Koja se vrsta peći koristi za sinteriranje?

 

Kada dentalni laboratorij počne raditi s cirkonijumom, jedno od prvih pitanja o opremi obično je prilično jednostavno:

Koja se vrsta peći zapravo koristi za sinterovanje?

Na prvi pogled, odgovor se čini očiglednim.

Cirkonijum se mora sinterovati na visokoj temperaturi, tako da je laboratoriji potrebna visoko{0}}peć za sinterovanje.

Međutim, kada počnete da upoređujete različite vrste opreme, pitanje postaje još komplikovanije.

Postoje konvencionalne električne otporne peći, peći za brzo{0}}sinteriranje, peći koje koriste grijaće elemente od molibden disilicida (MoSi₂), peći koje koriste elemente od silicijum karbida (SiC) i druge tehnologije grijanja, uključujući mikrotalasne i indukcijske sisteme.

Za laboratoriju ili distributera koji prvi put gleda ovu opremu, ovi pojmovi mogu lako postati zbunjujući.

Iz perspektive istraživanja i razvoja, mislim da korisnije pitanje nije jednostavno:

"Koja vrsta peći je najbolja?"

Praktičnije pitanje je:

"Koja metoda grijanja i konfiguracija peći odgovaraju cirkonijumskim materijalima, obim proizvodnje i programima sinteriranja koje laboratorija zapravo koristi?"

To nam daje bolju polaznu tačku za poređenje različitih peći.

Peć koja se koristi za cirkonij razlikuje se od konvencionalne keramičke peći

Prva razlika je vjerovatno najvažnija.

Konvencionalna peć za pečenje dentalne keramike i peć za sinterovanje cirkonija nisu zamjenjive jednostavno zato što se oboje koriste u zubotehničkim laboratorijama.

Tradicionalni procesi pečenja keramike se uglavnom odvijaju na mnogo nižim temperaturama.

Sinterovanje cirkonija je proces na visokim{0}}temperaturama, sa mnogim dentalnim cirkonijumskim programima koji rade u rasponu od 1.450 do 1.600 stepeni, u zavisnosti od materijala i ciklusa koji preporučuje proizvođač.

Na primjer, Naberthermova dentalna LHT ../17 D serija je specificirana za cirkonij sinterovanje do 1.650 stepeni, a proizvođač navodi grijače elemente molibden disilicida za ove peći. U zavisnosti od modela, kompanija navodi kapacitete do 30 ili 75 pojedinačnih krunica po ciklusu.

Ovo nam daje jednostavnu početnu tačku:

Peć za cirkonijum treba da bude dizajnirana na osnovu visoko-sinterovanja, a ne konvencionalnog pečenja keramike.

Međutim, maksimalna temperatura je samo jedan dio specifikacije.

Elementi za grijanje, dizajn komore, izolacija, kontrola temperature, ponašanje hlađenja, postavke programa i korisna površina za punjenje utječu na to kako peć radi u stvarnoj upotrebi.

Dakle, koje se vrste peći koriste?

Postoji nekoliko načina za klasifikaciju peći za sinteriranje cirkonija.

Jedan od načina je da pogledate tehnologiju grijanja:

Električno otporno grijanje

Mikrovalno grijanje

Indukcijsko grijanje

Drugi način je da pogledate tok rada sinterovanja:

Konvencionalno sinterovanje

Brzinsko sinterovanje

Brzo ili{0}}brzo sinterovanje

Električne otporne peći se također mogu podijeliti prema grijaćim elementima koje koriste.

Dvije vrste koje se obično susreću u dentalnim cirkonim pećima su:

Molibden disilicid (MoSi₂)

i

Silicijum karbid (SiC).

Ovo nisu samo različiti nazivi za istu komponentu.

Imaju različite električne i termičke karakteristike, a te razlike mogu uticati na način na koji je peć dizajnirana i radi.

1. Električne peći za sinteriranje otpora

Najpoznatiji tip dentalne cirkonijeve peći je električna otporna peć.

Osnovni princip je relativno jednostavan.

Električna energija prolazi kroz otporni grijaći element.

Element se zagrijava.

Toplota se prenosi u komoru peći.

Cirkonijum restauracije se zatim zagrijavaju prema programiranom temperaturnom ciklusu.

Ova vrsta peći se široko koristi za obradu zubnog cirkonija.

Pregled tehnologija sinterovanja cirkonijuma opisuje konvencionalne peći koje koriste otporne grejne elemente i napominje da konvencionalni sistemi obično mogu postići stope grejanja u rasponu od približno 40-70 stepeni/min, u zavisnosti od konfiguracije peći.

Stvarna brzina zagrijavanja određene peći može biti niža ili veća ovisno o njenom dizajnu i odabranom programu, tako da ovaj raspon ne treba tretirati kao univerzalnu specifikaciju.

Glavna stvar je da električno otporno grijanje ostaje uobičajen pristup za dentalno sinteriranje cirkonija.

Zašto je grijanje na električni otpor tako uobičajeno?

Jedan od razloga je nivo kontrole temperature koji može pružiti.

Peć se može programirati sa definisanim temperaturnim{0}}vremenskim profilom.

na primjer:

Sobna temperatura

↓

Kontrolirano grijanje

↓

Ciljana temperatura sinterovanja

↓

Period zadržavanja

↓

Kontrolirano hlađenje

Ova vrsta kontrole omogućava peći da prati različite programe sinterovanja za različite cirkonijeve materijale.

Laboratorija može imati nekoliko programa sačuvanih u peći za različite materijale.

Ista osnovna peć se stoga može koristiti za konvencionalno sinteriranje cirkonija, odobrene brze-cikluse sinterovanja i druge programe{1}}specifične za materijale, pod uvjetom da oprema može reproducirati tražene uvjete.

Ova fleksibilnost je jedan od razloga zašto su električne otporne peći i dalje uobičajene u dentalnim laboratorijama.

2. MoSi₂ grijaći elementi

Kada ljudi počnu upoređivati ​​peći za sinteriranje cirkonija, često će se susresti s pojmom MoSi₂.

MoSi₂ označava molibden disilicid.

To je visoko{0}}materijal grijaćih elemenata koji se obično koristi u pećima za sinteriranje cirkonija.

Tehnički članak koji je objavio Ceramic Applications opisuje MoSi₂ i SiC kao dva glavna tipa grijaćih{0}}elemenata koji se nalaze u dentalnim cirkonim pećima. Napominje se da se MoSi₂ elementi mogu koristiti na temperaturama do oko 1.750 stepeni, ovisno o kvaliteti elementa i dizajnu peći, dok se SiC elementi obično koriste na nižim maksimalnim temperaturama.

Isti izvor navodi da MoSi₂ elementi mogu imati površinsko opterećenje iznad 25 W/cm² i govori o zagrijavanju do 1550 stupnjeva za manje od 15 minuta pod određenim uvjetima opreme.

To ne znači da će se svaka peć na MoSi₂ zagrijavati tom brzinom.

Struktura peći, raspored elemenata, izolacija, kontrola snage i postavke{0}}kontrole temperature utiču na stvarnu brzinu grijanja.

Primjer, međutim, pokazuje zašto se MoSi₂ obično povezuje s primjenama na visokim{0}}temperaturama i relativno brzim zagrijavanjem.

Šta je posebno u vezi sa MoSi₂?

Jedna karakteristika MoSi₂ je zaštitni sloj na bazi silicijum-dioksida-koji se formira na površini tokom rada na visokim{1}}temperaturama.

Ovaj oksidni sloj igra važnu ulogu u zaštiti elementa pri visokim temperaturama.

Grijaći element se stoga prilično razlikuje od jednostavne metalne žice za grijanje.

Za cirkonijsku peć, ovo je važno jer peć može provesti značajnu količinu vremena na temperaturama od oko 1500 stepeni ili više.

Grijaći elementi moraju izdržati ponovljene cikluse visokih{0}}temperatura.

Izbor grijaćeg elementa stoga nije samo odluka male komponente. To je dio cjelokupnog termičkog dizajna peći.

3. SiC grijaći elementi

Drugi grijaći element s kojim se laboratorije mogu susresti je silicijum karbid (SiC).

SiC grijaći elementi su također korišteni u -stomatološkim pećima za sinteriranje na visokim temperaturama.

U poređenju sa MoSi₂, oni imaju različite električne i termičke karakteristike.

Tehničko poređenje objavljeno u Ceramic Applications navodi da se SiC elementi obično koriste do oko 1.530 stepeni, dok MoSi₂ može raditi na znatno višim temperaturama, ovisno o elementu i dizajnu peći.

Ova razlika je korisna kada se gledaju specifikacije peći.

Ako laboratorija uglavnom koristi cirkonijum materijale čiji su preporučeni ciklusi unutar donjeg dijela raspona visokih-temperatura, sistem baziran na SiC-u može biti tehnički prikladan.

Ako je laboratoriju potrebna viša maksimalna temperatura ili određene brzine grijanja, MoSi₂ može biti prikladna opcija, ovisno o dizajnu peći i potrebnim programima sinteriranja.

Iz tog razloga, ne bih opisao pitanje jednostavno kao:

"Da li je MoSi₂ bolji od SiC?"

Korisnije pitanje je:

"Šta laboratoriji treba peć da radi?"

4. Šta je sa mikrotalasnim sinterovanjem?

Mikrotalasno sinterovanje je još jedna tehnologija koja je proučavana za cirkonij.

Za razliku od konvencionalnog otpornog grijanja, mikrovalni sistemi koriste elektromagnetnu energiju za zagrijavanje materijala.

Ovo mijenja način na koji se energija uvodi u cirkonijum i okolni sistem.

Mikrovalno sinterovanje je privuklo istraživački interes jer može potencijalno smanjiti vrijeme obrade i proizvesti drugačije ponašanje grijanja u usporedbi s konvencionalnim otpornim grijanjem.

Međutim, mikrovalno sinteriranje nije samo pitanje zamjene grijaćih elemenata u konvencionalnoj zubnoj peći.

Mikrotalasni sistem zahteva različitu opremu i metode upravljanja.

Također je korisno razlikovati tehnologiju koja je proučavana ili eksperimentalno demonstrirana od one koja se obično koristi u svakodnevnim zubotehničkim laboratorijima.

Za laboratorijsku kupovinu peći, praktično pitanje je da li tehnologija ima uspostavljen radni tok za specifične materijale od cirkonija koji se koriste.

5. Indukcijsko sinteriranje

Indukcija je još jedna tehnologija koja je istražena za cirkonij.

Princip je opet drugačiji.

Umjesto oslanjanja na konvencionalni otporni element za zagrijavanje komore, naizmjenično elektromagnetno polje se koristi za generiranje grijanja kroz električno provodljivi susceptor ili srodni sistem.

Sistematski pregled tehnologija sinteriranja cirkonija opisuje indukcijsko grijanje kao pristup grijanju uz pomoć polja i napominje da može postići veće stope zagrijavanja od konvencionalnih otpornih peći.

Recenzija također razmatra prijavljene protokole velike{0}}brzine koji uključuju stope zagrijavanja od približno 50-100 stepeni/min i zadržavanje na oko 1.570-1.590 stepeni 10 minuta u nekim istraživačkim postavkama.

Ove brojeve ne treba tumačiti kao univerzalni indukcijski-program za sinteriranje.

Odgovarajuća temperatura i ciklus i dalje ovise o materijalu od cirkonija i specifičnoj opremi koja se koristi.

Za zubotehničku laboratoriju, visoka stopa zagrijavanja ne znači automatski da se svaki blok cirkonija može obraditi tim ciklusom.

Konvencionalno, brzina i brzo sinterovanje nisu ista stvar

Još jedan izvor zabune je riječ "brzo".

Laboratorija može vidjeti pojmove kao što su:

Konvencionalno sinterovanje

Brzinsko sinterovanje

Brzo sinterovanje

{0}}Sinterovanje velikom brzinom

Ovi termini su povezani, ali nisu nužno standardizirani nazivi za potpuno isti proces.

Nedavni pregled tehnologija sinterovanja cirkonija opisuje brzo sinterovanje kao proces koji može trajati otprilike 30-120 minuta, koristeći konvencionalnu peć sa većom brzinom zagrijavanja.

Također daje primjer brzine{0}}rasporeda sinterovanja koji uključuje rampu od 17 stepeni/min, period zadržavanja od 35 minuta na 1.540 stepeni, nakon čega slijedi kontrolirano hlađenje.

Tačan program zavisi{0}}od materijala.

Za kupce, ovo je važna tačka koju treba provjeriti.

Kada proizvođač kaže:

"Ovo je brza-peć za sinteriranje."

sljedeće pitanje bi trebalo biti:

"Koji su materijali od cirkonija testirani brzim programom?"

To pitanje pruža korisnije informacije od gledanja samo na vrijeme ciklusa.

Zašto se svaki cirkonijum ne može brzo sinterovati?

Ovo pitanje se često postavlja.

Razlog je taj što cirkonijum nije jedna formula.

Različiti materijali od cirkonija mogu imati različite sastave, karakteristike praha i mikrostrukturu.

Stoga se njihovi preporučeni uslovi sinterovanja mogu razlikovati.

Neki proizvođači cirkonija objavljuju brze-programe sinteriranja za određene proizvode.

Drugi mogu preporučiti konvencionalne cikluse.

Na primjer, objavljeni KATANA rasporedi za sinteriranje cirkonijevog dioksida razlikuju konvencionalne i brze programe, s različitim vršnim temperaturama, brzinama zagrijavanja i vremenom zadržavanja. Objavljene informacije proizvođača također navode koji se restauracije mogu obraditi brzim ciklusom.

Ovo je dobar primjer zašto peć i materijal treba razmotriti zajedno.

Peć sposobna za brzo zagrevanje ne čini svaki cirkon automatski pogodnim za brzo sinterovanje.

Šta je laboratoriji zapravo potrebno?

Ovdje odluka o opremi postaje praktična.

Zamislite dvije laboratorije.

Laboratorija A

Laboratorij uglavnom proizvodi konvencionalne cirkonijeve restauracije.

Radi nekoliko serija svaki dan.

Vrijeme ciklusa je relevantno, ali nema potrebe da se svaki slučaj obrađuje odmah.

Za ovaj laboratorij, konvencionalna -elektrootporna peć na visokoj temperaturi može biti sasvim adekvatna.

Laboratorija B

Ova laboratorija često prima slučajeve istog{0}}dana.

Ujutro gloda restauracije i treba da završi sinterovanje u mnogo kraćem periodu.

Za ovu laboratoriju može biti korisnija peć s odobrenom sposobnošću brzog-sinteriranja.

Dvije laboratorije ne trebaju nužno istu peć.

Ni jedno ni drugo ne čini pogrešan izbor.

Njihovi proizvodni zahtjevi su jednostavno različiti.

Šta je sa malom peći?

Male dentalne peći za sinterovanje imaju jednu praktičnu prednost.

Manja komora sadrži manje toplinske mase, što može ubrzati zagrijavanje i hlađenje, ovisno o dizajnu peći.

U jednom starijem industrijskom izvještaju o zubnim pećima za sinteriranje navedeno je da neke male peći mogu obraditi otprilike 20-50 jedinica po ciklusu, dok nude cikluse sinteriranja od oko 90 minuta.

Ovo ilustruje koristan kompromis-.

Mala komora može biti privlačna za:

Manje laboratorije

Slučajevi istog{0}}dana

Manja dnevna proizvodnja

Brže grijanje i hlađenje

Veća komora može imati više smisla za:

Laboratorije velikog{0}}obima

Više tacni

Veće serije

Laboratorije pokušavaju smanjiti broj dnevnih ciklusa

Pravi kapacitet zavisi od stvarnog obima proizvodnje.

Kupovina najveće dostupne peći ne čini laboratorij automatski efikasnijim.

Šta je sa većom peći?

Velike peći su korisne kada laboratorija treba da obradi više restauracija po ciklusu.

Na primjer, Nabertherm trenutno navodi jedan LHT model za do 30 pojedinačnih krunica po ciklusu i drugi za do 75 pojedinačnih krunica po ciklusu, ovisno o modelu.

Kapacitet treba uzeti u obzir zajedno sa vremenom ciklusa.

na primjer:

Peć A

20 kruna × ciklus od 2 sata

Peć B

60 kruna × ciklus od 6 sati

Druga peć ima tri puta veći kapacitet, ali je dnevni proračun proizvodnje složeniji.

Laboratorija treba da razmotri:

Broj ciklusa dnevno

Vrijeme utovara i istovara

Vrijeme hlađenja

Stvarni broj restauracija po ciklusu

Vrhunac proizvodnje

Peć bi stoga trebala biti procijenjena prema toku rada laboratorije, a ne samo prema zapremini komore.

Grijaći element nije jedini važan dio

Kada kupci čuju "MoSi₂" ili "SiC", lako se u potpunosti fokusirati na grijaći element.

Grijaći element, međutim, ne radi samostalno.

Stvarni učinak peći također ovisi o:

Dizajn komore

Izolacija

Raspored grijaćih elemenata

Senzor temperature

Kontrolni sistem

Kontrola snage

Dizajn poslužavnika

Sistem hlađenja

Ove komponente utiču na raspodelu temperature i način na koji peć prati programirani ciklus.

Na primjer, dvije peći mogu koristiti MoSi₂ elemente, ali imaju različite strukture komore i različite temperaturne karakteristike.

dakle:

Isti grijaći element ne znači nužno istu učinkovitost peći.

Ovo vrijedi imati na umu kada uspoređujete opremu različitih proizvođača.

Šta je sa ujednačenošću temperature?

Ujednačenost temperature je još jedan faktor koji zaslužuje pažnju.

Peć može dostići 1.500 stepeni, ali to ne znači automatski da je svaka tačka unutar komore tačno 1.500 stepeni.

Raspodjela temperature ovisi o termičkom dizajnu peći.

Prilikom procjene peći, kupci mogu pitati:

Kako se mjeri ujednačenost temperature?

Na kojoj temperaturi?

Koliko mjernih tačaka se koristi?

Koja je efektivna površina sinterovanja?

Da li je peć bila prazna ili napunjena tokom testa?

Postoji li evidencija temperaturne mape?

Ova pitanja mogu pružiti korisnije informacije od jednostavnog traženja maksimalne temperature.

Šta distributer treba da uporedi?

Za distributere, izbor peći može biti komplikovaniji jer oprema može biti isporučena laboratorijama s vrlo različitim proizvodnim obrascima.

Jednom kupcu može biti potrebna mala peć za 10-20 restauracija.

Drugi može obraditi 50 ili više restauracija po ciklusu.

Drugi možda najviše brine o brzom sinterovanju.

Drugi može prvenstveno raditi s cirkonijumom visoke{0}}translucencije i staviti veći naglasak na praćenje toplotnog ciklusa koji preporučuje proizvođač materijala.

Iz tog razloga, izbjegavao bih preporučiti peć zasnovanu samo na:

Cijena + maksimalna temperatura.

Korisnije poređenje bi uključivalo:

Parametar	Zašto je važno
Maksimalna temperatura	Označava dostupni raspon visokih{0}temperatura
Stopa grijanja	Relevantno za konvencionalne i brze-programe za sinteriranje
Grijaći element	Utiče na temperaturnu sposobnost i dizajn peći
Kapacitet komore	Određuje moguću veličinu serije
Ujednačenost temperature	Relevantno za konzistentnost na cijeloj upotrebnoj površini
Kontrola programa	Korisno pri radu s nekoliko cirkonijskih materijala
Hlađenje	Utječe na ukupno vrijeme ciklusa i kompletan termalni profil
Upotrebljivost	Važno je kada se peć koristi svaki dan
Zamjenski dijelovi	Važno za-dugoročni rad
Podržani materijali	Trebao bi odgovarati proizvodima od cirkonija koje koriste kupci

Ova vrsta poređenja je korisnija od jednostavnog rangiranja peći prema maksimalnoj temperaturi.

Koju vrstu peći bi laboratorija trebala kupiti?

Ne postoji jedinstven odgovor.

Ako je laboratoriju uglavnom potrebno konvencionalno cirkonijsko sinteriranje, pouzdana električna otporna peć sa odgovarajućim sistemom grijanja na visokim{0}}ima može biti dovoljna.

Ako laboratorija ima veliko dnevno opterećenje, kapacitet komore i efikasnost ciklusa postaju važniji.

Ako je laboratoriju potrebna proizvodnja istog dana, odobrena mogućnost brzog-sinteriranja može biti korisna.

Ako laboratorij radi s nekoliko marki cirkonija, programirani temperaturni ciklusi postaju važniji.

Ako laboratorija obrađuje visoko proziran cirkonij, treba obratiti pažnju i na zahtjeve proizvođača materijala i na čistoću peći i karakteristike grijaćih{0}}elemenata.

Odluka bi trebala početi s materijalima od cirkonija i tokom rada u laboratoriji, a zatim prijeći na peć.

Ne obrnuto.

Pitanje koje bih postavio prije kupovine

Da pomažem laboratoriji u odabiru peći za sinteriranje, ne bih počeo s pitanjem:

"Koliko vruće može biti?"

pitao bih:

"Koji cirkonijum koristite, koliko restauracija sinterujete dnevno i koliko brzo vam je potreban ciklus da se završi?"

Ova tri pitanja već predstavljaju korisnu polaznu tačku.

Onda bih pogledao:

Koje programe sinteriranja zahtijevaju ti cirkonijumski materijali?

Može li peć reproducirati te programe?

Koliko se restauracija zapravo može učitati?

Kako peć radi na potrebnoj temperaturi?

Koji su očekivani troškovi održavanja i zamjene?

Ovo nam daje realniju sliku o tome da li je peć pogodna za laboratorij.

Još jedna stvar: Ne birajte peć samo po brzini grijanja

Brzo zagrijavanje je atraktivno jer može skratiti ciklus.

Međutim, nije automatski bolji za svaki materijal od cirkonija.

Program koji preporučuje proizvođač cirkonija treba da ostane referenca.

Peć od 100 stepeni/min ne znači da svaki materijal treba da se zagreva na 100 stepeni/min.

Isto tako, peć sa maksimalnom temperaturom od 1.650 stepeni ne znači da cirkonijum treba da se sinteruje na 1.650 stepeni.

Peć pruža niz mogućnosti.

Materijal određuje koji dio tog raspona zapravo treba koristiti.

Final Thoughts

Dakle, koja se vrsta peći koristi za sinterovanje?

Za zubni cirkon, najčešći pristup je a peći za sinteriranje visoke-električne otpornosti, sa MoSi₂ i SiC među tehnologijama grijaćih{1}}elemenata koji se koriste na tržištu.

Drugi pristupi, uključujući mikrotalasno i indukcijsko grijanje, također su istraženi i korišteni u specifičnim aplikacijama, posebno tamo gdje se istražuje brže zagrijavanje ili različiti termalni mehanizmi. Recenzije istraživanja su prijavile cikluse zasnovane na brzini{1}}sinterovanja i indukcije- sa većim stopama zagrijavanja od konvencionalnih programa.

Za laboratorij, međutim, najkorisnije pitanje nije koja tehnologija zvuči najnaprednije.

Praktičnije pitanje je da li peć može osigurati temperaturu, brzinu zagrijavanja, vrijeme držanja, uslove hlađenja i distribuciju temperature potrebne za materijale od cirkonija koji se koriste.

Peć sa višom maksimalnom temperaturom nije automatski bolja peć.

Brža peć nije automatski bolja peć.

Veća peć nije automatski bolja peć.

A određeni grijaći element ne govori cijelu priču.

Kada posmatramo peć za sinterovanje iz perspektive istraživanja i razvoja, posmatramo kompletan termički sistem.

Grijaći element je jedan dio.

Komora je jedan dio.

Kontrola temperature je jedan dio.

Program je jedan dio.

A sam materijal od cirkonija je drugi.

Najprikladniji izbor opreme je obično onaj koji odgovara ovim faktorima stvarnom toku rada laboratorije.