Ein Finite-Elemente-Materialmodell für die Eigenspannungsentwicklung von Zahnfüllungskompositen

Beim Füllungslegen mit modernen lichthärtenden Zahnfüllungskompositen sind trotz der fortgeschrittenen Materialentwicklung und Anwendungstechnik Eigenspannungen immer noch ein maßgeblicher Faktor für ein mögliches Versagen einer Restauration. Die Eigenspannungen können während des Füllungslegens bei lokaler Überschreitung der Haftfestigkeit im Grenzbereich Zahn, Haftvermittler, Füllung zu Randspalten und langfristig zu Sekundärkaries führen. Für ein Verständnis des Wechselspiels von Spannungsaufbau und -abbau, welches sehr sensitiv bzgl. der Kavitätengeometrie ist, muss die schnell fortschreitende Polymerisationsschrumpfung sowie die zunehmende Steifigkeit als auch die abnehmende Fließfähigkeit bekannt sein. Eine experimentelle mechanische Charakterisierung dieses komplexen Vorgangs wird durch die schnelle Dynamik erschwert. Durch die Kombination einer geeigneten mechanischen Messmethode mit einem numerischen Materialmodell, welches den Polymerisationsfortschritt als intrinsische Größe enthält, konnte der Aushärtevorgang umfassend beschrieben werden. Mit dem Ziel der Berücksichtigung der wichtigsten Einflüsse auf das mechanische Verhalten wurden die für eine FE-Simulation beliebiger Geometrie benötigten Parameter bereitgestellt. Beispielsweise könnte eine kurz zeitige thermische Expansion den Spannungsabbau reduzieren, weshalb auch die exotherme Polymerisation und die Beleuchtungserwärmung berücksichtigt wurden. Das gewonnene Verständnis und die erhaltenen FE-Codes könnten in Zukunft für eine Bewertung und Entwicklung von Füllungsmaterialen, Beleuchtungs- und Legetechniken, Haftvermittleranwendungen etc. genutzt werden.