Harztypen und Eigenschaften

Das Angebot an Harzen für den 3D-Druck hat sich in den letzten Jahren durch die Einführung von Harzen mit neuen, auf spezifische Anwendungen ausgerichteten Eigenschaften erheblich erweitert.

Diese neuen Harze lassen sich in drei große Kategorien einteilen: Harze für technische, zahnmedizinische und Schmuckanwendungen. Manchmal variieren die Bezeichnungen oder Namen von Hersteller zu Hersteller, was bei der Auswahl des richtigen Materials oder bei der Suche nach gleichwertigen Produkten verschiedener Marken verwirrend sein kann.

Harze für technische Anwendungen

Es gibt vier Haupttypen von Harzen:

• Hohe Festigkeit mit geringer Bruchverformung: Wird gewöhnlich als "zäh" oder "steif" bezeichnet. Dies sind Harze mit ähnlichem elastischen Verhalten wie Standardharze, aber mit höherem Modul und daher höherer Festigkeit. Sie weisen in der Regel niedrige Werte für die Bruchverformung und eine geringe Schlagzähigkeit auf. Ihre wichtigste Eigenschaft ist die Widerstandsfähigkeit. Sie zeichnen sich im Allgemeinen durch eine gute Dimensionsstabilität und eine gute Oberflächenqualität aus.
• Mäßige Verformung beim Bruch und gute Schlagfestigkeit: Dabei handelt es sich um die so genannten ABS- oder hochschlagfesten Harze. Dabei handelt es sich um Harze mit einer höheren Elastizität als die bisherigen und einer größeren Bruchverformung. Ihre Haupteigenschaft ist die Zähigkeit, daher ist ihr Schlagverhalten in der Regel gut.
• Flexibel/Elastisch: Harze mit flexiblem und elastischem Verhalten. Im Allgemeinen sind beide Eigenschaften vorhanden, jedoch überwiegt bei flexiblen Harzen die Flexibilität, während bei elastischen Harzen die Elastizität überwiegt.

Bild 1: Vergleich von Flexible 80A Harz und Elastic 50A Harz. Quelle: FormLabs.

• Hochtemperatur: Harze, die hohen Temperaturen ohne Verformung standhalten können. Es gibt große Unterschiede zwischen den Herstellern, so dass ein Hochtemperaturharz bis zu 80 ºC aushalten kann, während andere mehr als 120 ºC aushalten. Aus diesem Grund sollten die Angaben des Herstellers zur maximalen Arbeitstemperatur beachtet werden.

Schmuckbezogene Harze

Es gibt hauptsächlich zwei Arten: kalzinierbare und hochdetaillierte.

• Ausbrennharze: Entwickelt für die Herstellung von Ausbrennmodellen für den Formenbau. Ihre Qualität wird anhand des festen Rückstandes nach der Kalzinierung bestimmt. Es gibt zwei verschiedene Arten: solche, die Wachse in ihrer Formulierung enthalten, und solche, die dies nicht tun. Diejenigen, die Wachse enthalten, hinterlassen in der Regel weniger Rückstände nach der Kalzinierung, was allerdings mit einer etwas schlechteren Druckqualität einhergeht.
• Hochdetaillierte oder Modellharze: Im Allgemeinen werden Oligomere mit geringerem Molekulargewicht in Kombination mit einer reaktiveren Formulierung verwendet. Infolgedessen haben sie eine niedrige Viskosität und eine hohe Reaktivität, was genauere und detailliertere Modelle ermöglicht.

Harze für den Dentalbereich

Dies ist die Kategorie mit der größten Vielfalt an Materialien. Sie werden zwar immer mit Biokompatibilität in Verbindung gebracht, aber nicht alle, so dass man sich in den Spezifikationen über den Grad der Biokompatibilität informieren sollte. Es gibt im Wesentlichen sechs Kategorien, die je nach Anwendungsbereich benannt werden:

• Für Modelle: Es handelt sich um Harze, die den hochdetaillierten Harzen ähneln. Sie sind für die Erstellung von Bewertungs- oder Planungsmodellen bestimmt. Sie sind nicht für den Kontakt mit Patienten entwickelt worden, so dass einige Typen kein Biokompatibilitätszertifikat haben können. Es gibt zwei Typen: einen für allgemeine Anwendungen oder zahnmedizinische Teile und einen mit einer gingivaähnlichen Oberfläche.

Bild 2: 3D-gedrucktes Modell mit Harz. Quelle: Uni.

• Für Bohrschablonen oder Schienen: Zur Herstellung von Bohrschablonen und Entlastungsschienen bestimmt. Sie sind in der Regel in transparenter Farbe erhältlich und bieten ein hohes Maß an Detailgenauigkeit. Sie müssen mindestens der Biokompatibilitätsklasse IIa für Bohrschablonen und IIb für Schienen entsprechen.
• Für provisorische Implantate: Sie werden für die Herstellung von provisorischen Verblendungen und provisorischen Kappen verwendet. Sie enthalten in der Regel Keramikpartikel und sind in VITA-Farben erhältlich. Die mit diesen Harzen gedruckten Teile können schattiert und lackiert werden, um das Aussehen der Originalteile des Patienten zu erreichen. Sie müssen mindestens der Biokompatibilitätsklasse IIb entsprechen und sollten nicht länger als drei Monate am Patienten verwendet werden.

Bild 3: Provisorische Implantate. Quelle: Harzlabs.

• Für permanente Implantate: Diese sind selten und kostspielig, da sie Biokompatibilität der Klasse III erfordern. Sie werden bei der Herstellung von dauerhaften Kappen und Verblendungen verwendet.
• Röntgenopak: Dies sind Harze, die für Röntgenstrahlen undurchlässig sind. Sie werden für die Herstellung von Ausrichtungsschablonen für die Röntgentomographie verwendet. Es wird empfohlen, dass sie mindestens der Biokompatibilitätsklasse IIa entsprechen.
• Kalzinierbar: Ähnlich wie bei Schmuck. Sie sind so formuliert, dass sie weniger Rückstände hinterlassen als Schmuck, obwohl sie oft nicht von den hochwertigeren Schmuckstücken zu unterscheiden sind.