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Es liegt in der menschlichen Natur, nach Attraktivität zu streben. Zeit und Geld werden darauf verwendet, einem bestimmten Schönheitsideal zu entsprechen. Unser Kauorgan betreffend, können Funktion und Ästhetik durch kieferorthopädische Therapie optimiert werden. Bei gegebener Indikation ist die Kieferorthopädie eine Therapieoption in jedem Lebensalter. Aufgrund der steigenden Anzahl erwachsener Patienten in der kieferorthopädischen Praxis ergibt sich, dass kieferorthopädische Hilfselemente immer häufiger auch auf keramischen Restaurationsflächen zuverlässig verankert werden müssen. Aus der Vielfalt der auf dem Markt verfügbaren Keramiken sind insbesondere Restaurationen aus Silikatkeramik sehr beliebt. Um Zähne im Rahmen einer kieferorthopädischen Behandlung kontrolliert bewegen zu können, ist die Befestigung von Hilfselementen wie Brackets, Tubes oder Attachments obligat. Die Anforderungen an den Haftverbund sind dabei komplex: Die Scherhaftfestigkeit (shear bond strength, SBS) muss ausreichen, um kieferorthopädischen Kräften standzuhalten und ein vorzeitiges Versagen des Haftverbundes zu verhindern. Nur so können kontinuierliche Zahnbewegungen zeitoptimiert ablaufen und ungewollte Bewegungen vermieden werden. Bei der Verankerung auf keramischen Oberflächen sollten weder durch den Konditionierungsvorgang, noch durch das Debonding nach abgeschlossener Behandlung irreversible Veränderungen auf der Restaurationsoberfläche resultieren. Je nach Ausmaß der Schädigung hat das nicht nur ästhetische Folgen: die erhöhte Rauigkeit begünstigt die bakterielle Besiedlung der Oberfläche und durch subkritisches Risswachstum (subcritical crack growth, SCG) ist die Beeinträchtigung der Langzeitstabilität der Restauration denkbar. Um kieferorthopädische Hilfselemente zuverlässig auf silikatkeramischen Oberflächen zu verankern, müssen diese Oberflächen konditioniert werden. In der kieferorthopädischen Praxis stehen dafür verschiedene Methoden mit individuellen Vor- und Nachteilen zu Verfügung. Wirkprinzip der Konditionierungsmaßnahmen ist zunächst das Etablieren einer mikroretentiven Oberfläche mittels Anrauen durch einen Präparierdiamant, Ätzen durch Flusssäure oder Sandstrahlen mit Aluminiumoxid und anschließend das Herstellen des Haftverbundes durch Auftragen eines Silans. Diese Maßnahmen führen zu irreversiblen Veränderungen der Keramikoberfläche, die bereits makroskopisch sichtbar sind. Ein alternatives Wirkprinzip versprechen neue Einkomponenten-Keramikprimer: Diese ätzen die Keramikoberfläche durch Ammoniumpolyfluorid und lassen dann den Haftverbund durch das ebenfalls enthaltene Trimethoxysilylpropyl-Methacrylat entstehen. Im Rahmen dieser Studie wurden Probekörper nach Vorlage einer Molarenkrone des Zahnes 36 durch ein computer-aided design/computer-aided manufacturing (CAD/CAM)-Verfahren hergestellt. Die Fläche zur Aufnahme des Bukkalröhrchens wurde entsprechend der Randomisierungsliste konditioniert: In Gruppe 1 bestand der Konditionierungsvorgang aus Anrauen und Ätzen mittels Flusssäure sowie Auftragen eines Silans, in Gruppe 2 aus Sandstrahlen mit Aluminiumoxid und Auftragen eines Silans, in Gruppe 3 aus Anrauen und Auftragen des Einkomponenten-Keramikprimers, in Gruppe 4 aus Auftragen des Einkomponenten-Keramikprimers, in Gruppe 5 lediglich aus Anrauen und in Gruppe 6 (Kontrollgruppe) erfolgte keine Konditionierung. Abschließend wurde das Tube mittels Befestigungskomposit verankert. Die SBS-Werte wurden bestimmt und die Integrität der Keramikoberfläche nach Debonding anhand des Adhesive-Remnant-Index (ARI) und des Crack-Tear-out-Index bewertet. Die Konditionierungsmaßnahmen der Gruppen I-IV konnten SBS-Werte generieren, die kieferorthopädischen Kräften standhalten. Deutliche Unterschiede zwischen den Gruppen konnten in Bezug auf Veränderungen an der Restaurationsoberfläche festgestellt werden. So kam es in den Gruppen I-III sowohl zu Rückständen von Befestigungskomposit auf der Oberfläche als auch zu Brüchen in/ Ausrissen aus der Keramik. Besonders geringe Veränderungen der Oberfläche bewirkte die Konditionierung mittels Einkomponenten-Keramikprimer. Um dem stetig steigenden Anspruch der Patienten an die kieferorthopädische Behandlung zu genügen, muss der Kieferorthopäde auf die Verlässlichkeit der verwendeten Materialien vertrauen können. Die in naher Zukunft neu auf dem Dentalmarkt verfügbaren Einkomponenten-Keramikprimer scheinen ein aussichtsreiches Hilfsmittel zur intraoralen Befestigung kieferorthopädischer Hilfselemente auf silikatkeramischen Oberflächen zu sein und konnten die an sie im Rahmen dieser in-vitro-Studie gestellten Anforderungen erfüllen.:1 Einführung 4 1.1 Zahnbewegung 4 1.2 Kräftesysteme 6 1.3 Kieferorthopädische Hilfselemente 7 1.4 Auswahl des Probekörpers 8 1.5 Dentale Keramiken 9 1.6 Verbund zwischen kieferorthopädischem Attachment und Restauration 11 2 Publikationsmanuskript 16 3 Zusammenfassung der Arbeit 24 4 Literaturverzeichnis 27 5 Anlagen 31 6 Darstellung des eigenen Beitrags 31 7 Erklärung über die eigenständige Abfassung der Arbeit 32 8 Lebenslauf 33 9 Publikationen 34 10 Danksagung 35

Since the late 20th century, breakthroughs in technology have been occurring expeditiously. Indeed, technological innovations have provided the betterment of many aspects of life and ensured humans’ appropriate forms of evolution and civilization. It is safe to claim that medicine has advanced within the past few decades, especially with the upbringing of technological innovations. The world of medicine would not have experienced its recent breakthroughs and profound discoveries without utilizing the available technology. The improvements observed in medicine and technology resulted in better providing of healthcare. Customizing treatments for each patient is now possible. One method of applying customization is through 3D printing of materials such as artificial prosthetics, tissues, and organs. This literature review analyzes 3D printing by stating definitions, assessing its history, discussing its different applications and closing with evaluating future directions. 3D printing first appeared in the late 20th century, and its primary purpose was to design and manufacture products efficiently and accurately. Traditional production of structures involves subtractive manufacturing (carving, cutting, and other methods of reshaping materials) to achieve desired products, whereas 3D printers implement additive manufacturing (a layer-by-layer approach). This provides less time, greater accuracy, and labor-free fabrication of products. Computerized software is one of the essential parts of 3D printing, and functions include designing, scaling, visualizing, controlling production frequency, and many more. In medical applications, the software may require CT scans, cone beam computed tomography, and intraoral scanners (for dental applications). The 3D printing techniques identified in this review are generally applied in oral and maxillofacial procedures—stereolithography, which constructs a product layer-by-layer through curing liquid resin using a UV laser. Digital light projection is a method similar to stereolithography, with a few differences, such as using a UV light instead of a laser and using a liquid crystal display panel. Fused deposition modeling is a technique that melts plastic filaments and extrudes them through a nozzle to form a structure in a layer-by-layer fashion. Selective laser sintering is also similar to stereolithography, where it uses a laser to form an object layer by layer, but the material is a thin layer of plastic powder instead of liquid resin. The power binder printing technique applies droplets onto powdered materials, adhering and forming layers as designed via computerized software. Lastly, computed axial lithography is similar to digital light projection, except the light is projected from many angles at once instead of one layer at a time. The main objectives of this literature review are to investigate each technique, discuss the advantages and disadvantages, and list the commonly applied areas in medicine for each. Also, this review evaluates the current limitations experienced when using 3D printers and suggestions for overcoming them. Some limitations include, but are not limited to, excessive time allocated for producing specific structures, accurate capturing of surgical sites, use of appropriate materials that form printed structures, cost, and deficiencies of reported data. Lastly, this literature review assesses the future projections. The future holds promising breakthroughs in 3D printing technology, including the fabrication of dental stem cells, operating artificial organs, complex vascular tissues, customized artificial alveolar structures for oral and intracranial procedures, and regeneration of periodontal tissues. These projections may occur by overcoming the most reported limitations. Medicine is digitizing rapidly and will continue adapting to the latest technological inventions. The current efforts to advance 3D printing technology will likely positively impact the advancement of many fields, including healthcare, increase chances of positive postoperative outcomes, and potentially combat many health issues society faces today. Professionals across disciplines must come together to further research and educate curriculums to revolve around the innovative technologies to continuing education courses related to 3-D printing technologies.

Indiana University-Purdue University Indianapolis (IUPUI) / Objective: CAD/CAM technology allows fabrication of thin lithium disilicate (LD) veneers to a LD crown substructure in place of using traditional feldspathic porcelain (FP) which has inferior mechanical properties. This project investigated the effect of different LD veneer applications to LD substructure on the biaxial flexural fatigue of LD veneer/substructure restorations. Materials/Methods: Forty-five LD discs (Ø = 120.7 mm) were fabricated that, when combined with the veneering discs, achieve final dimensions of (Ø = 121.2mm). Experimental groups were (n = 15) as follows: (1) Resin Bonded LD Veneer (RBLDV), LD veneer (Ø = 120.5 mm) adhesively cemented to LD (0.7 mm); (2) Sintered LD Veneer (SLDV), LD veneer (Ø=120.5 mm) sintered to LD (0.7 mm); (3) Sintered Feldspathic Veneer (SFV), feldspathic porcelain (FP) applied to LD discs to achieve a final dimension of (Ø = 121.2 mm). A fourth group of (1.2 mm) monolithic LD served as the control. Weibull-distribution survival analysis was used to compare the differences of the resistance to fracture after fatigue between groups. Total number of cycles were analyzed using one-way Anova (p < 0.05). Hypothesis: Adhering or sintering a thin laminate layer of LD on another LD surface would result in increased fracture resistance in comparison to sintered FP on LD. Results: The SFV group had significantly lower fatigue resistance than SLDV and RBLDV groups (p < 0.05). The RBLDV group fractures resulted in significantly more fractured fragments in comparison to the other groups. No statistical difference was observed in the number of cycles. The results also showed that the LD veneered groups presented similar resistance to fatigue as monolithic discs of the same overall dimensions. Conclusion: The hypothesis was accepted suggesting that veneering a LD substructure with a LD veneer, bonded or sintered, has increased resistance to fatigue as FP veneering material on a LD substructure. In addition, it was observed to have similar resistance to fatigue in comparison to the monolithic LD group.

This dissertation presents a dynamic reconfigurable control strategy based on the Direct Machining And Control (DMAC) research at Brigham Young University. A reconfigurable framework is proposed which will allow a machine tool to be controlled by a variety of applications and control laws. This Reconfigurable Mechanism for Application Control (RMAC) paradigm uses a hierarchical architecture to configure a mechanism into a device driver for direct control by an application like CAD/CAM. The RMAC paradigm is one of a mechanism device driver assigned to each mechanism class or model, and uses only the master model to control the mechanism. The traditional M&G code language is no longer necessary since motion entities are passed directly to the mechanism. The design strategy of using dynamic-link libraries (DLL) to form a mechanism device driver permits a mechanism to assume different operating configurations, depending on the number of axes and machine resolution. For example, the machine can perform as a material removal machine in one instant, and then, by loading a new device driver, act as a Coordinate Measuring Machine (CMM). This strategy is possible because RMAC is a software and networked-based control architecture. Both the CAD/CAM planning software and the real-time control software reside on the same PC. The CAM process plan can thus directly control the machine without need for process plan decomposition into the forms supported by the controller. The architectural framework is explained in detail and the methodology for control software reconfiguration into a device driver is presented. For demonstration purposes two device drivers are implemented on a prototype machine to demonstrate feasibility and usefulness.

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