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| [[1998 LS 8.2 Thermische Expansion der Einbettmasse| Thermische Expansion der Einbettmasse]] | | [[1998 LS 8.2 Thermische Expansion der Einbettmasse| Thermische Expansion der Einbettmasse]] |
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| == Kontraktion einer Legierung unterhalb des Soliduspunktes ==
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| <!--[[Bild:Thermische_kontraktion.png|thumb|right| Erstarrung- und Thermische Kontraktion]]Zwischen Solidustemperatur und Raumtemperatur erfolgt die '''''Thermische Kontraktion'''''. Ca. 1,6 % bei Goldguss- und 2,2% bei Modellgusslegierungen. Sie muss durch eine entsprechende Vergrößerung der Gussform ausgeglichen werden. In der Zahntechnik besteht die Gussform aus Einbettmasse. Diese Einbettmasse expandiert während ihrer Verarbeitung bzw. Verwendung, um die thermische Kontraktion der Legierung auszugleichen.-->
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| [[Bild:Thermische_kontraktion.png|thumb|right| Erstarrung- und Thermische Kontraktion]]Wenn Legierungen vollständig fest(also unterhalb der Solidustemperatur bis zur Raumtemperatur) weiter abkühlen erfolgt die '''''thermische Kontraktion''''' (auch Wärmeschrumpfung). Dabei verringert sich das Volumen um ca. 1,6 % bei Goldguss- und 2,2% bei Modellgusslegierungen (s. Abbildung rechts). Da die Legierung beim Gießen zunächst größer ist als die Legierung später auf Raumtemperatur sein soll, muss die Gussform diese Expansion/Ausdehnung ausgleichen. Die Gussform aus Einbettmasse muss also etwas während der Verarbeitung bzw. Verwendung expandieren, um die thermische Kontraktion der Legierung auszugleichen.
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| Die benötigte Expansion der Einbettmasse erfolgt in 2 Schritten, die Abbindeexpansion und die thermische Expansion.
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| === Abbindeexpansion der Einbettmasse ===
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| ''(Abbindeexpansion)''ist die Expansion (Ausdehnung) durch das Abinden (Aushärten) der Einbettmasse. Einbettmasse expandiert während des Abbindevorgangs. Die Abbindeexpansion unterscheidet sich je nach verwendetem Bindemittel. Bindemittel binden Stoffe zusammen, sie verbinden sie.
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| *Bindemittel
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| **Gips ([[Gipsgebundene Einbettmassen]])
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| **Ammoniumphosphat ([[Phosphatgebundene Einbettmassen]])
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| ** Magnesiumoxid (MgO, Bindemittel und Steuerung der Verarbeitungszeit)
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| Die Expansion hängt neben der Auswahl des Bindemittels von folgenden Faktoren ab:
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| #Verhältnis von Wasser zu Anmischflüssigkeit (nur bei phosphatgebundenen Einbettmassen)
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| #Dicke des Muffelvlieses (Die Einbettmasse soll in alle Richtungen expandieren. Wenn Sie bei zu dünnen Vlies nicht in Richtung Vließ/Muffelring expandieren kann, muss sie in Längsrichtung expandieren)
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| #Einhalten der vorgegebenen Abbindezeiten
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| #Verwendung eines Drucktopfes (?)
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| Die Anmischflüssigkeit bei Phosphatgebundenen Einbettmassen ist eine Lösung von Kieselsol, also ein kollodiales (gelartiges) Siliziumhydroxid. Es geliert und kristallisiert an den Kristallen der feuerfesten Bestandteile Quarz und Cristobalit in der Einbettmassemischung. Es sorgt so für eine etwas höhere Expansion.
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| <div {{Arbeitsblatt}}>
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| '''Arbeitsauftrag'''
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| Plane Versuche mit dem Expansiometer und den Einbettmassen, die die verschiedenen Einflussfaktoren auf die Abbindeexpansion der Einbettmasse belegen!
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| Genügt die gemessene Expansion zum Ausgleich der thermischen Kontraktion der Legierung?
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| </div>
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| === Die Thermische Expansion der Einbettmasse ===
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| [[Bild:Einbettmasseexpansion.png|300px|right]]Die Versuche zur Abbindeexpansion von Einbettmasse haben gezeigt, dass diese Expansion nicht ausreicht, um die Thermische Kontraktion des Gussobjektes zwischen Soliduspunkt und Raumtemperatur auszugleichen. Es muss also noch eine weitere Expansion der Einbettmasse stattfinden!
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| Es handelt sich dabei um die so genannte ''Thermische Expansion''!
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| Sie ist zurückzuführen auf die Zusammensetzung der Einbettmasse:
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| *Feuerfeste Bestandteile
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| **Quarz
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| **Cristobalit
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| **(Tridymit, wird kaum verwendet, daher irrelevant, aber immer wieder erwähnt ;-))
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| Die feuerfesten Bestandteile der Einbettmasse sorgen für eine Expansion der Einbettmasse bei Erwärmung. [http://de.wikipedia.org/wiki/Tridymit Tridymit] und [http://de.wikipedia.org/wiki/Cristobalit Cristobalit] sind (Hochtemperatur-)Modifikationen von [http://de.wikipedia.org/wiki/Quarz Quarz] (SiO<sub>2</sub>). Sie ändern/wandeln, je nach Temperatur, ihren kristallinen Aufbau und damit auch ihr Volumen. Diese Umwandlung geschieht bei bestimmten Temperaturen recht zügig! Tridymit wird, im Gegensatz zu Critobalit und Quarz, nur in kleinen Mengen verwendet.
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| Die thermische Umwandlung von Quarz und seinen Modifikationen hängt mit der Anordung der Atome zusammen.
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| Die Umwandlung von <html>α</html>-Quarz in <html>β</html>-Quarz (Tiefquarz in Hochquarz), ist mit einer Änderung des Bindungswinkels der SiO<sub>2</sub>-Moleküle von 144° auf 147° verbunden. Die Umwandlung von <html>α</html>-Cristobalit in <html>β</html>-Cristobalit (Tiefcristobalit in Hochcristobalit) ist mit einer Änderung des Bindungswinkels von 147° auf 148° verbunden.
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| <div {{Arbeitsblatt}}>
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| '''Arbeitsauftrag'''
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| Die thermische Umwandlung (und damit Expansion) der verschiedenen Quarz-Modifikationen findet bei den in der Grafik dargestellten Temperaturen statt. Bei welchen, zahntechnisch gesehen, relevanten Temperaturen, finden Umwandlungsprozesse der Quarz-Modifikationen Quarz, Tridymit und Cristobalit statt und wie hoch ist die jeweilige Expansion in diesem Temperaturbereich? Was bedeutet das für das Vorwärmen der Einbettmasseformen?
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| Eine Verarbeitungsanleitung für eine gebräuchliche phosphatgebundene Einbettmasse findest [http://www.bego.com/fileadmin/_products/pdf/de_19224_2014_ga_de.pdf findest du hier].
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| Eine Verarbeitungsanleitung für gipsgebundene Einbettmasse ist z.B. [http://www.hinrichs-dental-shop.de/anleitungen/Hinrivest%20G%20d_engl.pdf hier] zu finden.
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| Zum Thema Einbettmassse gibt es auch einen [https://de.wikipedia.org/wiki/Einbettmasse großen Artikel in der Wikipedia].
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| <div style="background:lightgrey">
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| '''Übung:'''
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| Erstelle eine Übersicht (Skizzen oder vielleicht ein kleines Comic?) über die Expansionsvorgänge der Einbettmasse und die Kontraktionsvorgänge des metallischen Werkstücks zwischen Einbetten und abgeschlossener Abkühlung der gegossenen Form.
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Link zur übergeordneten Seite
Die Firma Magic Molar GmbH mit Sitz in Düsseldorf stellt Sie als Zahntechniker*in ein. Sie sollen direkt in der ersten Woche das Gießen übernehmen.
Folgender Auftrag ist zu fertigen und soll ausführlich für die Prozesssteuerung (Prozesse wie Einbetten, Gießen usw. sollen möglichst gleich ausgeführt werden), Medizinprodukteverordnung und Qualitätssicherung dokumentiert werden:
Der Patient Kenneth Scott Carson soll eine Brücke von 13-17 erhalten. 13, 14 verblendet, 15, 16 nicht verblendete Brückenkörper und 17 nicht verblendet. Die Scans wurden digital zugesendet und bereits ausgedruckt.
Der Patient hat sich für eine hochgoldhaltige Legierung entschieden. Diese muss jetzt eingebettet werden.
Die Wachsmodellation muss "richtig" angestiftet werden und anschließend "richtig" eingebettet werden.
Alles verstanden?
Was ist zu tun?
Modellation anstiften
Die Wachs hinterlässt in der Einbettmasse eine Negativform (Hohlform) in der unsere geschmolzene Legierung (Gießtemperatur) fließen kann. Dann fängt die Legierung schon an sich abzukühlen bis zur Liquidustemperatur. Die Schrumpfung zwischen der Gießtemperatur (vollständig flüssig) über die Liquidustemperatur (Beginn Erstarrung) bis zur Solidustemperatur (vollständig erstarrt) beträgt ca. 5 % des Volumens. Die Schwindung zwischen der Liquidustemperatur und der Solidustemperatur nennt man Erstarrungskontraktion.
————-Abbildung Schrumpfung Volumen / Temperatur ——————
——- Seitenzahlen ———
Arbeitsauftrag
Erarbeite anhand der Literatur (Der passgenaue Dentalguss; Heraeus 1999) wie man die Erstarrungskontraktion (Schrumpfung bei der Erstarrung) ausgleichen kann. Beachten Sie dabei:
- Positionierung des Objektes in der Muffel
- Gusskanäle
- Zusätzliche Wachsobjekte
Dokumentiere deine Ergebnisse in Form einer
Grafiz und
lade diese Dokumentation im LMS
hoch.
Der Maschinenbau-Ingenieur Andreas Sabath hat eine Gießtechnik entwickelt, die viele Probleme mit dem dentalen Guss vermeiden soll. Diese wird mittlerweile von der Firma Bredent als Bredent-Gießtechnik nach Sabath vermarktet. Im Lernmanagementsystem liegt Literatur dazu vor (Bredent-Gießtechnik, Der Dentalguss, März 2008, Kapitel 5).
Wie wird nach dieser Methode die Kontraktion oberhalb des Soliduspunktes ausgeglichen?
Dokumentiere deine Ergebnisse in Form einer
Grafiz und
lade diese Dokumentation im LMS
hoch.
Vergleiche dabei das Verfahren zum "normalen" Verfahren.
Probiere die Gießtechnik nach Sabath im Labor einmal aus und/oder diskutiere sie mit Chef und Chefin und/oder Techniker*innen.
Anstiften und Einbetten
Aus LS8.1 wissen wir bereits, dass Legierungen sich bei Wärme ausdehnen. Man sagt dazu auch Wärmeausdehnung oder thermische Expansion. Wenn sich die Legierungen wieder abkühlen, ziehen sie sich zusammen. Man sagt dazu auch Wärmeschrumpfung oder thermische Kontraktion.
Diese thermische Expansion und Kontraktion gilt für alle Stoffe. Jedoch expandieren und kontrahieren unterschiedliche Werkstoffe unterschiedlich stark. Beim Gießen erhitzen wir die Muffel, den feuerfesten Vlies, die Einbettmasse und die Legierung, 4 Werkstoffe mit vier unterschiedlichen Wärmeausdehnungen und Wärmeschrumpfungen.
Kontraktion einer Legierung oberhalb des Soliduspunktes
Kontraktion einer Legierung unterhalb des Soliduspunktes
Abbindeexpansion der Einbettmasse
Thermische Expansion der Einbettmasse
Stellt euer Handlungsprodukt fertig und kontrolliert es.
Anschließend muss das Handlungsprodukt hochladen werden. Wenn alle ihr Handlungsprodukt hochgeladen haben, müsst ihr euch gegenseitig anhand der festgelegten Kriterien bewerten.
Sie haben das Handlungsprodukt erstellt und anhand der Qualitätskriterien kontrolliert?
Überlegt gemeinsam, was gut gelaufen ist und wo man sich noch verbessern kann.
Die Erkenntnisse aus diesem Schritt können Sie auch noch auf andere (Lern-)Situation übertragen.
