PEEK (Polyetheretherketon) ist ein teilkristallines thermoplastisches Polymer, das zur Familie der Polyaryletherketone (PAEK) gehört. Es wurde ursprünglich für anspruchsvolle industrielle Anwendungen entwickelt und hat sich seitdem als Biomaterial in der Medizin und Zahnmedizin etabliert.
Eine der herausragendsten Eigenschaften von PEEK ist sein relativ niedriger Elastizitätsmodul. Unmodifiziertes PEEK weist typischerweise einen Elastizitätsmodul von etwa 3–4 GPa auf und ist damit deutlich flexibler als Metalle oder Zirkonoxid. Diese Eigenschaft kann Einfluss darauf haben, wie Kräfte innerhalb einer Prothesenstruktur verteilt werden.
PEEK bietet zudem eine gute chemische Beständigkeit, eine geringe Dichte und Röntgentransparenz. Im Gegensatz zu Metallen verursacht es nicht in gleichem Maße Bildartefakte, und sein geringes Gewicht kann bei größeren herausnehmbaren oder implantatgetragenen Konstruktionen von Vorteil sein.
Gleichzeitig weist das Material jedoch auch Einschränkungen auf. Standard-PEEK hat ein graues oder beiges Erscheinungsbild und bietet nicht die Transluzenz von Dentalkeramiken. Seine chemisch inerte und relativ energiearme Oberfläche kann zudem eine zuverlässige Verklebung erschweren. Die Oberflächenvorbehandlung und das richtige Klebesystem spielen daher eine wichtige Rolle, wenn PEEK-Gerüste verblendet oder mit anderen Materialien verklebt werden.
Es stehen verschiedene modifizierte PEEK-Materialien zur Verfügung. Füllstoffe wie Keramikpartikel oder Fasern können die mechanischen Eigenschaften, die Steifigkeit, die Farbe und das Oberflächenverhalten verändern. Aus diesem Grund sollte PEEK nicht als ein einheitlich identisches Material betrachtet werden; die spezifischen Produkt- und Herstellerangaben bleiben entscheidend.
PEEK, PMMA und Zirkonoxid lassen sich alle in CAD/CAM-Arbeitsabläufe integrieren, dienen jedoch unterschiedlichen Zwecken.
Eigenschaft | PEEK | PMMA | Zirkonoxid |
| Materialtyp | Hochleistungs-Thermoplast | Acrylpolymer | Polykristalline Keramik |
| Festigkeit | Hoch für ein Polymer | Mäßig | Hoch bis sehr hoch |
| Elastizität | Relativ flexibel | Relativ flexibel | Sehr steif |
| Gewicht | Sehr gering | Gering | Höher |
| Ästhetik | Ohne Verblendung eingeschränkt | Gut, je nach Produkt | Sehr gut bis ausgezeichnet |
| Fräsen | Gut | Sehr einfach | Gut im vorgesinterten Zustand |
| Nachbearbeitung | Schlichten, Polieren, Oberflächenbehandlung | Schleifen und Polieren | Sintern |
| Typische Anwendungsbereiche | Gerüste, ausgewählte Implantatkomponenten, Schienen | Provisorien, Zahnersatz, Schienen, Anproben | Kronen, Brücken, Vollbogenrestaurationen |
PMMA eignet sich besonders gut für provisorische Versorgungen, Zahnersatz und diagnostische Anwendungen. Es lässt sich leicht bearbeiten und erfordert in der Regel nur minimale Nachbearbeitung. Seine mechanischen Eigenschaften sind jedoch bei hohen strukturellen Belastungen eher begrenzt.
Zirkonoxid stellt das andere Ende des Spektrums dar. Es bietet eine sehr hohe Steifigkeit und Festigkeit und wird häufig für definitive Kronen, Brücken und komplexe Restaurationen verwendet. Seine keramische Struktur bietet zudem deutlich bessere ästhetische Möglichkeiten als herkömmliches PEEK.
PEEK nimmt eine andere Position ein. Seine Kombination aus Zähigkeit, geringem Gewicht und geringerer Steifigkeit kann für ausgewählte Gerüste und herausnehmbare prothetische Konstruktionen von Vorteil sein. Übersichtsartikel zu CAD/CAM-Dentalmaterialien beschreiben PEEK insbesondere als alternatives Gerüstmaterial und nicht als direkten Ersatz für Zirkonoxid oder PMMA in allen Indikationen.
Die Materialauswahl sollte daher stets von der klinischen und prothetischen Indikation ausgehen und nicht allein vom Herstellungsverfahren.
PEEK eignet sich gut für die subtraktive CAD/CAM-Fertigung. Industriell hergestellte Rohlinge weisen homogene Materialeigenschaften auf und können direkt nach der digitalen Konstruktion bearbeitet werden.
Im Vergleich zu CoCr erfordert PEEK deutlich geringere Schnittkräfte. Sein thermoplastisches Verhalten bringt jedoch eine andere Herausforderung mit sich: das Wärmemanagement.
Frässtrategie
PEEK lässt sich in der Regel mit Hartmetallwerkzeugen bearbeiten, die für die Polymerbearbeitung ausgelegt sind. Scharfe Schneidkanten sind besonders wichtig, da stumpfe Werkzeuge die Reibung erhöhen und übermäßige Wärme erzeugen können.
Entsteht an der Schnittzone zu viel Wärme, kann das Polymer lokal erweichen. Dies kann zu Verschmierungen, rauen Oberflächen oder Materialanhaftungen am Werkzeug führen, anstatt saubere Späne zu bilden.
Die Bearbeitungsstrategie sollte daher einen effizienten Materialabtrag gewährleisten und gleichzeitig unnötige Reibung vermeiden.
Wie bei anderen CAD/CAM-Werkstoffen erfolgt das Fräsen in der Regel schrittweise, beginnend mit größeren Werkzeugen für die Grobbearbeitung bis hin zu kleineren Werkzeugen für detaillierte Geometrien und die Endbearbeitung. Vorschub, Spindeldrehzahl, Schnitttiefe und Werkzeuggeometrie müssen als ganzheitliche Strategie aufeinander abgestimmt und nicht einzeln optimiert werden.
Universelle numerische Parameter sollten nicht einfach zwischen Systemen übertragen werden. Die idealen Werte hängen vom jeweiligen PEEK-Werkstoff, der Fräsmaschine, der Werkzeuggeometrie und der CAM-Strategie ab.
Trocken- oder Nassfräsen?
Je nach PEEK-Werkstoff und CAD/CAM-System kann die Bearbeitung trocken oder gemäß einer anderen vom Hersteller zugelassenen Strategie erfolgen.
Beim Trockenfräsen ist eine effektive Spanabfuhr wichtig. PEEK erzeugt leichte Polymerspäne, die aus dem Bearbeitungsbereich entfernt werden müssen, um ein Nachschneiden und eine Wärmeentwicklung zu verhindern.
Die validierten Empfehlungen des Material- und Maschinenherstellers sollten stets Vorrang vor allgemeinen Bearbeitungswerten haben.
Werkzeugzustand
PEEK ist weniger abrasiv als Keramiken wie Zirkonoxid, dennoch hat der Werkzeugzustand einen direkten Einfluss auf die Bearbeitungsqualität.
Eine abgenutzte Schneide erhöht die Reibung und kann zu hitzebedingten Oberflächenfehlern führen. Kleine Werkzeuge, die für detaillierte Innengeometrien eingesetzt werden, sind besonders anfällig, da sie in engen Bereichen arbeiten, in denen der Spanabtransport schwieriger sein kann.
Eine regelmäßige Werkzeugüberwachung trägt daher sowohl zu einer vorhersehbaren Passgenauigkeit als auch zu einer gleichbleibenden Oberflächenqualität bei.
Oberflächenbehandlung als besondere Herausforderung
Einer der wichtigsten Unterschiede zwischen PEEK und vielen anderen Dentalwerkstoffen zeigt sich nach dem Fräsen.
Die chemisch inerte Oberfläche, die PEEK seine gute chemische Beständigkeit verleiht, stellt auch höhere Anforderungen an die Haftung. Unbehandeltes PEEK weist im Allgemeinen relativ schlechte Haftungseigenschaften auf. Mechanische Vorbehandlung, Grundierungen oder andere Oberflächenbehandlungstechniken können daher erforderlich sein, wenn die Verblendung mit Kompositen oder eine adhäsive Verklebung Teil der Restauration ist.
Das genaue Vorgehen hängt vom jeweiligen PEEK-Produkt und dem verwendeten Adhäsivsystem ab. Die Oberflächenbehandlung sollte daher nicht als optionaler Abschlussschritt, sondern als fester Bestandteil des validierten Restaurationsablaufs betrachtet werden.
PEEK wurde für eine Vielzahl von zahnmedizinischen Indikationen untersucht. Das größte praktische Interesse gilt Anwendungen, bei denen geringes Gewicht, Zähigkeit und ein gewisses Maß an Elastizität von Vorteil sind.
Gerüste
Einer der am besten etablierten Anwendungsbereiche sind prothetische Gerüste.
PEEK kann für ausgewählte Gerüste von herausnehmbaren Teilprothesen, Doppelkronenprothesen und implantatgetragene Konstruktionen verwendet werden. Seine geringe Dichte ermöglicht relativ leichte Konstruktionen, während die CAD/CAM-Fertigung die reproduzierbare Herstellung komplexer Geometrien erlaubt. Studien zu herausnehmbaren Prothesen berichten von vielversprechendem Sitz und guter kurzfristiger klinischer Leistung bei PEEK-Gerüsten, auch wenn die Langzeitdaten noch begrenzter sind als bei etablierten Metallsystemen.
Ein PEEK-Gerüst wird in der Regel nicht allein aufgrund seines Aussehens ausgewählt. Das Polymer wird häufig mit Verblendmaterialien oder anderen restaurativen Komponenten kombiniert, um die gewünschte endgültige Ästhetik zu erreichen.
Auch die im Vergleich zu Metallen geringere Steifigkeit muss bei der Konstruktion berücksichtigt werden. Die Abmessungen der Verbindungselemente und die Geometrie des Gerüsts können nicht einfach von einer CoCr-Restauration kopiert und direkt auf PEEK übertragen werden.
Implantat-Abutments
PEEK wird auch in der Implantatprothetik eingesetzt, insbesondere für provisorische Komponenten, individuell angefertigte Einheilabutments und ausgewählte provisorische Anwendungen.
Ein wesentlicher Vorteil ist die einfache Modifizierbarkeit sowie die Eignung zur Gestaltung eines individuellen Emergenzprofils im Rahmen des Weichgewebemanagements.
Allerdings sollte PEEK nicht automatisch als direkter Ersatz für Titan bei definitiven Abutments angesehen werden. Die aktuelle Fachliteratur weist auf Einschränkungen in Bereichen wie dem Drehmomentverhalten und der mechanischen Leistungsfähigkeit hin, und für viele definitive Implantatanwendungen sind noch aussagekräftigere langfristige klinische Belege erforderlich.
Daher ist die Unterscheidung zwischen provisorischer und definitiver Verwendung besonders wichtig. Die Materialauswahl sollte stets den zugelassenen Indikationen des jeweiligen PEEK-Produkts und des Implantatsystems entsprechen.
Okklusale Schienen
PEEK kann auch für ausgewählte Okklusionsschienen und funktionelle Apparaturen in Betracht gezogen werden.
Seine Zähigkeit und sein vergleichsweise niedriger Elastizitätsmodul können ein anderes mechanisches Verhalten als bei starren PMMA-Apparaturen bewirken. Die CAD/CAM-Bearbeitung ermöglicht es, Dicke, okklusale Kontakte und Einführwege vor dem Fräsen digital zu definieren.
In Übersichtsartikeln zur digitalen Prothetik wurden Okklusionsschienen als eine der potenziellen CAD/CAM-Anwendungen für PEEK identifiziert, obwohl PMMA bei der konventionellen Herstellung gefräster Schienen nach wie vor deutlich etablierter ist.
Ob PEEK daher einen Vorteil bietet, hängt somit eher von der jeweiligen Indikation und den erforderlichen Eigenschaften der Schiene ab als lediglich von seiner Einstufung als Hochleistungspolymer.
Der Fertigungsprozess selbst folgt derselben allgemeinen Logik wie andere subtraktive CAD/CAM-Arbeitsabläufe:
Scannen → CAD-Konstruktion → CAM-Vorbereitung → Fräsen → Endbearbeitung → Oberflächenbehandlung
Was sich ändert, ist die Art und Weise, wie die Restauration entworfen und bearbeitet wird.
Die Elastizität des Materials muss bei der CAD-Konstruktion berücksichtigt werden, insbesondere bei Gerüsten und Verbindungsbereichen. Bei der CAM-Vorbereitung sollte eine PEEK-spezifische Bearbeitungsstrategie gewählt werden. Nach dem Fräsen werden Nachbearbeitung und Oberflächenbehandlung an die jeweilige Endanwendung angepasst.
Da kein Sintern oder Kristallisieren erforderlich ist, kann die Produktionskette relativ kurz gehalten werden. Dies ist ein wichtiger Vorteil gegenüber keramischen Werkstoffen.
Gleichzeitig bedeutet das Fehlen eines thermischen Nachbearbeitungsschritts nicht, dass PEEK automatisch einfach zu verarbeiten ist. Präzise Bearbeitung, kontrollierte Endbearbeitung und eine geeignete Oberflächenbehandlung sind unerlässlich, um vorhersagbare Ergebnisse zu erzielen.
PEEK erweitert die digitale Zahntechnik um eine einzigartige Materialoption. Durch sein geringes Gewicht, seine Zähigkeit, seine chemische Beständigkeit und seinen relativ niedrigen Elastizitätsmodul unterscheidet es sich deutlich von PMMA, Zirkonoxid und Metalllegierungen.
Das CAD/CAM-Fräsen ermöglicht die effiziente Herstellung von PEEK-Gerüsten, ausgewählten implantatprothetischen Komponenten und funktionellen Apparaturen aus industriell gefertigten Rohlingen. Das Material lässt sich ohne anschließendes Sintern oder Kristallisieren verarbeiten und unterstützt so optimierte digitale Arbeitsabläufe.
PEEK sollte jedoch nicht als universeller Ersatz für etablierte dentale Werkstoffe angesehen werden. Seine begrenzte inhärente Ästhetik, sein anspruchsvolles Adhäsionsverhalten und die anwendungsspezifische klinische Evidenz müssen sorgfältig berücksichtigt werden.
Wenn Indikation, Design, Bearbeitungsstrategie und Oberflächenbehandlung richtig aufeinander abgestimmt sind, kann PEEK Dentallaboren ein zusätzliches Hochleistungspolymer für spezialisierte CAD/CAM-Anwendungen bieten.
FAQ:
Wofür wird PEEK in der Zahnmedizin verwendet?
PEEK wird für ausgewählte herausnehmbare und implantatgetragene Gerüste, provisorische und Einheilabutments, Schienen und andere prothetische Komponenten verwendet. Die genauen Anwendungsbereiche hängen vom jeweiligen Material und der behördlichen Zulassung ab.
Kann PEEK mit CAD/CAM gefräst werden?
Ja. PEEK eignet sich gut für die subtraktive CAD/CAM-Fertigung und ist als vorgefertigte Rohlinge erhältlich. Es sollten geeignete Werkzeuge und materialspezifische Bearbeitungsstrategien verwendet werden.
Ist PEEK fester als PMMA?
PEEK bietet im Allgemeinen eine höhere Zähigkeit und mechanische Leistungsfähigkeit als herkömmliches PMMA, doch die Eigenschaften variieren je nach spezifischer Zusammensetzung. Die beiden Materialien dienen zudem unterschiedlichen klinischen Zwecken.
Ist PEEK besser als Zirkonoxid?
Keines der beiden Materialien ist grundsätzlich besser. Zirkonoxid bietet eine deutlich höhere Steifigkeit und eine überlegene zahnfarbene Ästhetik, während PEEK sich durch geringes Gewicht, Zähigkeit und größere Flexibilität auszeichnet. Die richtige Wahl hängt von der jeweiligen Restauration ab.
Kann PEEK für Implantatpfeiler verwendet werden?
PEEK wird insbesondere für provisorische Abutments und individuell angefertigte Einheilkomponenten verwendet. Der definitive Einsatz hängt vom jeweiligen Material und Implantatsystem ab, und die derzeitige Evidenz spricht nicht dafür, PEEK als universellen Ersatz für Titan-Abutments zu betrachten.
Erfordert PEEK eine spezielle Oberflächenbehandlung?
Häufig ja. PEEK verfügt über eine chemisch beständige, niederenergetische Oberfläche, die die adhäsive Verklebung erschweren kann. Wenn eine Verklebung oder Verblendung erforderlich ist, sollten eine geeignete Oberflächenvorbehandlung und ein kompatibles Klebesystem verwendet werden.
