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Kieferorthopädische Werkstoffkunde Flashcards

(61 cards)

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1
Q

3 Materialklassen Unterschied im atomaren Aufbau

A

Metalle: Polykristalline, aus metallischen Atomen aufgebaute Festkörper

Polymere: Aus Makromolekülen aufgebaut

Keramiken: anorganische, nichtmetallische Festkörper

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2
Q

Grade der Ordnung eines Festkörpers

A

Kristallin: Regelmäßige Anordnung

Polykristallin: Besteht aus vielen Kristallinen, die regellos zueinander ausgerichtet sind (häufigste Form)

Amorph: regellose Anordnung der Atome, nur Nahordnung vorhande

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3
Q

Kristalline Ordnung und die relevanten Raumgitter

A

Regelmäßige, periodische Anordnung. Insgesamt 14 Kristallgitter mit unterschiedlichen Symmetrieeigenschaften.

Einfach kubisch
Kubisch raum-/innenzentriert (Fe, Cr, Ti)
Kubisch flächenzentriert ( Fe, Ni)
Hexagonal (Co, Ti)

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4
Q

Kristallstruktur wovon abhängig

A

Temperatur

z.B Eisen

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5
Q

Gitterdefekte Kristall

A

Punktdefekte (Atome an falschen Plätzen)
Liniendefekte (Stufen- und Schraubenversetzungen)
Flächendefekte (Korngrenzen)
Schottky-Defekte (unbesetzte Gitterpunkte)
Frenkel-Fehlordnung (besetzte Zwischengitterstellen)
Chemische Fehlordnung

RELEVANT KFO: Verschobene Gitterebenen

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6
Q

Warum ist KFO Draht bei gleicher chemischer Zusammensetzung federhart und hart?

A

Unterschiedliche Zahl der Gitterfehler

Federhart: Mehr Fehler eingebaut

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7
Q

Keramikaufbau

A

Aus mehreren Elementen, nichtmetallisch und anorganisch und Atomen aller Art

Unterschiedliche Graden der Ordnung

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8
Q

Hooksche Gesetz und Verhalten Metallen

A

Elastisches Verhalten eines Festkörpers proportional einwirkender Belastung.

Metalle bei kleinen Belastungen linear elastisch

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9
Q

Belastungsarten

A

Kraft senkrecht auf Fläche: Zug-/Druckspannung oder Normalspannung

Kraft parallel zur Angriffsfläche: Schub- oder Tangentialspannung

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10
Q

Elatische Spannung definieren

A

Quotient aus Längenanderung und Länge

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11
Q

Normalspannung definieren

A

Quotient aus senkrechter Kraft und Fläche

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12
Q

Elastizitätsmodul und Einheit

A

Maß für Widerstand eines Körpers gegen elastische Verformung durch Zugbelastung

Gleiche Einheit wie Spannung

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13
Q

Wo haben wir Scherung in KFO?

A

Bestimmung von Scherhaftfestigkeit von Brackets

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14
Q

Verformungsformen

A

Elastische Verformung: Kleine Auslenkungen. Körper kehrt in seinen Ausgangszustand zurück nach Krafteinwirkung

Plastische Verformung: Ab einer bestimmten Spannung, gilt das Hooksche Gesetz nicht mehr. Kein Rückkehr.

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15
Q

Materialformen

A

Spröde: Kaum plastische Verformung möglich

Duktil-plastisch: Initial elastische Verformung, dann plastische Verformung nach Verlassen des elastischen Bereiches

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16
Q

Mechanismus der plastischen Verformung

Beispiele

A

Beruht darauf, dass zwischen den Gitter-Ebenen eine Gleitung möglich ist

Hexagonales Gitter: Dicht. Nur ein Ebenenschar.
Kubisch-flächenzentriert: 4 Scharen von Gleitebenen
Polymer: Vernetzungen reißen

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17
Q

Fließgrenze erklären und unterschiedliche Formen

A

Bei vielen Metallen nach Überschreitung der Proportionalitätsgrenze doch noch teilweise elastisch. Danach vollständig plastische Verformung.

Zugbelastung: Streckgrenze S
Druckbelastung: Quetschgrenze Q
Biegebelastung: Biegegrenze B
Torsionsgrenze: Verwindungsbelastung T

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18
Q

Eigenschaften Materialklassen

A

Metalle:
Hervorragende mechanische, chemische Beständigkeit
Nachteil: Thermische und optische Eigenschaften

Keramik/Polymere:
Thermisch und optisch optimal
Nachteil: Kunststoff verformen plastisch, abradieren und verfärben. Keramik ist spröde, Bruchgefahr.

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19
Q

Metalllegierungen Eigenschaften

A

E-Modul Drähte: 30,000 - 200,000 MPa
Sehr duktil-plastisch
Plastische Verformung durch Gleitung zw. Gitterebenen

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20
Q

Polymere Eigenschaften

A

Folgt Hooksche Gesetz nicht, sonder je nach Vernetzungsgrad Gummieelastizität (Sigma Kurve)
Elastischer Bereich endet am Wendepunkt
Krümmung entsteht durch unt. Kettenlänge
Plastische Verformung durch Reißen der Vernetzungen

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21
Q

Keramiken Eigenschaften

A

Spröde
Spannungs-Dehnungs-Diagramm gerade
Keine plastische Verformung möglich, d.h Bruch nach Überschreitung der Elastizitätsgrenze

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22
Q

KFO Drähte zentrale Aufgaben

A

Bogendraht/Bewegungselemente: Erzeugung einer orthodontischen Kraft zur Zahnbewegung

Ligaturen: Verbindung von Bogendraht und Bracket

Halteelement: Passive Befestigung von herausnehmbaren Apparaturen am Zahnbogen

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23
Q

Verarbeitung KFO Drähte

A

Biegen: Kaltverformung. Steigerung der Festigkeit/Härte, Gefahr Versprödung und Bruch

Weichglühen: Glut bei 600-1000 C. Reduktion Härte u. maximale Belastbarkeit. Irreversible Erniedrigung der elastischen Dreheigenschaften

Electro-Polishing: Reduzierung der Drahtdimension und Steifigkeit in elektrolytischem Säurebad

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24
Q

Warum nicht zu oft Draht biegen?

A

Bei plastischer Verformung erhöhte Versetzungsdichte. Mehr Kraft zum weiteren Verformen nötig.
Materialeigenschaften ändern sich auch

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25
Können Drähte nach Biegungen wieder geheilt werden?
Durch Erwärmung durch professionelles Recycling.
26
Heißverarbeitung KFO Drähte
Löten: Verbinden zweier Metalteile durch Schmelzen Schweißen: Unmittelbares Verbinden zweier Metallen durch Hitze und Druck Vergüten: Erhöhung Härte und Dehngrenze durch Wärme. (Nur CoCrNi)
27
Legierung KFO Drähte + Bestandteile + E-Modul
Edelstahl (Cr, Ni, C, Fe) : 200,000 Ni-Ti Legierungen (Ni, Ti, Cu): 40,000 ß-Titan Legierungen (Ti, Mo, Zr, Sn): 80,000 Co-Cr-Ni Legierungen (Co, Cr, Ni, Fe, Mo, Mn/C/Be): 220,000
28
Legierung Definition und Formen
Stoffmenge aus zwei oder mehr Elementen, mindestens ein Metall. Einphasige Legierung: Grundelement kann eine feste Lösung mit dem Legierungselement bilden (durch Zusammensetzung bestimmt) Zweiphasige Legierung: Durch Phasenverteilung bestimmt
29
Edelstahl Eigenschaften
Hohe Dehngrenze und Resilienz Glatte OF Löt- und schweißbar Korrosionsbeständig und nicht toxisch, aber Allergene möglich Weich,Hart,Federhart, extra federhart, super federhart Verfestigung/Härtung durch Kaltverformung
30
Ni-Ti Legierung Eigenschaften
``` Sehr niedriger E-Modul Große elastische Dehnung/Reversibilität Raue OF im Vergleich zu Edelstahl Korrosionsbeständig u nicht toxisch Löten und schweißen NICHT zulässig ```
31
Lösungen zu Nickel-Allergien
Kunststoffbeschichtete Metalle Kunststoff-/Keramik Brackets Nickelfreie Drähte (TMA)
32
Phasen von Ni-Ti Legierungen
Austenitische Phase: Hochtemperaturphase, geringe Belastung, Kubisch-flächenzentrier Martensitische Phase: Niedertemperaturphase, hohe Belastung, monoklin/triklin/hexagonal
33
Japanese NiTi Besonderheit
Bei Mundtemperatur in Austenitphase, nicht linear elastisches Verhalten (2 Plateaus in SD Diagramm) Pseudoelastizität verursacht durch reversiblen mechanisch induzierten Austenit-Martensit-Phasenübergang -> Spannungsabhängiger Übergang von Austenit zu Martensit
34
Work-hardened NiTi
Nicht pseudoelastisch, da bereits bei Mundtemperatur bei Martensitphase. Aber hohes Deflektionsvermögen bei kleinerem E-Modul als CoCrNi/Edelstahl Immer Martensitphase!
35
Formgedächtniseffekt bei japanese NiTi
Reversibler temperaturinduzierter Martensit-Austenit-Phasenübergang Deformierter Martensit zurück zu Austenit bei Temperaturerhöhung und umgekehrt.
36
ß-Titan Legierungen Eigenschaften
Geringer E-Modul Raue OF Erhöhte Bruchgefahr bei scharfen Biegungen Korrosionsbeständig und nicht toxisch (KEIN allergenes Potential) Schweißen möglich, Löten nicht empfehlenswert
37
CoCrNi Legierungen Eigenschaften
Steife Drähte mit geringer Dehngrenze und Zugfestigkeit Verschiedene Härtegrade Geringe Bruchgefahr Glatte OF Korrosionsbeständig u nicht toxisch (Allergen möglich) Löten und Schweißen meist möglich Vergütung möglich
38
Flächenträgheitsmoment
Maß für die Steifigkeit eines Querschnitts gegen Biegung
39
Drahtlänge Beziehung mit Kraft
Verdoppelt man die Drahtlänge (z.B Loops) ist die Kraft nur noch 1/8 so groß
40
Drahtradius Beziehung mit Kraft
Verdoppelt man den Drahtradius so kann man die 16 fache Kraft erwarten. Wechsel von 0.012" Niti auf 0.018" Niti kann man mit der 5 fachen Kraft rechnen
41
Drahthöhe und Breite Beziehung mit Kraft
Beim Vierkantbogen verhält sich die Kraft proportional zur 3. Potenz der Drahthöhe und proportional zur Breite.
42
Wie können Kräfte bei Drähten reduziert werden?
Erhöhung Drahtlänge Verkleinerung des Drahtdurchmessers Kleineres E-Modul vom Material
43
Aufgabe KFO Brackets | Materialmöglichkeiten?
Übertragung von orthodontischer Kraft und Drehmoment auf den Zahn Kunststoff, Keramik -> Ästhetische Brackets Metalllegierungen
44
Brackets aus Metalllegierungen
Aus rostfreiem Stahl/Titan Durch Gießen gefertigt Optimierung des Basisgitters und Material für erhöhte Haftfestigkeit Mögliche Probleme wegen Nickelanteil
45
Brackets aus Keramik
Aus Aluminiumoxid u Zirkoniumoxid FZB geeignet Aufwendiges und teures Herstellungsverfahren Kompromiss zw. Optik und Mechanik Verwendung Metallslots zur Verringerung Friktion zw. Draht u. Bracket Gefahr Bruch beim Einligieren oder Schmelzausrissen bei Abnahme Gefahr Zahnabrasion bei Kontakt mit Antagonisten
46
Brackets aus Kunststoff
Aus Polycarbonat oder Polyurethan Gefahr der Verfärbung/Verformung Erhöhung der Steifigkeit durch Metall/Keramikverfestigungen Gute Abschereingenschaften aufgrund hoher Elastizität
47
Klassifizierung der Adhäsive
Harz Matrix (Kunststoff Adhäsiv): Entstehung durch Polymerisation Anätzen des Schmelzes nötig Nachteil: Aufwändigere Entfernung Salz-Matrix (Zement): Entstehung durch Säure-Base-Reaktion Kein Anätzen nötig Nachteil: Häfigeres Versagen (Bracketverluste)
48
Ausgangsstoffe der Polymerisation
Füller (Quarz,Glas,Keramik) u Monomer
49
Klassifizierung der Aktivierung der Polymerisation
Durch Licht Chemisch Chemisch + Licht Thermisch Wasser
50
Zement zentrale Aufgabe
Befestigung von Bändern u. Bonding von Brackets
51
Materialien KFO Zemente
Phosphate Phenolate Polycarbonate Kompomere/Kunststoffverstärkte Zemente
52
Zinkphosphat Zement (Harvard) Aufgabe,Reaktion, Druckfestigkeit, E-Modul, Löslichkeit
Befestigung von Bändern Aushärten durch Reaktion Zinkoxid-Partikeln u Phosphorsäure -> Amorphes Gel mit Zinkoxid Partikeln Druckfestigkeit über 80 MPa Elastizitätsmodul um 11 GPa Geringe Löslichkeit (nach vollständigem Aushärten)
53
Zinkpolycarboxylat Zement Aufgabe, Reaktion, Druckfestigkeit, E-Modul, Löslichkeit
Befestigung von Bändern. Hat adhäsives Potential an Schmelz und Dentin Reaktion Zinkoxid Partikel mit Polycarboxylsäure -> Zink-/Mg-Oxid Partikeln in amorpher Salzmatrix Druckfestigkeit über 50 MPa Elastizitätsmodul um 5 GPa Rasches Aushärten, geringe Löslichkeit
54
Glasionomer Zement Aufgabe, Vorteile, Reaktion, Druckfestigkeit, Festigkeit
Befestigung von Bänder, Bonding Brackets Hohe Festigkeit, Adhäsives Potential, Fluoridfreisetzung Mehrstufige Reaktion von Calcium-Fluoroaluminosilikat Partikeln -> Polycarbonatsalzmatrix mit Glaspartikeln Druckfestigkeit über 90 MPa Langsame Erhöhung der Festigkeit über Wochen
55
KFO Elastomere Aufgaben u. Einsatz
Verblockung von Zähnen am festsitzenden Bogen (Ketten) Zahnbewegungen am festsitzenden bogen (Ketten, Elastics) Okklusionskorrekturen (Ketten, Elastics) Verbindung von Bogendraht und Bracket (Alastics, Ligaturen) Separieren von Zähnen (Alastics)
56
Elastomere Eigenschaften
Langkettige Moleküle mit geringem Vernetzungsgrad Formgebung durch Spritzgießen/Stichprägung Gummieelastisch und hohe Reversibilität Dehnungen von 100% möglich Hohe Zugfestigkeit, geringer E-Modul erstrebenswert
57
Aufgabe Gummiketten u. -fäden | Grenze?
Zahnbewegungen und Verblockung von Zähnen am festsitzenden Bogen Nach 24 St. 40-50% Kraftabbau
58
Aufgaben Elastics
Zahnbewegungen am festsitzenden Bogen (intramaxilläre Gummizüge) Okklusionskorrekturen (intermaxilläre Gummizüge)
59
Aufgaben Alastics
Verbindung von Bogendraht und Bracket, Separieren von Zähnen
60
Vorteile Alastics | Nachteile
Glatte OF Ästhetik Leichtere Handhabung als Stahlligaturen Sanfte Kraftausübung als Stahlligaturen Nachteil: Kraftabbau, aber weniger als Elastics Erhöhte Reibung zw. Ligatur/Draht
61
Polymerisation von KS wie? Schrumpfung?
30 min im warmen Wasserbad unter 2-3 bar | 1,5-3%

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