. Die Stromversorgung der Laseranlage wandelt den Wechselstrom des Netzes in leistungsstarke Energie um, die an die Elektroden der Pumpenlampe übertragen wird. Die Laserstrahlung, die aus dem Resonator austritt, wird auf der zu verschweißenden Oberfläche als Fleck mit einem kleinen Durchmesser von nicht mehr als 1 mm fokussiert. Ein kleinerer Teil der auf die Prothese treffenden Strahlung wird reflektiert, der größere Teil wird absorbiert und verwendet, um das Material zu erhitzen und zu schmelzen. Bei zu hoher Energie der Strahlung, die pro Flächeneinheit im Fokusbereich auftritt, kann eine Verdampfung des Materials beobachtet werden, die von einem Auswurf desselben begleitet wird.

Der impulsartige Lichtstrom, der vom Laser erzeugt wird, fokussiert sich an der Verbindungsstelle der Metallflächen auf einen Fleck von 1 mm Durchmesser. Im Bereich der Verbindungsstelle der Teile fließt das geschmolzene Metall in den Spalt, der von den Teilen gebildet wird, und erstarrt, wodurch eine geschweißte Punktschweißverbindung durch Verschmelzung gebildet wird.

Details werden zu Beginn des nächsten Laserimpulses verschoben, um eine teilweise Überlappung der Schweißstelle mit der vorherigen zu ermöglichen, so bildet sich die Schweißnaht.

Die Energie der Laserstrahlung wird durch die Spannung der Ladung bestimmt, ein weiterer wichtiger Indikator für das Laserschweißen ist die Größe des Fokussierungsflecks sowie das Ausmaß der Überlappung der Schweißpunkte. Durch die sanfte Anpassung dieser Merkmale wählt der Spezialist den optimalsten Schweißmodus für ein bestimmtes Teil aus, wobei die Besonderheiten der Konfiguration des Teils und seine chemische Zusammensetzung berücksichtigt werden.

Abbildung 5. Laser-Skalpell in der Zahnmedizin.

Laserstrahlung verursacht beim Einwirken auf Material eine Kette von komplexen, miteinander verbundenen Prozessen, die in größerem oder geringerem Maße auf der bearbeiteten Oberfläche sichtbar werden:

• Absorption der Laserenergie durch die Metalloberfläche, Erwärmung des Materials und Wärmeverteilung;
• thermische Zerstörung und thermoelastische Deformation des Materials, Schmelzen des Metalls und Oberflächenverdampfung desselben;
• unter dem Einfluss des Drucks bewegt sich das Schmelzgut, mögliche Spritzer, Übertragung auf Kontaktflächen, konvektives Mischen;
• Erwärmung des Materials;
• es kommt zu einer plastischen Deformation der metallischen Oberflächen;
• weitere Ausbreitung der Laserstrahlung;
• Abkühlung und Erstarrung des Schmelzguts, was von strukturellen und chemischen Transformationen begleitet wird.

Das Endergebnis des Laserschweißens ist empfindlich gegenüber feinen Charakteristiken der Strahlung, der Qualität der Oberfläche des zu schweißenden Materials und der Zusammensetzung der Ausgangslegierung. Diese internen Wechselwirkungen der genannten Prozesse tragen zur Entwicklung einer Reihe von Instabilitäten und Schwankungen bei, die das Endergebnis erheblich beeinflussen.

Im Verlauf der Laboruntersuchungen wurde die Notwendigkeit der Entwicklung und Herstellung von Geräten festgestellt, die eine möglichst präzise Positionierung und Befestigung von Teilen komplexer Konfiguration, die durch Laserschweißen verbunden werden, gewährleisten, zu denen die meisten Komponenten von orthopädischen Konstruktionen und orthodontischen Geräten gehören.

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