Entwicklung eines Materialmodells für zahnärztliche Füllungen auf Kompositbasis

Aufgrund von Schrumpfungseffekten kann die Polymerisation von zahnärztlichen Kompositfüllungen zum Abreißen des Füllmaterials von der Kavitätenwand und damit zur Spaltbildung führen. Dieser Vorgang lässt sich mit den inneren Spannungen erklären, welche durch die Schrumpfung des Füllmaterials aufgebaut werden und die Haftfestigkeit des Füllungsmaterials zur Wand überschreiten können. Diese Spannungen können zwar durch Fließvorgänge teilweise abgebaut werden. Das reicht jedoch häufig nicht aus, um damit ein Abreißen zu vermeiden. Das Ziel dieser Arbeit war die Entwicklung eines Füllungsmodells für FE-Rechnungen, das die drei wesentlichen Materialeigenschaften Schrumpfen, Haften und Fließen in ihrem zeitlichen Verlauf und ihrer Wechselwirkung beschreiben kann und das es ermöglicht, die Bedingungen zur Vermeidung einer Randspaltbildung zu berechnen. Hierfür mussten einerseits geeignete, einsatzbezogene Messmethoden zur experimentellen Ermittlung des Materialverhaltens und seiner Zeitabhängigkeit und andererseits ein numerisches Materialmodell, das diese Eigenschaften abbilden kann, entwickelt werden. Das Materialmodell beschreibt ausgehend vom Fortschritt der Polymerisationsreaktion die zeitlichen Verläufe der Volumenveränderungen und der mechanischen Eigenschaften und den daraus resultierenden Eigenspannungen von Zahnfüllungen während der Aushärtung.