Die Kombination aus einem speziell aufbereiteten (ursprünglich für die isostatische Pressung eingesetzten) Pulver und hoch entwickelter Axialpresstechnik ermöglicht die Herstellung maßgenauer Blanks ohne Nacharbeiten – in nur einem Schritt. Die S-DT, S-DTML von KOMAGE ist ein speziell für die Produktion von Zirkon-Dioxid-Blanks in der Dentalkeramik entwickeltes Pressensystem.
Isostatische Pressverfahren haben neben den gewünschten Vorteilen – etwa einer gleichmäßigen Dichte im Produkt – auch gravierende Nachteile in der Herstellung hochwertiger Keramik. So ist das Verfahren komplex, erfordert aufwändige Nacharbeiten und produziert dabei relativ hohe Materialverluste. Das Ausgangsmaterial wird, je nach vorgesehener Form des Grünlings, in eine Tüte oder einen Schlauch gefüllt. Um runde, scheibenförmige Produkte zu gewinnen, würden zum Beispiel zylindrische Schläuche verwendet. Dann wird der Schlauch in den Druckbehälter der isostatischen Presse gelegt, welcher mit Flüssigkeit gefüllt wird. Das darauf folgende langsame Erhöhen des Flüssigkeitsdruckes im Behälter bis z.B. 2000 bar, sorgt für weitgehend isostatische Verdichtungsverhältnisse am Grünling und muss danach wieder langsam auf Umgebungsdruck sinken. Die Flüssigkeit wird abgelassen. Der Pressling wird aus dem Schlauch genommen und besäumt, damit er bearbeitbar wird, also zum Beispiel Scheiben daraus geschnitten werden können. Undefiniert verdichtete Bereiche oder so genannte "Elefantenfüße" – Unebenheiten am Boden und am Deckel – müssen abgeschnitten werden. Es sind also zahlreiche Arbeitsschritte notwendig und durch das Besäumen fällt wertvolles Material ab, das nicht immer vollständig recycelt werden kann. Die Bearbeitung muss mit einem Diamantsägeblatt erfolgen, da das in der Dentalkeramik eingesetzte Zirkon-Dioxyd nahezu die Härte eines Edelsteins besitzt. Aus diesem Grund werden die gewünschten Teile nach dem isostatischen Pressen auch häufig erst auf Grobmaß geschnitten und dann auf der Drehbank überdreht, so dass sie radial planeben werden.
Das Axialpressverfahren für Dentalkeramik von KOMAGE
Das im isostatischen Verfahren eingesetzte Pulvermaterial benötigt keine Fließverbesserer oder Schmierstoffe, nur einen Binder. Auch die Kornstruktur spielt keine so grosse Rolle, denn das Material – egal welcher Konsistenz – wird einfach in die Schläuche hineingepresst. Anders beim axialen Produzieren. Um dieses effiziente, reststofffreie Ein-Schritt-Verfahren einzusetzen, hat KOMAGE das Verfahrprogramm für die hydraulische Versuchspresse angepasst. Bereits nach zwei Optimierungsschritten konnte sowohl die Presstechnik als auch die Werkzeugtechnik so angepasst werden, dass auch mit schlechterem, das heißt grobkörnigerem, fliesszähem Material die gewünschten Teile hergestellt werden konnten. Allerdings noch nicht optimal.
Das neue Pressverfahren in der Anwendung
Nach der Veröffentlichung der ersten, viel versprechenden Ergebnisse auf der KOMAGE- Website interessierte sich ein Dentallabor für das neue Verfahren. Bislang hatte das Labor aus vorproduzierten Keramikplatten Teile herausgefräst. Sowohl die Platten als auch der Prozess waren extrem kostenaufwändig. Die produzierten Blanks, also Halbzeuge, lagen bei einem Durchmesser von 100 und einer Höhe von 20 Millimetern zwischen 400 und 500 Euro, denn in den Preis für die vorproduzierten Platten waren die relativ hohen Material- und Bearbeitungsverluste aus dem Verfahren eingerechnet. Ziel war es also, ein Verfahren bereitzustellen, mit dem möglichst schnell und verlustarm Dentalkeramik produziert werden kann. Um das Fließfähigkeitsproblem zu lösen, wurde ein Ausgangsmaterial eingesetzt, das zur Herstellung von Hüftprothesen verwendet wird. In diesem Segment sind Homogenität und Maßhaltigkeit das A und O. Diese können daher unmöglich mit einem einfachen, nur mit Bindematerial versetzten Pulver erzielt werden.
Maßhaltig und kostensparend
Das Ausgangsmaterial aus der Hüftprothetik wurde testweise eingesetzt. Die ersten Presslinge waren Scheiben von 100 Millimeter Durchmesser. In weiteren Schritten wurde das Verfahren optimiert – so etwa das Ansintern, um Bruch zu vermeiden, oder im Bereich der Pressparameter, die fein austariert werden mussten, um die gewünschten Dichten zu erreichen. Das Material wird mit einer KOMAGE S120/200, also einer hydraulischen Presse mit 120 bzw. 2000 kN (ca. 200 Tonnen) Presskraft verdichtet. Obwohl es – wie die Erfahrung zeigt – nicht unbedingt notwendig wäre, werden Produkte im Bereich Dentalkeramik nach der Axialpressung zum Teil noch isostatisch nachverdichtet – einfach weil am Markt die Überzeugung herrscht, dass nur isostatisch gepresste Materialien höchste Qualität erzielen. Mit dem KOMAGE-Verfahren am Anfang der Produktionskette kann in einem einzigen Schritt hochwertige, maßhaltige Dentalkeramik zu einem Viertel der Herstellungskosten für das isostatische Verfahren produziert werden. Die Kosten für einen 10mm-Blank lagen 2017 bei unter 100 Euro.