Please activate JavaScript!
Please install Adobe Flash Player, click here for download
ePaper created 2017-05-12, 08:55:16 | version 1.38.0
Fachbeitrag digital dentistry | Belichtungszeit @(6 mW/cm2)/s Abb. 8a und b: Beispielhafte 0,0 0,8 1,7 2,5 3,3 4,2 5,0 5,8 6,7 Darstellung der Reaktivität eines 200 150 100 50 m µ / e f e i t s g n u t r ä h s u A 0 0 Abb. 8b opak @ 1 mW/cm2 opak @ 6 mW/cm2 a) transparenten und eines opaken Werkstoffs bei 383 und 405 nm LED sowie b) eines opakes Kunststoffes für zwei Drucker unterschiedlicher Ausgangsleistungen. 5 10 15 20 25 30 35 40 Belichtungszeit @(1 mW/cm2)/s 300 250 200 150 100 50 m µ / e f e i t s g n u t r ä h s u A 0 0 Abb. 8a opak @ 405 nm opak @ 383 nm transparent @ 405 nm transparent @ 383 nm 5 10 15 20 25 30 Fluenz/(mJ/cm2) tet. DLP®; ein von Texas Instruments entwickeltes und registriertes Maskenprojektionsverfahren be- zeichnet die identische Technik, die bereits im kon- ventionellen „Beamer“ eingesetzt ist. Durch Einsatz geeigneter Leuchtdioden wird das Bild der zu ferti- genden Bauteilschicht vollständig auf die Oberfläche des Harzes projiziert. Die räumliche Modulation wird über Mikrospiegel gewährleistet, die die Pixel des projizierten Bildes darstellen. Ein belichteter Bild- punkt wird durch das gezielte Zuschalten des Spie- gels erreicht. Gängige 3-D-Drucker nutzen Chipsätze mit einer Auflösung von bis zu 1.920 x 1.080 Bild- punkten. Durch die Abbildungsoptik wird das Bau- feld in lateraler Ausdehnung definiert, sodass über die Anzahl der Bildpunkte die Größe des einzelnen Pixels errechnet werden kann. Allgemein gilt die Re- gel, dass mit erhöhter Pixelauflösung das Baufeld kleiner wird. 3-D-Drucker starten heutzutage mit einer Pixelgröße von ca. 30 µm bis hin zu 100 µm. Bei Einsatz einer Laserstrahlquelle wird das Licht nicht projiziert (= abgebildet), sondern fokussiert, das heißt, auf zunächst einen Punkt eingestrahlt. Klas- sisch ist hier auch oft von der „Stereolithografie“ die Rede, dem Urvater aller generativen Fertigungsver- fahren. Am Einstrahlort des Laserstrahls auf dem re- aktiven Werkstoff wird ein sogenanntes Volumen- pixel, auch bekannt als Voxel, erzeugt, welches eine definierte Abmessung lateral und vertikal aufweist. Der fokussierte Laserstrahl wird durch hochreflektie- rende Spiegel lateral auf dem Baufeld positioniert, sodass als Resultat eine Aneinanderreihung der ein- zelnen Voxel zum Schichtverbund erreicht wird. Eine Bauteileinzelschicht wird also erst durch Abraste- rung („hatching“) des Bildes erreicht. Die unterschied- lichen Spezifikationen der Lichtquellen stellen die eigentlichen Anforderungen dar. Spektralbereich und Intensität der Lichtquelle Zwei wesentliche Faktoren, die die Einsatzmöglich- keit eines Harzes auf einem 3-D-Drucker bestim- men, sind Spektralbereich sowie Intensität des Dru- ckers bzw. der eingebauten Strahlquelle. Im Bereich der Lichtpolymerisation liegen die spektralen Berei- che aktuell zwischen 355 nm (Festkörperlaser) über 365/383/385 nm (LED) bis hin zu 405 nm (Dioden- laser und LED). Mit unterschiedlichen Fotoinitiatoren, geeigneten Absorbern sowie unterschiedlichen Anteilen beider Stoffe kann man das Harz optimal an die Wechsel- wirkung mit den entsprechenden Lichtquellen anpassen. Ferner lässt sich aber auch über die An- passung des Prozesses, z. B. eine Anpassung der Belichtungszeit pro Schicht, eine tiefere Durchdrin- gung in den Werkstoff erreichen. Abbildung 8a stellt die Aushärtungstiefe für einen transparenten sowie einen opaken Werkstoff beispielhaft als Funktion der über das Licht eingetragenen Energie- dichte (Fluenz) dar, jeweils einmal für 405 nm und einmal für 383 nm. Ein opaker Werkstoff eignet sich z. B. für die Anfertigung von Dentalmodellen, wäh- rend transparente Werkstoffe für die Anfertigung von Schienen oder Bohrschablonen nutzbar sind. Es ist zu erkennen, dass sich bei Reduzierung der Wellenlänge von 405 zu 383 nm eine Reduzierung der erreichbaren Schichtstärke bei gleicher Energie- dichte einstellt. Für den transparenten Werkstoff ist dies deutlicher erkennbar als für den opaken Werkstoff, die Reaktionskurve des transparenten Werkstoffs verläuft bei 383 nm deutlich flacher im Vergleich zu 405 nm, eine für Kunststoffe bekannte Tatsache. Für einen Fertigungsprozess, der bei einer Schichtstärke von 50 µm durchgeführt wird, erge- ben sich für den opaken Werkstoff sehr ähnliche erforderliche Energiedichten und demnach auch vergleichbare Belichtungszeiten. Dies gilt natürlich nur für den Fall, dass das 405 nm- und 383 nm-Sys- tem mit Belichtungseinheiten identischer Intensität ausgestattet ist. Dies ist z. B. für die PRO2 von der Firma Asiga (Abb. 9a) ein denkbares Szenario, da die Maschinen in beiden Wellenlängen erhältlich sind. Eine andere Situation ergibt sich für die transpa- rente Kunststoffvariante, insbesondere bei Ferti- gungsprozessen, die bei 100 µm aufgesetzt und für die Fertigung von Schienen in Vertikalaufstellung geeignet sind: Während auf der mit 405 nm aus- gestatteten Systemtechnik ein Arbeitspunkt um digital dentistry 1 2017 25