Kieferorthopädische Werkstoffkunde Flashcards

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
Q

Können Drähte nach Biegungen wieder geheilt werden?

A

Durch Erwärmung durch professionelles Recycling.

26
Q

Heißverarbeitung KFO Drähte

A

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
Q

Legierung KFO Drähte + Bestandteile + E-Modul

A

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
Q

Legierung Definition und Formen

A

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
Q

Edelstahl Eigenschaften

A

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
Q

Ni-Ti Legierung Eigenschaften

A
Sehr niedriger E-Modul
Große elastische Dehnung/Reversibilität
Raue OF im Vergleich zu Edelstahl
Korrosionsbeständig u nicht toxisch
Löten und schweißen NICHT zulässig
31
Q

Lösungen zu Nickel-Allergien

A

Kunststoffbeschichtete Metalle
Kunststoff-/Keramik Brackets
Nickelfreie Drähte (TMA)

32
Q

Phasen von Ni-Ti Legierungen

A

Austenitische Phase: Hochtemperaturphase, geringe Belastung, Kubisch-flächenzentrier

Martensitische Phase: Niedertemperaturphase, hohe Belastung, monoklin/triklin/hexagonal

33
Q

Japanese NiTi Besonderheit

A

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
Q

Work-hardened NiTi

A

Nicht pseudoelastisch, da bereits bei Mundtemperatur bei Martensitphase. Aber hohes Deflektionsvermögen bei kleinerem E-Modul als CoCrNi/Edelstahl

Immer Martensitphase!

35
Q

Formgedächtniseffekt bei japanese NiTi

A

Reversibler temperaturinduzierter Martensit-Austenit-Phasenübergang

Deformierter Martensit zurück zu Austenit bei Temperaturerhöhung und umgekehrt.

36
Q

ß-Titan Legierungen Eigenschaften

A

Geringer E-Modul
Raue OF
Erhöhte Bruchgefahr bei scharfen Biegungen
Korrosionsbeständig und nicht toxisch (KEIN allergenes Potential)
Schweißen möglich, Löten nicht empfehlenswert

37
Q

CoCrNi Legierungen Eigenschaften

A

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
Q

Flächenträgheitsmoment

A

Maß für die Steifigkeit eines Querschnitts gegen Biegung

39
Q

Drahtlänge Beziehung mit Kraft

A

Verdoppelt man die Drahtlänge (z.B Loops) ist die Kraft nur noch 1/8 so groß

40
Q

Drahtradius Beziehung mit Kraft

A

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
Q

Drahthöhe und Breite Beziehung mit Kraft

A

Beim Vierkantbogen verhält sich die Kraft proportional zur 3. Potenz der Drahthöhe und proportional zur Breite.

42
Q

Wie können Kräfte bei Drähten reduziert werden?

A

Erhöhung Drahtlänge
Verkleinerung des Drahtdurchmessers
Kleineres E-Modul vom Material

43
Q

Aufgabe KFO Brackets

Materialmöglichkeiten?

A

Übertragung von orthodontischer Kraft und Drehmoment auf den Zahn

Kunststoff, Keramik -> Ästhetische Brackets
Metalllegierungen

44
Q

Brackets aus Metalllegierungen

A

Aus rostfreiem Stahl/Titan
Durch Gießen gefertigt
Optimierung des Basisgitters und Material für erhöhte Haftfestigkeit

Mögliche Probleme wegen Nickelanteil

45
Q

Brackets aus Keramik

A

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
Q

Brackets aus Kunststoff

A

Aus Polycarbonat oder Polyurethan
Gefahr der Verfärbung/Verformung

Erhöhung der Steifigkeit durch Metall/Keramikverfestigungen
Gute Abschereingenschaften aufgrund hoher Elastizität

47
Q

Klassifizierung der Adhäsive

A

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
Q

Ausgangsstoffe der Polymerisation

A

Füller (Quarz,Glas,Keramik) u Monomer

49
Q

Klassifizierung der Aktivierung der Polymerisation

A

Durch Licht
Chemisch
Chemisch + Licht

Thermisch
Wasser

50
Q

Zement zentrale Aufgabe

A

Befestigung von Bändern u. Bonding von Brackets

51
Q

Materialien KFO Zemente

A

Phosphate
Phenolate
Polycarbonate
Kompomere/Kunststoffverstärkte Zemente

52
Q

Zinkphosphat Zement (Harvard) Aufgabe,Reaktion, Druckfestigkeit, E-Modul, Löslichkeit

A

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
Q

Zinkpolycarboxylat Zement Aufgabe, Reaktion, Druckfestigkeit, E-Modul, Löslichkeit

A

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
Q

Glasionomer Zement Aufgabe, Vorteile, Reaktion, Druckfestigkeit, Festigkeit

A

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
Q

KFO Elastomere Aufgaben u. Einsatz

A

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
Q

Elastomere Eigenschaften

A

Langkettige Moleküle mit geringem Vernetzungsgrad
Formgebung durch Spritzgießen/Stichprägung
Gummieelastisch und hohe Reversibilität
Dehnungen von 100% möglich
Hohe Zugfestigkeit, geringer E-Modul erstrebenswert

57
Q

Aufgabe Gummiketten u. -fäden

Grenze?

A

Zahnbewegungen und Verblockung von Zähnen am festsitzenden Bogen

Nach 24 St. 40-50% Kraftabbau

58
Q

Aufgaben Elastics

A

Zahnbewegungen am festsitzenden Bogen (intramaxilläre Gummizüge)
Okklusionskorrekturen (intermaxilläre Gummizüge)

59
Q

Aufgaben Alastics

A

Verbindung von Bogendraht und Bracket, Separieren von Zähnen

60
Q

Vorteile Alastics

Nachteile

A

Glatte OF
Ästhetik
Leichtere Handhabung als Stahlligaturen
Sanfte Kraftausübung als Stahlligaturen

Nachteil: Kraftabbau, aber weniger als Elastics
Erhöhte Reibung zw. Ligatur/Draht

61
Q

Polymerisation von KS wie? Schrumpfung?

A

30 min im warmen Wasserbad unter 2-3 bar

1,5-3%