Strukturmechanische Analyse von Dentalimplantaten

Ein Dentalimplantat hat die Funktion eines künstlichen Fundaments. Es soll die natürliche Zahnwurzel ersetzen und dient der Befestigung von Zahnprothesen.
Von Mises Vergleichsspannungen am Dentalimplantat
Spannungskonzentrationen an einem Hohlschraubenimplantat
Zwei Kriterien spielen bei der Entwicklung dieser Implantate eine große Rolle:

1. Hohe Beanspruchung

Mit einer Länge von nur 8-14 mm und einem Durchmesser von 3-5 mm muß dieses Implantat den hohen und komplexen Kräften, die auf die Zähne wirken, über Jahrzehnte standhalten. Die maximale statische Kraft am Einzelzahn kann bis zu 550 N betragen.
Zahnimplantat im menschlichen Kiefer / FEM-Modell / FE-Analyse
Zahnimplantat im menschlichen
Kiefer / FEM-Modell
2. Gewährleistung der Knochenreparation

Um ein optimales Einwachsen in den Kieferknochen zu gewährleisten und damit das Risiko der Implantatlockerung zu minimieren, werden bestimmte Anforderungen an Oberfläche und Form des Implantates gestellt. Neben Hohlzylindern und Hohlschrauben kommen auch Implantate mit mehreren Querbohrungen zum Einsatz. Diese Details erscheinen zwar optimal für die Knochenreparation, für die Implantatbeanspruchung kann es durch das Auftreten von enormen Spannungsspitzen jedoch problematisch werden.

Die genannten Kriterien stellen für Entwickler und Hersteller größte Herausforderungen dar. Es muß sichergestellt werden, daß derart stark belastete und geformte Bauteile unter realen Bedingungen nicht versagen. Mittels der FE-Analyse lassen sich Vorhersagen über maximale Spannungen und Dehnungen am Implantat treffen. Mit der Durchführung numerischer Simulationen verschiedener Belastungszustände an dreidimensionalen Dentalimplantatmodellen ermöglicht die ASD GmbH bereits während der Modellfindung das Aufzeigen von Ansatzpunkten zur Implantatoptimierung. Selbstverständlich können bei derartigen Untersuchungen auch Normvorgaben, wie z.B. die DIN EN ISO 14801, berücksichtigt werden.

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