CH713652B1

CH713652B1 - Material deposition system, in particular for the manufacture of a dental prosthesis or a bone scaffold.

Info

Publication number: CH713652B1
Application number: CH00411/18A
Authority: CH
Inventors: Straziuso Nicola
Original assignee: Straziuso Nicola
Priority date: 2017-03-28
Filing date: 2018-03-28
Publication date: 2023-02-28
Also published as: CH713652A2; IT201700034142A1

Abstract

Sistema di micro-deposizione di materiale su un substrato, in particolare per fabbricazione di una protesi dentaria o di uno scaffold osseo, comprendente una camera di deposizione ad atmosfera controllata, chiudibile e depressurizzabile, un primo braccio (ST) di supporto configurato per supportare un target ed un secondo braccio (SS) di supporto componente configurato per supportare un substrato oggetto di micro-deposizione, almeno un emettitore (EM) atto ad irradiare un target associato al supporto target secondo una delle suddette tecniche PLD e PED, in cui detti primo e secondo braccio sono dotati di attuatori piezoelettrici (10,12,13, 9; (1, 19, 3, 5; 1, 19, 3, 5, 4)) disposti per essere controllati con precisione nanometrica.Micro-deposition system of material on a substrate, in particular for the manufacture of a dental prosthesis or a bone scaffold, comprising a deposition chamber with a controlled atmosphere, which can be closed and depressurised, a first support arm (ST) configured to support a target and a second component support arm (SS) configured to support a substrate subject to micro-deposition, at least one emitter (EM) capable of irradiating a target associated with the target support according to one of the aforementioned PLD and PED techniques, wherein said first and second arm are equipped with piezoelectric actuators (10,12,13, 9; (1, 19, 3, 5; 1, 19, 3, 5, 4)) arranged to be controlled with nanometer precision.

Description

Rivendicazione di prioritàPriority claim

[0001] Questa domanda rivendica la priorità della Domanda di Brevetto Italiano nr. 102017000034142 depositata il 28 Marzo 2017. [0001] This application claims the priority of the Italian Patent Application n. 102017000034142 filed on March 28, 2017.

Campo dell'invenzioneField of invention

[0002] La presente invenzione si riferisce ad un metodo e sistema di deposito di materiale, in particolare per fabbricazione di una protesi dentaria o di uno scaffold osseo. [0002] The present invention relates to a method and system for depositing material, in particular for manufacturing a dental prosthesis or a bone scaffold.

Stato della tecnicaState of the art

[0003] Pulsed Laser Deposition (PLD) e la Pulsed Electron Deposition (PED) sono tecniche di microdeposizione note. [0003] Pulsed Laser Deposition (PLD) and Pulsed Electron Deposition (PED) are known microdeposition techniques.

[0004] Queste tecnologie sono in grado di operare su due livelli: trasformazione fisico-chimica delle superfici inserendo sul materiale di base specifici atomi o molecole; deposizione di film sottili di materiali quali: metalli, ossidi, polimeri, ed altro.[0004] These technologies are able to operate on two levels: physical-chemical transformation of the surfaces by inserting specific atoms or molecules on the base material; deposition of thin films of materials such as: metals, oxides, polymers, and more.

[0005] I trattamenti superficiali permettono di ottenere dei rivestimenti con particolari proprietà. [0005] Surface treatments make it possible to obtain coatings with particular properties.

[0006] II campo di applicazione di tali tecnologie è generalmente quello dei prodotti a semiconduttore ed in particolare a dispositivi legati alia produzione e trasformazione dell'energia elettrica. [0006] The field of application of these technologies is generally that of semiconductor products and in particular to devices associated with the production and transformation of electrical energy.

[0007] Con il metodo di deposizione laser pulsato (PLD), film sottili sono ottenuti dall'ablazione di uno o più target illuminati da un raggio laser pulsato e focalizzato. [0007] With the pulsed laser deposition (PLD) method, thin films are obtained by ablation of one or more targets illuminated by a focused, pulsed laser beam.

[0008] La materia che si distacca dal target viene adoperata per effettuare un rivestimento. [0008] The material which detaches from the target is used to make a coating.

[0009] La natura pulsata del processo PLD permette la preparazione di composti polimero-metallo e multistrati. Poiché con questo metodo la fonte di energia è situata all'esterno della camera, è possibile sia l'uso di ultra vuoto spinto (UHV) che ambiente in pressione di gas. In UHV, gli effetti di attecchimento e mescolamento generati dalla deposizione di particelle energetiche, gli atomi e gli ioni ablasi, portano alla formazione di fasi metastabili, per esempio soluzione solida nanocristallina ipersatura e leghe amorfe. La preparazione in atmosfera di gas inerte variando l'energia cinetica delle particelle depositate rende anche possibile modificare le proprietà del film (stress, tessitura, reattività, proprietà magnetiche). Tutto ciò rende PLD una tecnica di deposizione alternativa per la crescita di film sottili di alta qualità. È importante evidenziare che con questa tecnica non si ha una uniformità della superficie del film depositato. [0009] The pulsed nature of the PLD process allows for the preparation of polymer-metal compounds and multilayers. Since with this method the energy source is located outside the chamber, both the use of ultra high vacuum (UHV) and pressurized gas environment is possible. In UHV, the engraftment and mixing effects generated by the deposition of energetic particles, ablase atoms and ions, lead to the formation of metastable phases, for example hypersaturated nanocrystalline solid solution and amorphous alloys. The preparation in an inert gas atmosphere by varying the kinetic energy of the deposited particles also makes it possible to modify the properties of the film (stress, texture, reactivity, magnetic properties). All of this makes PLD an alternative deposition technique for growing high-quality thin films. It is important to point out that with this technique there is no uniformity of the surface of the deposited film.

[0010] La PED è una tecnologia relativamente nuova e di grande potenzialità, in letteratura è conosciuta anche come Pseudo-Spark Discharge (PSD), Channel Spark Discharge (CSD) o Pulsed Plasma Deposition (PPD), con costi di impianto e di esercizio molto minori, con capacità di deposizione maggiore per unità di tempo e su aree anche di notevole superficie in alternativa ad un sistema di deposizione che copre le stesse esigenze che portano all'impiego della PLD. Similmente alla tecnologia Pulsed Laser Deposition (PLD), la principale caratteristica del fascio di elettroni impulsati della PED, è la capacità di generare una alta densità di potenza (~ 108 W/cm2) sulla superficie del Target, ma diversamente dalla PLD non interferisce con la „nuvola“ delle particelle di plasma del materiale ablaso, e pertanto si ottiene una migliore uniformità della superficie dello strato ottenuto. In aggiunta le proprietà termodinamiche del materiale quali il punto di fusione ed il calore specifico sono ininfluenti per il processo di evaporazione, in quanto la dissociazione della materia non genera calore e questo aspetto è estremamente importante nel caso di materiali complessi, composti da più elementi i quali non vengono così dissociati conservando la composizione stechiometrica nel plasma e conseguentemente anche nel materiale depositato. [0010] PED is a relatively new technology with great potential, in the literature it is also known as Pseudo-Spark Discharge (PSD), Channel Spark Discharge (CSD) or Pulsed Plasma Deposition (PPD), with installation and operating costs much smaller, with a greater deposition capacity per unit of time and even on areas of considerable surface area as an alternative to a deposition system which covers the same requirements which lead to the use of PLD. Similar to Pulsed Laser Deposition (PLD) technology, the main characteristic of the PED's pulsed electron beam is the ability to generate a high power density (~ 108 W/cm2) on the target surface, but unlike PLD it does not interfere with the „cloud“ of the plasma particles of the ablated material, and therefore a better uniformity of the surface of the layer obtained is obtained. In addition, the thermodynamic properties of the material such as the melting point and the specific heat are irrelevant for the evaporation process, as the dissociation of the matter does not generate heat and this aspect is extremely important in the case of complex materials, composed of several elements i which are thus not dissociated preserving the stoichiometric composition in the plasma and consequently also in the deposited material.

[0011] L'ablazione avviene randomicamente su target rotante, il cui movimento è trasmesso da motori elettromagnetici allocati all'esterno della camera del vuoto, tramite giunto a loop magnetico chiuso e confinato sulla parete della camera per non influenzare la direzione del fascio di elettroni o nuvola che altrimenti renderebbe non predicibile la localizzazione della deposizione. [0011] Ablation takes place randomly on a rotating target, whose movement is transmitted by electromagnetic motors located outside the vacuum chamber, via a closed magnetic loop joint and confined to the chamber wall so as not to influence the direction of the electron beam or cloud which would otherwise make the location of the deposition unpredictable.

[0012] I risultati sono relativamente soddisfacenti, ma nel contempo sono state evidenziate delle criticità come ad esempio l'onere di dovere ogni volta spender tempo ed energie per ripristinare lo stato di pressione e/o del vuoto nella camera di deposizione quando è necessario depositare un materiale diverso e le possibili migliorie da apportare per automatizzare e velocizzare il processo, innovando il sistema di movimentazione come pure le strategie di mutuo posizionamento del Target e del Substrato su cui effettuare il deposito della materia asportata dal target. [0012] The results are relatively satisfactory, but at the same time critical issues have been highlighted, such as for example the burden of having to spend time and energy each time to restore the state of pressure and/or vacuum in the deposition chamber when it is necessary to deposit a different material and the possible improvements to be made to automate and speed up the process, innovating the handling system as well as the mutual positioning strategies of the Target and the Substrate on which to deposit the material removed from the target.

[0013] Ciò diventa ancora più rilevante quando è necessario adoperare substrati differenti nel rivestimento di particolari oggetti. [0013] This becomes even more relevant when it is necessary to use different substrates in the coating of particular objects.

Sommario dell'invenzioneSummary of the Invention

[0014] Scopo della presente invenzione è quello di fornire un sistema di deposizione di materiale, particolarmente adatto alla fabbricazione di componenti che necessitano l'impiego di materiali differenti e più particolarmente adatto alla fabbricazione di protesi dentarie e/o con scaffold osseo annesso. [0014] The object of the present invention is to provide a material deposition system, particularly suitable for the manufacture of components which require the use of different materials and more particularly suitable for the manufacture of dental prostheses and/or prostheses with attached bone scaffolds.

[0015] Un ulteriore scopo della presente invenzione è quello di raggiungere un livello di precisione particolarmente spinto al punto di poter utilizzare tali tecniche PLD e/o PED in ambiti in cui si richiede un alto grado di finitura per far fronte a predeterminati requisiti estetici. [0015] A further object of the present invention is to achieve a level of precision particularly pushed to the point of being able to use such PLD and/or PED techniques in areas where a high degree of finish is required to meet predetermined aesthetic requirements.

[0016] I suddetti scopi sono raggiunti mediante un sistema di deposizione di materiale su un substrato, in particolare per fabbricazione di una protesi dentaria o di uno scaffold osseo. Detto sistema di deposizione comprende una camera di deposizione ad atmosfera controllata, chiudibile e depressurizzabile, un primo braccio di supporto allestito per supportare almeno un target ed un secondo braccio di supporto componente configurato per supportare un substrato oggetto di deposizione. Il sistema comprende anche un emettitore atto ad irradiare il target posto su un piatto rotativo terminale del primo braccio secondo una tecnica di deposizione laser pulsato PLD e/o deposizione da elettroni pulsati PED, in cui detti primo braccio è dottato di attuatori piezoelettrici, e detto secondo braccio è dotato di attuatori piezoelettrici, disposti per essere controllati con precisione nanometrica. [0016] The aforementioned objects are achieved by means of a material deposition system on a substrate, in particular for the manufacture of a dental prosthesis or a bone scaffold. Said deposition system comprises a deposition chamber with a controlled atmosphere, which can be closed and depressurised, a first support arm set up to support at least one target and a second component support arm configured to support a substrate object of deposition. The system also comprises an emitter capable of irradiating the target positioned on an end rotary plate of the first arm according to a PLD pulsed laser deposition and/or PED pulsed electron deposition technique, in which said first arm is equipped with piezoelectric actuators, and said second arm is equipped with piezoelectric actuators, arranged to be controlled with nanometer precision.

[0017] Vantaggiosamente, la slitta od il piatto girevole consente di scambiare il target in uso senza alcun intervento dall'esterno della camera depressurizzabile. [0017] Advantageously, the slide or the turntable allows the target in use to be exchanged without any intervention from outside the depressurizable chamber.

[0018] Secondo una prima variante preferita dell'invenzione, detto emettitore di tipo PED è alloggiato all'interno della camera di deposizione, preferibilmente in una posizione fissa, facendo in modo che il braccio di supporto del target si muova rispetto ad esso. [0018] According to a first preferred variant of the invention, said PED-type emitter is housed inside the deposition chamber, preferably in a fixed position, causing the target support arm to move with respect to it.

[0019] Secondo una seconda variante preferita dell'invenzione, detto emettitore di tipo PLD è alloggiato esternamente alla camera di deposizione e questa comprende una finestra ottica che consente di dirigere opportunamente il fascio laser all'interno della camera stessa secondo una direzione fissa. [0019] According to a second preferred variant of the invention, said PLD-type emitter is housed outside the deposition chamber and this comprises an optical window which allows the laser beam to be suitably directed inside the chamber itself according to a fixed direction.

[0020] Secondo un'altra variante preferita dell'invenzione, sono implementati contemporaneamente un emettitore di tipo PLD ed un emettitore di tipo PED disposti rispettivamente esternamente ed internamente alla camera di deposizione in cui sono alloggiati i suddetti braccio di supporto del target e braccio di supporto del componente. [0020] According to another preferred variant of the invention, a PLD-type emitter and a PED-type emitter are implemented at the same time, arranged respectively outside and inside the deposition chamber in which the aforementioned target support arm and control arm are housed. component support.

[0021] Preferibilmente, detti emettitori hanno una posizione fissa rispetto alla camera di deposizione, mentre il braccio di supporto del target può muoversi secondo tre direzioni reciprocamente perpendicolari tra loro oltre a poter sostituire il target in relazione allo stadio di una procedura di rivestimento/fabbricazione. [0021] Preferably, said emitters have a fixed position with respect to the deposition chamber, while the target support arm can move in three mutually perpendicular directions as well as being able to replace the target in relation to the stage of a coating/manufacturing procedure .

[0022] Più preferibilmente, il braccio di supporto del target è controllato in modo da spostare il target in modo da ottenere un consumo uniforme della superficie del target stesso. Inoltre, il braccio è controllato in modo da mantenere costante una posizione reciproca tra il target e l'emettitore benché la superficie del target si consumi durante l'ablasione di materiale. [0022] More preferably, the target support arm is controlled so as to move the target so as to obtain a uniform consumption of the surface of the target itself. In addition, the arm is controlled to maintain a constant mutual position between the target and the emitter even though the target surface wears away during material ablation.

[0023] Questo consente di ottenere una posizione fissa della nuvola di plasma generata nell'irradiamento del target e pertanto un punto di riferimento per il controllo della movimentazione del braccio di supporto componente. [0023] This allows to obtain a fixed position of the plasma cloud generated in the irradiation of the target and therefore a reference point for controlling the movement of the component support arm.

[0024] Il braccio di supporto del componente oggetto di lavorazione/deposizione, è atto a movimentare detto componente, mano a mano che esso viene rivestito. [0024] The support arm of the component being processed/deposited is able to move said component as it is coated.

[0025] Pertanto è evidente che si possono attuare due controlli indipendenti, l'uno finalizzato ad un consumo uniforme del target e a mantenere fissa ed invariabile la posizione e le caratteristiche della nuvola di plasma, mentre l'altro è controllato in funzione dello spessore e delle zone di ricopertura del substrato oggetto di lavorazione, ottenendone una grande semplificazione del controllo. [0025] Therefore it is clear that two independent controls can be implemented, one aimed at a uniform consumption of the target and at keeping the position and characteristics of the plasma cloud fixed and invariable, while the other is controlled according to the thickness and of the covering areas of the substrate being processed, obtaining a great simplification of the control.

[0026] Nel seguito „substrato“, „componente oggetto di lavorazione“, „componente oggetto di micro/nano-deposizione“, sono equivalenti linguistici. [0026] In the following "substrate", "processing component", "micro/nano-deposition object component", are linguistic equivalents.

[0027] Preferibilmente, l'irradiazione del target e lo spostamento del componente sono sincronizzati. Più preferibilmente, la distanza tra il target ed il componente, la risoluzione della movimentazione e la potenza di irradiazione del target sono interrelati in modo da ottenere un rivestimento selettivo del componente senza ricorrere al mascheramento delle zone che non si desideri rivestire. [0027] Preferably, the irradiation of the target and the movement of the component are synchronized. More preferably, the distance between the target and the component, the motion resolution and the irradiation power of the target are interrelated so as to obtain a selective coating of the component without resorting to masking the areas which it is not desired to coat.

[0028] Pertanto, un controllo gerarchico può essere predisposto per controllare in modo coordinato i due bracci. [0028] Therefore, a hierarchical control can be arranged to coordinately control the two arms.

[0029] Preferibilmente, gli attuatori piezoelettrici hanno precisione nanometrica e pertanto, la suddetta sincronizzazione ed interrelazione consente di operare rivestimenti selettivi con risoluzioni dell'ordine dei nanometri. [0029] Preferably, the piezoelectric actuators have nanometric precision and therefore, the aforementioned synchronization and interrelation allows to operate selective coatings with resolutions of the order of nanometres.

[0030] Dal momento che la macchina è del tipo a controllo numerico, la deposizione può essere realizzata punto per punto e strato per strato, distribuiti spazialmente secondo una geometria, una struttura e/o una architettura prestabilita, una definizione micrometrica o nanometrica, con proprietà funzionali determinate da un modello matematico predeterminato per esempio secondo la tecnica STL (STereoLithography). [0030] Since the machine is of the numerically controlled type, the deposition can be carried out point by point and layer by layer, spatially distributed according to a pre-established geometry, structure and/or architecture, a micrometric or nanometric definition, with functional properties determined by a predetermined mathematical model, for example according to the STL (STereoLithography) technique.

[0031] Storicamente, la produzione di protesi dentarie di elevata qualità e di ultima generazione è effettuata mediante una tecnica sottrattiva. In altre parole vengono, mano, mano, staccati delle porzioni da un blocchetto pre-sinterizzato per arrivare ad ottenere una protesi. Al di là del fatto che la precisione ottenibile è bassa, il procedimento, di per sé non è eco sostenibile, in quanto il materiale sottratto non può essere riutilizzato con spreco di energia e risorse. [0031] Historically, the production of high quality and latest generation dental prostheses is carried out using a subtractive technique. In other words, portions are detached hand by hand from a pre-sintered block to obtain a prosthesis. Apart from the fact that the obtainable precision is low, the procedure itself is not eco-sustainable, as the stolen material cannot be reused with waste of energy and resources.

[0032] Inoltre, il blocchetto pre-sinterizzato presenta delle proprietà fisico-chimiche orientate alla robustezza trascurando importanti fattori quali il peso della protesi ottenuto, la sua elevata rigidità, ed una foto-correlazione, cioè un aspetto estetico insoddisfacente. [0032] Furthermore, the pre-sintered block has physico-chemical properties oriented towards strength, neglecting important factors such as the weight of the prosthesis obtained, its high rigidity, and a photo-correlation, i.e. an unsatisfactory aesthetic appearance.

[0033] Grazie alla presente invenzione, si consente non solo di rivestire un componente protesico, ma di costruirlo completamente a partire da un nucleo, partendo cioè da strati profondi fino agli strati più superficiali. [0033] Thanks to the present invention, it is possible not only to coat a prosthetic component, but to build it completely starting from a nucleus, i.e. starting from deep layers up to the most superficial layers.

[0034] Lo strato più profondo oltre ad assolvere alla funzione di sostegno, fornisce il colore base (Valore e Tinta) e gli strati intermedi, attraverso la texture riflettono e diffondono la luce, determinano il grado di saturazione o Croma, mentre lo strato superficiale, traslucente si fa attraversare dalla luce e resiste all'ambiente sfavorevole del cavo orale (acidità). [0034] The deepest layer, in addition to fulfilling the function of support, supplies the base color (Value and Hue) and the intermediate layers, through the texture, reflect and diffuse the light, determine the degree of saturation or Chroma, while the surface layer , translucent, allows light to pass through and resists the unfavorable environment of the oral cavity (acidity).

[0035] Una protesi dentaria è generalmente internamente cava per poter calzare su un cosiddetto impianto protesico o moncone dentale. Pertanto, per strati superficiali si intendono quelli visibili esternamente ma anche quelli destinati a calzare su un impianto protesico. Viceversa, gli strati più profondi sono quelli sottostanti agli strati superficiali. [0035] A dental prosthesis is generally internally hollow in order to fit onto a so-called prosthetic implant or dental abutment. Therefore, by superficial layers we mean those externally visible but also those intended to fit on a prosthetic implant. Vice versa, the deeper layers are those underlying the superficial layers.

[0036] Gli strati più profondi possono vantaggiosamente essere realizzati mediante la tecnica PLD che consente di accrescere la massa della protesi velocemente anche se con una precisione inferiore, mentre la PED è utilizzata almeno per la deposizione degli strati più superficiali. [0036] The deeper layers can advantageously be made using the PLD technique which allows the mass of the prosthesis to be increased quickly even if with a lower precision, while the PED is used at least for the deposition of the more superficial layers.

[0037] Secondo una variante preferita di un metodo di deposizione di materiale su un substrato, in particolare per fabbricazione di una protesi dentaria realizzata mediante il suddetto sistema, si riesce ad ottenere che tutte le porzioni della protesi garantiscono biocompatibilità, precisione geometrica, estetica adeguata ed una resistenza meccanica e chimica idonea agli scopi. [0037] According to a preferred variant of a material deposition method on a substrate, in particular for the manufacture of a dental prosthesis made using the aforementioned system, it is possible to obtain that all portions of the prosthesis guarantee biocompatibility, geometric precision, adequate aesthetics and a mechanical and chemical resistance suitable for the purposes.

[0038] Inoltre, ogniqualvolta risulta opportuno effettuare la deposizione senza alterare le caratteristiche chimiche del materiale target risulta preferibile impiegare la PED, mentre, viceversa, quando è necessario elevare la temperatura del materiale target per ottenere, ad esempio, delle polimerizzazione nello strato di materiale deposto è preferibile adoperare la PLD. [0038] Furthermore, whenever it is advisable to carry out the deposition without altering the chemical characteristics of the target material, it is preferable to use the PED, while, conversely, when it is necessary to raise the temperature of the target material to obtain, for example, polymerization in the layer of material deposed it is preferable to use the PLD.

[0039] Inoltre, si potrebbe desiderare di ottenere la formazione di una specifica lega sul substrato, pertanto le due tecniche, possono essere implementate in modo reciprocamente alternate tra loro sfruttando le peculiarità delle stesse. [0039] Furthermore, it could be desired to obtain the formation of a specific alloy on the substrate, therefore the two techniques can be implemented in a mutually alternating way by exploiting their peculiarities.

[0040] La presente invenzione permette di deporre i materiali senza la necessità di operare mascherature delle zone adiacenti non interessate alla deposizione rese necessarie invece nei processi di deposizione noti, evitando così la contaminazione derivata da quel processo produttivo, migliorando la qualità del dispositivo realizzato e ottenendo lo snellimento del ciclo di produzione, con conseguente risparmio di tempo e riduzione dei costi. [0040] The present invention allows materials to be deposited without the need to operate masking of the adjacent areas not involved in the deposition, which are instead necessary in known deposition processes, thus avoiding the contamination deriving from that production process, improving the quality of the device made and obtaining the streamlining of the production cycle, with consequent saving of time and reduction of costs.

[0041] Un'ulteriore opportunità offerta dalla tecnologia è la possibilità di miscelare e/o interscambiare le varie specie di ceramiche o altri tipi di materiali durante il processo di deposizione, anche sullo stesso strato per ottenere vari gradi di durezza, elasticità, translucenza, resistenza agli agenti corrosivi, proprio nelle zone dove queste qualità risultano essenziali, senza dovere subire successivi processi di sinterizzazione e rinvenimento (Annealing) come fino ad ora necessario; [0041] A further opportunity offered by the technology is the possibility of mixing and/or interchanging the various species of ceramics or other types of materials during the deposition process, even on the same layer to obtain various degrees of hardness, elasticity, translucency, resistance to corrosive agents, precisely in the areas where these qualities are essential, without having to undergo subsequent sintering and annealing processes as necessary until now;

[0042] Ulteriori scopi saranno chiari al tecnico del ramo, mediante la descrizione di dettaglio che segue. [0042] Further purposes will be clear to the person skilled in the art, by means of the detailed description which follows.

[0043] Le rivendicazioni descrivono realizzazioni preferite dell'invenzione, formando parte integrante della presente descrizione. [0043] The claims describe preferred embodiments of the invention, forming an integral part of the present description.

Breve descrizione delle FigureBrief description of the Figures

[0044] Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'invenzione risulteranno maggiormente evidenti alla luce della descrizione dettagliata di forme di realizzazione preferite, ma non esclusive, di un sistema di deposizione di materiale in particolare per fabbricazione di una protesi dentaria, illustrato a titolo esemplificativo e non limitativo, con l'ausilio delle unite tavole di disegno in cui: la Fig. 1 schematizza, secondo l'arte nota, un processo di deposizione operato mediante una tecnica PLD o PED; la Fig. 2 mostra due esempi preferiti di bracci di supporto del sistema oggetto della presente invenzione; le Figg. 3 e 4 mostrano rispettivamente un esploso di ciascuna dei detti bracci di figura 2; la Fig. 5 mostra un diagramma logico-funzionale degli attuatori e dei relativi sistemi di controllo relativi ai bracci di supporto di figura 2; la Fig. 6 mostra la modellazione di una porzione elementare di una superficie oggetto di deposizione, dalla figura stessa, si comprende che la modellazione può essere tridimensionale; la Fig.7 mostra operativamente una interazione di un componente oggetto di deposizione, sulla cui superficie impatta, modellata mediante superfici elementari interconnesse, una nuvola di plasma; la Fig. 8 Mostra il sistema di deposizione all'interno della camera ad alto vuoto con parti asportate; la Fig. 9 mostra il deposito di uno strato di finitura, tramite il sistema oggetto della presente invenzione e mostrato nelle figure precedenti 1 - 7, su di un elemento protesico precedentemente costruito; le Figg. 10a e 10b mostrano rispettivamente una vista in sezione longitudinale di un elemento protesico, costruito tramite il sistema oggetto della presente invenzione e mostrato nelle figure precedenti 1 - 7, ed una vista in sezione dello stesso elemento protesico montato su un moncone; le Figg. 11a e 11b mostrano rispettivamente una vista in sezione longitudinale di un elemento protesico, costruito tramite il sistema oggetto della presente invenzione e mostrato nelle figure precedenti 1 - 7, ed una sezione trasversale dello stesso elemento protesico.[0044] Further characteristics and advantages of the invention will become more evident in the light of the detailed description of preferred, but not exclusive, embodiments of a material deposition system in particular for the manufacture of a dental prosthesis, illustrated by way of example and not restrictive, with the aid of the attached drawings in which: Fig. 1 schematises, according to the prior art, a deposition process operated by means of a PLD or PED technique; Fig. 2 shows two preferred examples of support arms of the system object of the present invention; Figs. 3 and 4 respectively show an exploded view of each of said arms of figure 2; Fig. 5 shows a logic-functional diagram of the actuators and related control systems relating to the support arms of figure 2; Fig. 6 shows the modeling of an elementary portion of a surface subject to deposition, from the figure itself, it is understood that the modeling can be three-dimensional; Fig.7 operatively shows an interaction of a component subject to deposition, on the surface of which a plasma cloud impacts, modeled by means of interconnected elementary surfaces; Fig. 8 shows the deposition system inside the high vacuum chamber with parts removed; Fig. 9 shows the deposit of a finishing layer, by means of the system object of the present invention and shown in the previous figures 1 - 7, on a previously constructed prosthetic element; Figs. 10a and 10b respectively show a longitudinal sectional view of a prosthetic element, constructed using the system object of the present invention and shown in the preceding figures 1 - 7, and a sectional view of the same prosthetic element mounted on a stump; Figs. 11a and 11b respectively show a longitudinal section view of a prosthetic element, constructed using the system object of the present invention and shown in the previous figures 1 - 7, and a cross section of the same prosthetic element.

[0045] Gli stessi numeri e le stesse lettere di riferimento nelle figure identificano gli stessi elementi o componenti. [0045] The same reference numbers and letters in the figures identify the same elements or components.

Descrizione in dettaglio di una forma di realizzazione preferita dell'invenzioneDescription in detail of a preferred embodiment of the invention

[0046] La figura 1 dell'arte nota mostra un target TG irradiato da un emettitore EM con una radiazione RD. Dal target si stacca una nube di plasma PA che impatta su un substrato SB oggetto di deposizione. [0046] Figure 1 of the prior art shows a TG target irradiated by an EM emitter with RD radiation. A PA plasma cloud detaches from the target and impacts on a SB substrate subject to deposition.

[0047] La nube di plasma del materiale ablaso, ha forma ogivale, con origine nel punto di impatto della radiazione elettronica o laser sulla superficie del target ed è orientato perpendicolarmente alla superficie del target stesso. [0047] The plasma cloud of the ablated material has an ogival shape, with origin at the point of impact of the electronic or laser radiation on the target surface and is oriented perpendicular to the target surface.

[0048] Nella figura si vede che il substrato SB ha una superficie da ricoprire sostanzialmente tangente alla nube di plasma, pertanto, virtualmente, solo un punto elementare del substrato è colpito dalla nube di plasma. [0048] In the figure it can be seen that the substrate SB has a surface to be covered which is substantially tangential to the plasma cloud, therefore, virtually only one elementary point of the substrate is affected by the plasma cloud.

[0049] Se la distanza D tra target e substrato SB si riduce, l'intersezione tra substrato e la nube PA si allarga aumentando la superficie di deposizione, ma evidentemente si riduce la risoluzione della deposizione stessa. [0049] If the distance D between the target and the substrate SB is reduced, the intersection between the substrate and the cloud PA widens, increasing the deposition surface, but evidently the resolution of the deposition itself is reduced.

[0050] Il target può essere un qualunque materiale col quale si è deciso di rivestire un substrato. [0050] The target can be any material with which it has been decided to coat a substrate.

[0051] Con riferimento alla figura 2, viene mostrato un esempio realizzativo di un sistema di deposizione o fabbricazione secondo la presente invenzione. [0051] With reference to Figure 2, an embodiment of a deposition or manufacturing system according to the present invention is shown.

[0052] A sinistra del foglio, con la lettera ST è indicato un braccio di supporto del target. [0052] To the left of the sheet, the letter ST indicates a target support arm.

[0053] Nella figura 2 il target è schematizzato con un prisma retto 15 associato ad un piatto girevole 8. [0053] In figure 2 the target is schematized with a right prism 15 associated with a turntable 8.

[0054] Dalla stessa figura si comprende che il piatto girevole 8 comprende una pluralità di cavità di supporto, angolarmente equi-spaziate, che consentono di alloggiare altrettanti target sullo stesso piatto 8. [0054] From the same figure it can be understood that the turntable 8 comprises a plurality of support cavities, angularly equally spaced, which allow the same number of targets to be housed on the same plate 8.

[0055] Vantaggiosamente è possibile sostituire il target durante la lavorazione semplicemente inducendo una rotazione nel piatto di supporto 8. [0055] Advantageously, it is possible to replace the target during processing simply by inducing a rotation in the support plate 8.

[0056] Il numero delle cavità di supporto può variare opportunamente in relazione alle circostanze. [0056] The number of support cavities can suitably vary according to the circumstances.

[0057] In alternativa è possibile adoperare una slitta che trasla sostituendo il target. [0057] Alternatively, it is possible to use a slide which translates by replacing the target.

[0058] Vantaggiosamente l'emettitore può restare fermo, mentre il target viene spostato rispetto all'emettitore grazie al relativo braccio di supporto ST. [0058] Advantageously, the emitter can remain stationary, while the target is moved with respect to the emitter thanks to the relative support arm ST.

[0059] Il braccio di supporto, comprende tre slitte mobili 10, 12 e 13 associate tra loro in modo da consentire uno spostamento secondo tre assi coordinati X, Y e Z, perpendicolari tra loro. [0059] The support arm comprises three movable slides 10, 12 and 13 associated with each other so as to allow movement according to three coordinated axes X, Y and Z, perpendicular to each other.

[0060] Più in particolare, le slitte sono atte a determinare uno spostamento dell'ordine del nanometro. [0060] More particularly, the slides are able to cause a displacement of the order of the nanometre.

[0061] Mentre le slitte 12 e 13 possono essere interconnesse direttamente tra loro, le slitte 10 e 12 sono interconnesse mediante un elemento di interconnessione 11 atto a mantenere la slitta 10 sfasata di 90° rispetto al piano X-Y a cui sono parallele le slitte 12 e 13. [0061] While the slides 12 and 13 can be directly interconnected with each other, the slides 10 and 12 are interconnected by means of an interconnection element 11 suitable for keeping the slide 10 out of phase by 90° with respect to the X-Y plane to which the slides 12 are parallel and 13.

[0062] Secondo la variante mostrata nelle figure 2 e 3, viene implementato un piatto girevole attorno un fulcro 7 supportato assialmente da un attuatore rotativo 9 fissato direttamente o indirettamente alla slitta 10. [0062] According to the variant shown in figures 2 and 3, a rotating plate is implemented around a fulcrum 7 supported axially by a rotary actuator 9 fixed directly or indirectly to the slide 10.

[0063] Anche detto attuatore rotativo è atto ad imprimere una rotazione al piatto rotativo 8 con risoluzione dell'ordine del nanometro. [0063] Said rotary actuator is also suitable for imparting a rotation to the rotary plate 8 with a resolution of the order of a nanometre.

[0064] Il piatto rotativo comprende, per esempio, otto cave di supporto target disposte circonferenzialmente ad una faccia, opposta alla faccia prospiciente l'attuatore rotativo 9. Inoltre, le cave di supporto target sono disposte angolarmente equispaziate. [0064] The rotary plate comprises, for example, eight target support slots arranged circumferentially on a face, opposite the face facing the rotary actuator 9. Furthermore, the target support slots are arranged angularly equally spaced.

[0065] Preferibilmente, il fulcro 7 definisce un sistema ad attacco rapido comprendente delle asole cieche che si estendono assialmente, su una superficie cilindrica, mentre il piatto rotativo 8 comprende un foro centrale complementare al fulcro e delle corrispondenti aperture nella superficie cilindrica del foro centrale, da cui si affacciano parzialmente delle sfere caricate a molla che consentono una associazione rapida tra piatto girevole e fulcro 7. Cosicché in condizione operativa di montaggio le sfere aderiscono nelle asole cieche impedendo la dissociazione del piatto girevole dal fulcro 7. [0065] Preferably, the fulcrum 7 defines a quick coupling system comprising blind slots which extend axially, on a cylindrical surface, while the rotary plate 8 comprises a central hole complementary to the fulcrum and corresponding openings in the cylindrical surface of the central hole , from which some spring-loaded spheres partially face which allow a rapid association between the turntable and the fulcrum 7. So that in the assembled operating condition the spheres adhere in the blind slots preventing the dissociation of the turntable from the fulcrum 7.

[0066] Questo fatto risulta particolarmente utile quando il sistema è destinato a più lavorazioni differenti che richiedano un numero di materiali di rivestimento ben superiore delle otto cave di supporto target disponibili nell'esempio delle figure. [0066] This fact is particularly useful when the system is intended for several different processes which require a much higher number of coating materials than the eight target support slots available in the example of the figures.

[0067] Ciò non toglie che il piatto possa essere fissato in modo diverso e che il numero delle cave di supporto sia diverso. [0067] This does not mean that the plate can be fixed in a different way and that the number of support slots is different.

[0068] A destra del foglio, è mostrato il supporto componente SS, dove per componente si intende un oggetto che debba essere semplicemente rivestito oppure un nucleo sul quale si intende costruire un oggetto completo. La differenza tra le due situazioni è che nel primo caso lo spessore di materiale apportato è alcuni ordini di grandezza inferiori ad una qualunque delle dimensioni dell'oggetto da rivestire, mentre, nel secondo caso si effettua un apporto massivo di materiale per ottenere un notevole accrescimento del nucleo iniziale e successivi rivestimenti. Di seguito è descritto un esempio realizzativo di una protesi dentaria. [0068] To the right of the sheet, the SS component support is shown, where component means an object that simply needs to be coated or a core on which a complete object is intended to be built. The difference between the two situations is that in the first case the thickness of material added is a few orders of magnitude lower than any of the dimensions of the object to be coated, while in the second case a massive input of material is made to obtain a significant increase of the initial core and subsequent coatings. An example of a dental prosthesis is described below.

[0069] Con riferimento alla figura 3 è mostrato un esploso di un braccio SS di supporto di un componente oggetto di lavorazione. [0069] With reference to figure 3, an exploded view of a support arm SS of a component being machined is shown.

[0070] Esso comprende un dispositivo di supporto 6, preferibilmente del tipo a tre punti per supportare un componente oggetto di lavorazione, mostrato ad esempio nelle figure 9 - 12. Si vede che tale dispositivo di supporto comprende un elemento a croce, ma solo tre degli estremi supportano altrettanti elementi longitudinali fissati alla stessa mediante giunto sferico per ottenere un supporto a tre punti, che conferisce una più alta precisione nel supporto stesso. [0070] It comprises a support device 6, preferably of the three-point type for supporting a component being machined, shown for example in figures 9 - 12. It can be seen that this support device comprises a cross element, but only three of the ends support as many longitudinal elements fixed to it by means of a ball joint to obtain a three-point support, which gives a higher precision in the support itself.

[0071] Il dispositivo di supporto 6 è associato assialmente direttamente o indirettamente ad un attuatore rotativo 5, per esempio simile al suddetto dispositivo 9. [0071] The support device 6 is associated axially directly or indirectly with a rotary actuator 5, for example similar to the aforementioned device 9.

[0072] Opzionalmente può essere presente un tripode 4 di cui si discuterà in seguito. [0072] Optionally, a tripod 4 can be present which will be discussed later.

[0073] L'attuatore rotativo, similmente a quanto descritto per il braccio di supporto target ST, è collegato ad una terna di slitte 19, 1 e 3 che consentono spostamenti secondo assi coordinati X, Y, Z. [0073] The rotary actuator, similarly to what is described for the target support arm ST, is connected to a triad of slides 19, 1 and 3 which allow movements according to coordinated axes X, Y, Z.

[0074] Anche in questo caso, una coppia di slitte 19 e 1 è interconnessa direttamente definendo il piano di spostamento X, Y, mentre la slitta 3 è connessa alle slitte 19 e 1 mediante un elemento di interconnessione 2 che mantiene la slitta 3 a 90° rispetto al piano X-Y a cui sono parallele le slitte 1 e 19. [0074] Also in this case, a pair of slides 19 and 1 are directly interconnected defining the plane of travel X, Y, while slide 3 is connected to slides 19 and 1 by means of an interconnecting element 2 which keeps slide 3 at 90° with respect to the X-Y plane to which slides 1 and 19 are parallel.

[0075] Le slitte 19, 1, 3 sono atte a determinare uno spostamento dell'ordine del nanometro. [0075] The slides 19, 1, 3 are suitable for determining a displacement of the order of the nanometre.

[0076] Il braccio di supporto SS di supporto componente può essere così direttamente associato ad una base di supporto 20, comune ad entrambi i bracci SS ed ST. [0076] The component support support arm SS can thus be directly associated with a support base 20, common to both arms SS and ST.

[0077] In tal caso, si preferisce che l'asse di rotazione dell'attuatore rotativo 5 è diretto secondo una direzione circa perpendicolare con l'asse di rotazione dell'attuatore rotativo 9. Detti assi possono non essere complanari, ma giacere su piani reciprocamente paralleli. [0077] In this case, it is preferable that the rotation axis of the rotary actuator 5 is directed in a direction approximately perpendicular to the rotation axis of the rotary actuator 9. Said axes may not be coplanar, but lie on planes mutually parallel.

[0078] La reciproca posizione degli assi di rotazione non è essenziale al funzionamento del sistema, benché le disposizioni appena descritte consentono di semplificare i metodi di gestione dei bracci di supporto SS ed ST; infatti, con riferimento alle figure il braccio ST è orientato secondo l'asse X, mentre il braccio SS è orientato secondo l'asse Y. Evidentemente, possono essere scelte angolazioni diverse, eventualmente dipendenti dalla forma del componente oggetto di lavorazione. [0078] The reciprocal position of the rotation axes is not essential to the functioning of the system, although the arrangements just described allow to simplify the management methods of the support arms SS and ST; in fact, with reference to the figures, the arm ST is oriented according to the X axis, while the arm SS is oriented according to the Y axis. Obviously, different angles can be chosen, possibly depending on the shape of the component being machined.

[0079] Secondo una variante preferita dell'invenzione, il braccio di supporto componente SS è associato alla base comune 20, mediante una ralla bilanciata 17. [0079] According to a preferred variant of the invention, the component support arm SS is associated with the common base 20, by means of a balanced fifth wheel 17.

[0080] Tale ralla è associata alla base comune 20 mediante un attuatore rotativo 18 avente un asse di rotazione perpendicolare alla base comune, cioè orientato secondo l'asse Z. Il braccio SS è associato alla ralla in posizione eccentrica, pertanto, la ralla è conformata per bilanciare il peso dello stesso braccio. [0080] This fifth wheel is associated with the common base 20 by means of a rotary actuator 18 having an axis of rotation perpendicular to the common base, i.e. oriented along the Z axis. The arm SS is associated with the fifth wheel in an eccentric position, therefore, the fifth wheel is shaped to balance the weight of the same arm.

[0081] Tale ralla consente di variare l'angolo formato tra l'asse di rotazione dell'attuatore rotativo 5 con l'asse di rotazione dell'attuatore rotativo 9. [0081] This washer allows to vary the angle formed between the axis of rotation of the rotary actuator 5 with the axis of rotation of the rotary actuator 9.

[0082] Secondo una ulteriore variante preferita dell'invenzione che può combinarsi con le precedenti, il braccio di supporto componente SS è dotato di un cosiddetto tripode 4, vale a dire un ulteriore attuatore avente sei gradi di libertà così come indicato in figura 4, mediante il sistema di assi coordinati racchiusi nel cerchio collegato allo stesso tripode. [0082] According to a further preferred variant of the invention which can be combined with the previous ones, the component support arm SS is equipped with a so-called tripod 4, i.e. a further actuator having six degrees of freedom as indicated in figure 4, by means of the system of coordinated axes enclosed in the circle connected to the same tripod.

[0083] L'implementazione del tripode non è essenziale. Esso introduce nella cinematica del braccio ST la rotazione attorno all'asse Z e all'asse Y. Questo consente di ottenere piccole inclinazioni del componente oggetto di lavorazione, utili soprattutto per seguire eventuali concavità e convessità del componente oggetto di lavorazione. [0083] The implementation of the tripod is not essential. It introduces rotation around the Z axis and the Y axis into the kinematics of the ST arm. This makes it possible to obtain small inclinations of the component being machined, especially useful for following any concavity and convexity of the component being machined.

[0084] È evidente che vi è una sovrapposizione tra alcuni gradi di libertà del tripode con i gradi di libertà delle slitte 19, 1, 3. Questo consente da un lato di estendere la motilità del braccio lungo gli stessi gradi di libertà, di velocizzare la stessa motilità, considerando che gli attuatori sono di natura piezoelettrica a risoluzione nanometrica, in aggiunta, il fatto di avere il tripode disposto in un punto compreso tra l'attuatore rotativo 5 e la slitta „verticale“ 3, consente di seguire più facilmente le forme arrotondate di un componente, in particolare una protesi dentaria. [0084] It is evident that there is an overlap between some degrees of freedom of the tripod with the degrees of freedom of the slides 19, 1, 3. This allows, on the one hand, to extend the motility of the arm along the same degrees of freedom, to speed up the same motility, considering that the actuators are of a piezoelectric nature with nanometric resolution, in addition, the fact of having the tripod disposed in a point between the rotary actuator 5 and the "vertical" slide 3, allows to follow the rounded shapes of a component, especially a dental prosthesis.

[0085] Vale la pena evidenziare che la potenza dell'emettitore può essere altresì controllata e così anche la distanza reciproca tra l'emettitore ed il target per ottenere una variazione della forma della nuvola di plasma. È evidente che l'angolo tra la direzione di irradiamento RD rispetto alla superficie è fissa e di circa 45°. [0085] It is worth pointing out that the power of the emitter can also be controlled and thus also the mutual distance between the emitter and the target to obtain a variation of the shape of the plasma cloud. It is evident that the angle between the direction of irradiation RD with respect to the surface is fixed and of about 45°.

[0086] La camera di deposizione C è solo schematizzata, in quanto essa può avere forma e dimensioni qualunque. Analogamente, non sono mostrati i mezzi per controllare l'atmosfera all'interno della stessa camera, né di altri dispositivi per il controllo delle operazioni di deposizione, in quanto si tratta di arte in sé nota che non necessita di specifica descrizione. [0086] The deposition chamber C is only schematized, as it can have any shape and size. Similarly, the means for controlling the atmosphere inside the chamber itself, nor other devices for controlling the deposition operations, are not shown, as this is a matter of known art which does not require specific description.

[0087] Alla camera sono associati Mezzi per manipolare e misurare l'atmosfera all'interno della camera, tra cui una o più pompe da vuoto e misuratori di pressione/vuoto; Mezzi per monitorare il processo di deposizione, tra cui un laser di misura, una telecamera ed eventualmente uno spettrometro di massa.[0087] They are associated with the room Means for manipulating and measuring the atmosphere within the chamber, including one or more vacuum pumps and pressure/vacuum gauges; Means to monitor the deposition process, including a measuring laser, a camera and possibly a mass spectrometer.

[0088] La camera di deposizione ad atmosfera controllata, è compatibile con il cosiddetto „Ultra Alto Vuoto“, vale a dire con pressioni dell'ordine di 10^-9 hPa. Essa ha dimensioni compatibili per l'alloggiamento dei suddetti supporto target ST e supporto componente SS come illustrati nella figura 8. [0088] The controlled atmosphere deposition chamber is compatible with the so-called "Ultra High Vacuum", ie with pressures of the order of 10^-9 hPa. It has compatible dimensions for accommodating the above ST target holder and SS component holder as shown in figure 8.

[0089] Infatti, la sorgente di elettroni ad alta energia PED, laddove presente, è alloggiata internamente alla camera, mentre la sorgente laser PLD, laddove presente, è alloggiata esternamente alla camera ed interagisce con il target da cui abladere il materiale da micro e/o nano deporre mediante una opportuna finestra ottica realizzata nell'involucro della camera C a tenuta di vuoto. [0089] In fact, the PED high-energy electron source, where present, is housed inside the chamber, while the PLD laser source, where present, is housed externally to the chamber and interacts with the target from which to ablate the micro and The nanodeposit is made by means of a suitable optical window made in the vacuum-tight casing of the chamber C.

[0090] Preferibilmente, nella camera di confinamento è alloggiato almeno un dispositivo laser (non raffigurato nei disegni allegati) di misurazione di una distanza per misurare una posizione del componente oggetto di lavorazione, rispetto ad un predefinito punto di riferimento. Infatti, dal momento che la superficie esterna si sposta verso il target a causa del processo di deposizione; tale misurazione consente di controllare correttamente una posizione reciproca tra il target e la posizione in cui ci si aspetta che tale superficie da ricoprire sia colpita dalla nuvola di plasma. [0090] Preferably, at least one distance measuring laser device (not shown in the attached drawings) is housed in the confinement chamber for measuring a position of the component being machined, with respect to a predefined reference point. Indeed, since the external surface moves towards the target due to the deposition process; this measurement allows to correctly check a reciprocal position between the target and the position where it is expected that this surface to be covered is hit by the plasma cloud.

[0091] Preferibilmente, un secondo laser (raffigurato in Fig.8 ed indicato come measure laser) di misurazione di una distanza è associato alla camera C, internamente ad essa, per misurare una posizione del target per controllare la movimentazione del braccio di supporto del target per i medesimi scopi descritti sopra. [0091] Preferably, a second laser (shown in Fig.8 and indicated as measure laser) for measuring a distance is associated with chamber C, inside it, to measure a position of the target to control movement of the support arm of the target for the same purposes described above.

[0092] Preferibilmente, almeno uno dei suddetti dispositivi di misura laser è di tipo Interferometrico differenziale implementante un metodo homodyne, in sé noto, dalla risoluzione subnanometrica. [0092] Preferably, at least one of the aforesaid laser measuring devices is of the differential interferometric type implementing a homodyne method, known per se, with sub-nanometer resolution.

[0093] Le suddette misurazioni consentono di ricalcolare ed aggiustare dinamicamente, le coordinate spaziali dei vertici dei triangoli che descrivono la superficie del Substrato che sono state modificate dal materiale depositato, delle quantità inerenti allo spessore depositato, al fine di eventualmente ripetere automaticamente il processo di deposizione sulla stessa area fino al raggiungimento dello spessore previsto. [0093] The aforementioned measurements make it possible to dynamically recalculate and adjust the spatial coordinates of the vertices of the triangles which describe the surface of the Substrate which have been modified by the deposited material, of the quantities inherent to the deposited thickness, in order to possibly automatically repeat the process of deposition on the same area until the expected thickness is reached.

[0094] Secondo una variante preferita dell'invenzione, una quantità di materiale asportata dal target viene calcolata mediante un bilancio energetico sia nel caso della tecnologia PLD sia nel caso della PED. [0094] According to a preferred variant of the invention, an amount of material removed from the target is calculated by means of an energy balance both in the case of PLD technology and in the case of PED.

[0095] Preferibilmente, all'interno della camera è alloggiata una telecamera (non raffigurata nei disegni illustrativi) per il monitoraggio e la registrazione di eventi relativi ad un processo di deposizione. [0095] Preferably, a video camera (not shown in the illustrative drawings) is housed inside the chamber for monitoring and recording events relating to a deposition process.

[0096] Preferibilmente, la camera comprende diverse aperture sigillabili per consentire il caricamento di uno o più target e del componente oggetto di lavorazione una finestra ottica, evidentemente a tenuta di vuoto, per l'osservazione visiva dello svolgimento dei processi di deposizione; una flangia con finestra ottica, evidentemente a tenuta di vuoto, attrezzata di lenti e specchi per il direzionamento e l'allineamento del fascio laser ad alta energia generato dall'emettitore PLD (Pulsed Laser Beam) sul materiale target; una apertura per l'immissione di gas attivanti o inerti all'interno della camera di deposizione, munita di valvole di intercettazione e dispositivi di regolazione del flusso dei gas; una o più aperture munite di elementi di fissaggio di almeno una valvola di intercettazione per l'interfacciare con il volume interno della camera di deposizione eventuali dispositivi di misurazione di pressione e/o altre grandezze, tra cui la misura del vuoto; una flangia per collegare uno spettrometro di massa in modo da poter monitorare e analizzare in tempo reale la stechiometria del flusso del plasma ablaso dal target; una flangia per collegare alla camera di deposizione una pompa da vuoto. Preferibilmente vengono implementate due pompe, di cui una di tipo „Turbo“ per lo svuotamento rapido della camera di deposizione ed una pompa da alto vuoto per il mantenimento del vuoto durante il funzionamento del sistema di deposizione; una flangia per il passaggio di cavi elettrici per l'alimentazione ed il controllo degli attuatori associati ai supporti target e componente.[0096] Preferably, the chamber comprises several sealable openings to allow loading of one or more targets and the component being machined an optical window, evidently vacuum-tight, for visual observation of the progress of the deposition processes; a flange with optical window, evidently vacuum-tight, equipped with lenses and mirrors for directing and aligning the high-energy laser beam generated by the PLD (Pulsed Laser Beam) emitter on the target material; an opening for the introduction of activating or inert gases inside the deposition chamber, equipped with shut-off valves and devices for regulating the gas flow; one or more openings equipped with fastening elements of at least one shut-off valve for interfacing with the internal volume of the deposition chamber any devices for measuring pressure and/or other quantities, including the measurement of vacuum; a flange to connect a mass spectrometer in order to monitor and analyze in real time the stoichiometry of the plasma flow ablated from the target; a flange to connect a vacuum pump to the deposition chamber. Preferably two pumps are implemented, one of which is of the "Turbo" type for rapid emptying of the deposition chamber and a high vacuum pump for maintaining the vacuum during operation of the deposition system; a flange for the passage of electric cables for power supply and control of the actuators associated with the target and component supports.

[0097] Come descritto sopra l'area interessata al deposito dipende dalla distanza della superficie da ricoprire (Substrato) rispetto alla superficie del Target e dalla potenza di irradiazione del target. Tale area risulta minima quando tange l'apice (virtuale) della nuvola di plasma ed aumenta riducendo la distanza dal Target poiché aumenta l'area di intersezione con la nuvola di plasma. Pertanto, i parametri necessari a controllare l'area di deposizione sono la potenza di irradiazione e la distanza tra target e superficie. [0097] As described above, the area involved in the deposit depends on the distance of the surface to be covered (Substrate) with respect to the Target surface and on the irradiation power of the target. This area is minimal when it tanges the (virtual) apex of the plasma cloud and increases by reducing the distance from the Target as the intersection area with the plasma cloud increases. Therefore, the parameters needed to control the deposition area are the irradiation power and the distance between the target and the surface.

[0098] Per rispondere alle esigenze di velocità di risposta e precisione dei movimenti gli attuatori sono piezoelettrici con risoluzione di qualche nanometro e dal peso complessivo di qualche centinaio di grammi adatti per essere impiegati in ambiente ad alto vuoto (10-7 hPa). Essi, vantaggiosamente non generano campi elettromagnetici che possano interferire con il flusso supersonico della nuvola di plasma del materiale ablaso dal target da depositare sul substrato oggetto di lavorazione. [0098] To meet the requirements of response speed and movement precision, the actuators are piezoelectric with a resolution of a few nanometers and a total weight of a few hundred grams, suitable for use in a high vacuum environment (10-7 hPa). They advantageously do not generate electromagnetic fields which could interfere with the supersonic flow of the plasma cloud of the material ablated from the target to be deposited on the substrate being processed.

[0099] La movimentazione dei bracci di supporto SS ed ST e l'intensità della radiazione RD è controllata in modo automatico da uno o più computer interconnessi tra loro, che governano sincronicamente il sistema attuatori piezoelettrici che muovono submicrometricamente il supporto del target e del substrato oggetto di deposizione. [0099] The movement of the support arms SS and ST and the intensity of the radiation RD is controlled automatically by one or more computers interconnected to each other, which synchronously govern the piezoelectric actuator system which move the support of the target and the substrate submicrometrically object of deposition.

[0100] Da quanto descritto sopra, il sistema può raggiungere quindici gradi di libertà, consentendo di selezionare il materiale da depositare da una a più tipologie e/o natura differente senza dover aprire la camera di deposizione. [0100] From what has been described above, the system can reach fifteen degrees of freedom, allowing to select the material to be deposited from one to several different types and/or natures without having to open the deposition chamber.

[0101] La figura 5 mostra uno schema logico di controllo degli attuatori e degli emettitori. [0101] Figure 5 shows a logic diagram of the control of the actuators and the emitters.

[0102] Dall'alto verso il basso „Atmosphere Control“ indica un sistema di controllo dell'atmosfera nella camera ad alto vuoto. HVG „High Vacuum Gauge“ indica il sistema di controllo vuoto; VC „Vacuum Chamber“ indica la camera del vuoto; „Measure Laser“ indica il laser di misura e MLCS „Measure Laser Control System“ indica il sistema di controllo del„ Measure laser" e che converte i segnali elettrici del Measure Laser in segnali digitali per l'interfaccia con il sistema di controllo centrale; HPS indica la sorgente ad alta potenza (High Power Source) dell'emettitore laser „HP Laser“, PHVS indica la sorgente ad alta tensione (Power High Voltage Source) dell'emettitore di elettroni „Eb“, CTMC indica il dispositivo di controllo del braccio di supporto target ST, CSMC indica il dispositivo di controllo del braccio di supporto componente SS; CMMC indica il dispositivo di controllo di supervisione che invia segnali e valori di riferimento ai dispositivi CTMC e CSMC, i quali, autonomamente procedono a garantire il raggiungimento di predeterminate posizioni spaziali della nuvola di plasma da un lato e del substrato oggetto di deposizione dall'altro.[0102] From top to bottom "Atmosphere Control" means a system for controlling the atmosphere in the high vacuum chamber. HVG „High Vacuum Gauge“ indicates the vacuum control system; VC „Vacuum Chamber“ indicates the vacuum chamber; "Measure Laser" means the measuring laser and MLCS "Measure Laser Control System" means the control system of the "Measure laser" and which converts the electrical signals of the Measure Laser into digital signals for interface with the central control system; HPS stands for the High Power Source of the "HP Laser" laser sender, PHVS stands for the high voltage source (Power High Voltage Source) of the electron emitter "Eb", CTMC stands for ST Target Holding Arm Control Device, CSMC denotes SS Component Support Arm Control Device; CMMC indicates the supervisory control device that sends signals and reference values to the CTMC and CSMC devices, which autonomously proceed to guarantee the achievement of predetermined spatial positions of the plasma cloud on one side and of the substrate object of deposition on the other .

[0103] Secondo una variante preferita dell'invenzione, la superfice di rivestimento è modellata mediante superfici triangolari elementari, come definito nello standard STL „STereoLithography“, dalle coordinate spaziali dei relativi vertici, così come mostrato in figura 6. [0103] According to a preferred variant of the invention, the coating surface is modeled by triangular elementary surfaces, as defined in the STL standard "STereoLithography", by the spatial coordinates of the relative vertices, as shown in figure 6.

[0104] Nella figura 7 è riportato lo stesso triangolo elementare mostrato in figura 6 come parte di una superficie di un substrato SB oggetto di rivestimento. [0104] Figure 7 shows the same elementary triangle shown in figure 6 as part of a surface of a substrate SB subject to coating.

[0105] Si vede che l'intersezione, sostanzialmente circolare - ma può avere forme differenti in relazione alla convessità della superficie del substrato - tra la nuvola di plasma PA e la superficie del substrato è focalizzata esattamente sul triangolo elementare avente i bordi più marcati. [0105] It can be seen that the substantially circular intersection - but it can have different shapes in relation to the convexity of the substrate surface - between the plasma cloud PA and the substrate surface is focused exactly on the elementary triangle having the most marked edges.

[0106] Una volta che il braccio di supporto del target assicura la corretta posizione spaziale della nuvola di plasma, anche in relazione alla potenza irradiata dall'emettitore, il posizionamento del substrato ed in particolare la focalizzazione di ciascun triangolo elementare modellato e conseguentemente l'ampiezza stessa della suddetta area di intersezione è compito del braccio di supporto del substrato. [0106] Once the target support arm ensures the correct spatial position of the plasma cloud, also in relation to the power radiated by the emitter, the positioning of the substrate and in particular the focusing of each modeled elementary triangle and consequently the the very width of said intersection area is the task of the support arm of the substrate.

[0107] Secondo una variante preferita dell'invenzione, l'ampiezza dell'area di intersezione è controllata variando la potenza di emissione dell'emettitore. [0107] According to a preferred variant of the invention, the width of the intersection area is controlled by varying the emission power of the emitter.

[0108] Secondo una ulteriore variante preferita dell'invenzione, l'ampiezza dell'intersezione è variata spostando la posizione reciproca tra emettitore e target. [0108] According to a further preferred variant of the invention, the amplitude of the intersection is varied by shifting the mutual position between emitter and target.

[0109] Con riferimento alla figura 7, confrontata con le figure 2 e 6, si comprende che gli attuatori sono controllati in modo da garantire l'allineamento dell'asse X del sistema di riferimento del braccio di supporto target ST con il versore n normale alla superficie del triangolo elementare. Il centro del triangolo che determina l'area da ricoprire è individuato dalle coordinate spaziali dei suoi vertici V1 (x, y, z), V2 (x, y, z), V3 (x, y, z), così come contenuti in un file.stl che modella una rappresentazione tridimensionale della superficie del substrato. [0109] With reference to Figure 7, compared with Figures 2 and 6, it is understood that the actuators are controlled so as to ensure the alignment of the X axis of the reference system of the target support arm ST with the normal unit vector n to the surface of the elementary triangle. The center of the triangle which determines the area to be covered is identified by the spatial coordinates of its vertices V1 (x, y, z), V2 (x, y, z), V3 (x, y, z), as contained in a.stl file that models a three-dimensional representation of the substrate surface.

[0110] In relazione all'angolo formato tra l'asse di rotazione dell'attuatore 5 con l'asse di rotazione dell'attuatore 9, l'ampiezza dell'area di intersezione è controllata agendo sulle slitte 1 e/o 19 del braccio di supporto SS e/o le slitte 12 e/o 13 del braccio di supporto ST. Quando il braccio di supporto SS è dotato di ralla eccentrica 17/18 e/o di tripode 4, anch'essi possono essere opportunamente controllati a tale scopo. [0110] In relation to the angle formed between the rotation axis of the actuator 5 with the rotation axis of the actuator 9, the width of the intersection area is controlled by acting on the slides 1 and/or 19 of the arm support arm SS and/or the slides 12 and/or 13 of the support arm ST. When the support arm SS is equipped with an eccentric washer 17/18 and/or a tripod 4, they too can be suitably controlled for this purpose.

[0111] Il fascio di elettroni è preferibilmente guidato da una cannula, anche chiamata „capillare“ 16, mostrato sia in figura 2 che in figura 7. Esso, guidando il fascio di elettroni può essere concettualmente confuso con il fascio stesso. [0111] The electron beam is preferably guided by a cannula, also called a "capillary" 16, shown both in figure 2 and in figure 7. By guiding the electron beam, it can be conceptually confused with the beam itself.

[0112] Gli attuatori piezoelettrici sono vantaggiosamente compatibili con un ambiente ad alto vuoto (10-7 hPa) quale quello realizzato nella camera di deposizione C. [0112] Piezoelectric actuators are advantageously compatible with a high vacuum environment (10-7 hPa) such as that created in deposition chamber C.

[0113] Gli attuatori rotativi 5 e 9, preferibilmente forniscono un intervallo di rotazione >360° con risoluzione angolare 0,75 µrad; con minimo moto incrementale di 3 µrad. [0113] The rotary actuators 5 and 9, preferably provide a rotation range >360° with an angular resolution of 0.75 µrad; with minimum incremental motion of 3 µrad.

[0114] Per quanto riguarda gli attuatori a slitta, essi comprendono motori piezoelettrici a movimento inerziale, preferibilmente atti a realizzare una corsa 26 mm con risoluzione di 1 nm con minimo moto incrementale di 6 nm. [0114] As far as the slide actuators are concerned, they comprise piezoelectric motors with inertial movement, preferably capable of realizing a 26 mm stroke with a resolution of 1 nm with a minimum incremental motion of 6 nm.

[0115] Il tripode motorizzato 4, a sei assi è anch'esso dotato di motori piezoelettrici a movimento inerziale, preferibilmente con risoluzione 1 nm in grado di fare compiere all'attuatore girevole 5 brevi spostamenti ed anche contemporanei tra i suddetti sei gradi di libertà. [0115] The motorized tripod 4, with six axes, is also equipped with piezoelectric motors with inertial movement, preferably with a resolution of 1 nm capable of making the revolving actuator perform 5 short and even simultaneous movements between the aforementioned six degrees of freedom .

[0116] Per quanto concerne la fabbricazione di protesi dentarie, questo consente di depositare pigmenti colorati, in modo così precisa da ottenere un manufatto estremamente vicino ad un dente umano. [0116] As far as the manufacture of dental prostheses is concerned, this makes it possible to deposit colored pigments in such a precise way as to obtain a product extremely close to a human tooth.

[0117] Al tempo stesso, il fatto di implementare un supporto multiplo di materiali target, quale ad esempio il piatto rotativo 8 permette di miscelare le pigmentazioni consentendo di determinare le concentrazioni e le miscelazioni degli stessi punto per punto per riprodurre tonalità e gradienti di colore il più verosimilmente uguali a quelle di un campione di riferimento, influendo sulla trans-lucentezza del materiale depositato. [0117] At the same time, the fact of implementing a multiple support of target materials, such as for example the rotary plate 8 allows to mix the pigmentations allowing to determine the concentrations and mixtures of the same point by point to reproduce shades and color gradients most likely equal to those of a reference sample, affecting the trans-lucency of the deposited material.

[0118] Allo stesso modo, si rende possibile variare, punto per punto, e non solo strato per strato, la natura e le proprietà fisiche e chimiche del manufatto in funzione di caratteristiche sia estetiche che strutturali della protesi oggetto di fabbricazione. [0118] Likewise, it is possible to vary, point by point, and not just layer by layer, the nature and physical and chemical properties of the article according to both the aesthetic and structural characteristics of the prosthesis being manufactured.

[0119] Risulta evidente che nel caso di depositi stratificati di materiale, la geometria dell'oggetto che ha ricevuto il materiale depositato viene ad essere modificata; si rende pertanto necessario aggiornare le coordinate spaziali dei vertici dei triangoli che descrivono la superficie dell'oggetto, delle quantità derivate dallo spessore del materiale su di essi depositato, così ché al successivo passaggio sullo stesso centro dell'area da ricoprire, siano rispettate le condizioni di reciprocità che attengono alle regolazioni delle distanze e dei movimenti che influenzano la deposizione. Tale aggiornamento può essere realizzato dinamicamente, modificando automaticamente i dati parametrici delle coordinate spaziali dei vertici dei triangoli che descrivono la superficie dell'oggetto da ricoprire, interessati dalla deposizione, nel momento in cui il flusso di plasma generato dalla pulsazione del fascio di elettroni sul materiale da depositare si è appena depositato nella quantità prevista per ottenere lo spessore richiesto, in modo da compensare la modificazione della geometria intervenuta. [0119] It is evident that in the case of stratified deposits of material, the geometry of the object which has received the deposited material is modified; it is therefore necessary to update the spatial coordinates of the vertices of the triangles which describe the surface of the object, of the quantities derived from the thickness of the material deposited on them, so that the next time they pass over the same center of the area to be covered, the conditions of reciprocity that pertain to the regulation of distances and movements that influence the deposition. This updating can be achieved dynamically, by automatically modifying the parametric data of the spatial coordinates of the vertices of the triangles which describe the surface of the object to be covered, affected by the deposition, when the plasma flow generated by the pulsation of the electron beam on the material to be deposited has just been deposited in the quantity envisaged to obtain the required thickness, in order to compensate for the modification of the geometry that has occurred.

[0120] Si preferisce che l'aggiornamento sia realizzato automaticamente conoscendo a priori la quantità di materia trasferita, a livello di singoli atomi, ed eventualmente di controllare in retroazione tale stima mediante i suddetti dispositivi di misura laser. [0120] It is preferred that the update be performed automatically by knowing in advance the quantity of matter transferred, at the level of single atoms, and possibly by retroactively controlling this estimate by means of the aforementioned laser measuring devices.

[0121] Pertanto, il dispositivo di supervisione CMMC è programmato per variare le coordinate dei triangoli elementari superficiali mano a mano che la micro e/o nano deposizione procede. [0121] Therefore, the CMMC supervision device is programmed to vary the coordinates of the surface elementary triangles as the micro and/or nano deposition proceeds.

[0122] Alternativamente, il dispositivo di supervisione CMMC riceve ed elabora fasi successive di elaborazione complete basate su coordinate attese della superficie del substrato. [0122] Alternatively, the supervisory device CMMC receives and processes successive complete processing steps based on expected coordinates of the substrate surface.

[0123] La prima soluzione è certamente più accurata e consente di controllare in retroazione il procedimento di deposizione anche se richiede una potenza di calcolo certamente più rilevante che nel secondo caso. [0123] The first solution is certainly more accurate and allows the deposition process to be controlled in retroaction even if it requires certainly more significant computing power than in the second case.

[0124] Di seguito si riporta, a titolo di esempio, un elenco di manufatti protesici odontoiatrici, realizzabili sia in serie che su misura con la suddetta tecnologia: riparazione di elementi dentari, ponti e protesi dentarie realizzazione di parte di dente, tra cui intarsio, faccetta (ricostruzione estetica della superfice vestibolare dei denti incisivi e canini) realizzazione di perni moncone realizzazione di singolo elemento dentario realizzazione di corone su monconi dentari realizzazione di corone su impianti realizzazione di ponti realizzazione di protesi parziali, fisse e rimovibili realizzazione di protesi totali, fisse e rimovibili realizzazione di impianti dentali standard di serie realizzazione di impianti dentali customizzati anche su elaborazione CAD stratificazione di materiali biocompatibili su impianti graffe ortodontiche barre stabilizzatrici sistemi di contenzione scaffold standard (o scaffold di dimensioni predefinite, prodotti in serie e adattabili in fase d'innesto da parte dall'operatore del settore, medico chirurgo e odontoiatra) scaffold bioattivi customizzati anche su elaborazione CAD scaffold ossei autologi, omologhi, eterologhi e alloplastici.[0124] Below, by way of example, is a list of dental prosthetic products, which can be made both in series and to measure with the aforementioned technology: repair of dental elements, bridges and dental prostheses creation of part of the tooth, including inlay, veneer (aesthetic reconstruction of the vestibular surface of the incisors and canines) creation of abutment pins construction of a single dental element creation of crowns on dental stumps making crowns on implants construction of bridges fabrication of partial, fixed and removable prostheses production of total, fixed and removable prostheses production of standard series dental implants creation of customized dental implants also on CAD processing layering of biocompatible materials on implants orthodontic braces stabilizer bars restraint systems standard scaffolds (or scaffolds of predefined dimensions, mass-produced and adaptable in the grafting phase by the sector operator, surgeon and dentist) bioactive scaffolds customized also on CAD processing autologous, homologous, heterologous and alloplastic bone scaffolds.

[0125] I cosiddetti scaffold ossei sono degli innesti destinati ad essere inseriti in opportune cavità ossee, per esempio, la mascella e/o la mandibola di un uomo e favoriscono l'osteointegrazione - capacità di legarsi biocompatibilmente con l'osso ricevente -, l'osteoconduzione - capacità di fungere da supporto fisico tridimensionale ai processi di formazione ossea -, l'osteoinduzione - capacità di fornire uno stimolo biologico per indurre la differenziazione di cellule indifferenziate pluripotenti, locale o originate da tessuti adiacenti - e l'osteogenesi capacità di formare nuovo osso da parte di cellule osteoblastiche vitali -. [0125] The so-called bone scaffolds are grafts intended to be inserted into appropriate bone cavities, for example, the maxilla and/or mandible of a man and promote osteointegration - the ability to bind biocompatiblely with the recipient bone -, the osteoconduction - the ability to act as a three-dimensional physical support for bone formation processes -, osteoinduction - the ability to provide a biological stimulus to induce the differentiation of undifferentiated pluripotent cells, local or originating from adjacent tissues - and osteogenesis the ability to form new bone from viable osteoblastic cells -.

[0126] Con la suddetta tecnologia possono essere costruiti Scaffold ossei innovativi, combinando le strutture minerali di ossa naturali, provenienti per esempio da cadavere umano o bovino con biopolimeri, personalizzati sulle esigenze dimensionali del paziente. [0126] With the aforesaid technology, innovative bone scaffolds can be constructed, combining the mineral structures of natural bones, coming for example from human or bovine cadavers with biopolymers, personalized on the dimensional needs of the patient.

[0127] I materiali tecnici inorganici ed organici possono essere impiegati alternativamente, punto a punto sullo stesso strato e differentemente su uno strato sottostante e/o sovrastante secondo un design e/o un'architettura prestabilita, privilegiando la PLD per gli „spot“ di maggiori dimensioni e la PED nelle zone di interconnessione tra due materiali diversi - vedi ad esempio in fig. 11a e 11b gli strati 35 e 37 interposti rispettivamente fra gli strati 34-36 e 36-38 -, negli strati di rivestimento interno ed esterno e nei punti dove le esigenze di conservazione della stechiometria, ed in generale delle proprietà fisico-chimiche, del materiale target da trasferire devono essere preservate durante il processo di deposizione. [0127] Inorganic and organic technical materials can be used alternately, point by point on the same layer and differently on an underlying and/or overlying layer according to a pre-established design and/or architecture, favoring the PLD for the "spots" of larger dimensions and the PED in the areas of interconnection between two different materials - see for example in fig. 11a and 11b the layers 35 and 37 interposed respectively between the layers 34-36 and 36-38 -, in the internal and external coating layers and in the points where the conservation requirements of the stoichiometry, and in general of the physico-chemical properties, of the Target material to be transferred must be preserved during the deposition process.

[0128] Nella fabbricazione di una protesi dentaria, la relativa durezza e flessibilità possono essere controllate variando la frazione inorganica quale, ad esempio, protossido di zirconio, o modificando il grado di reticolazione della frazione organica impiegando gruppi funzionali che impediscono la reticolazione, gli alchili o fenili, o gruppi che favoriscono la reticolazione formando un network molto denso. Inoltre, rivestimenti ibridi organici-inorganici possono essere caricati con particelle di tipo ceramico per applicazioni in ortopedia e impianti dentali. [0128] In the manufacture of a dental prosthesis, its hardness and flexibility can be controlled by varying the inorganic fraction such as, for example, zirconium oxide, or by changing the degree of crosslinking of the organic fraction by employing crosslinking-inhibiting functional groups, the alkyls or phenyls, or groups that favor cross-linking forming a very dense network. Additionally, hybrid organic-inorganic coatings can be loaded with ceramic-like particles for orthopedic and dental implant applications.

[0129] Un'altra applicazione molto interessante dei rivestimenti ibridi ottenibili grazie al sistema oggetto della presente invenzione consiste nella creazione di superfici con proprietà self-cleaning (auto-pulenti). Ciò si ottiene stratificando con la PED materiali, quali ad esempio il biossido di titanio, che hanno le seguenti caratteristiche: fotocatalitiche, che consentono in presenza di irraggiamento luminoso di decomporre le sostanze organiche e gli inquinanti; super-idrofilia, che ne esaltano la capacità di auto detergersi. Tanto è maggiore l'irraggiamento con luce UV della superficie trattata, tanto diminuisce il suo angolo di contatto con l'acqua, che tende addirittura a zero dopo un ragionevole intervallo di tempo. L'acqua cioè si spande e dilava con facilità. In pratica, all'azione del biossido di titanio che disgrega i depositi organici presenti sulla superficie trattata, grazie alla fotocatalisi, si aggiunge quella idrofilia; antibatteriche, ottenute grazie all'effetto dei raggi UV contenuti nella luce solare. L'irraggiamento innesca una reazione sulla superficie trattata, in grado di produrre ossigeno attivo e decomporre i batteri. [0129] Another very interesting application of the hybrid coatings obtainable thanks to the system object of the present invention consists in the creation of surfaces with self-cleaning properties. This is obtained by stratifying with PED materials, such as for example titanium dioxide, which have the following characteristics: photocatalytic, which allow the decomposition of organic substances and pollutants in the presence of light radiation; super-hydrophilic, which enhance its ability to self-cleanse. The greater the UV light irradiation of the treated surface, the less its angle of contact with water, which even tends to zero after a reasonable interval of time. That is, water spreads and washes away easily. In practice, the action of the titanium dioxide which breaks down the organic deposits present on the treated surface, thanks to the photocatalysis, is joined by the hydrophilic action; antibacterial, obtained thanks to the effect of UV rays contained in sunlight. The irradiation triggers a reaction on the treated surface, capable of producing active oxygen and decomposing bacteria.

[0130] Vengono di seguito descritti alcuni esempi di processi produttivi. [0130] Some examples of production processes are described below.

[0131] Il dispositivo precedentemente descritto offre opportunità fino ad ora inimmaginabili in campo odontoiatrico; a titolo di esempio si descrivono, di seguito, il rivestimento di uno o più elementi protesici, la realizzazione completamente automatizzata di protesi dentale ad elevata qualità e la costruzione di un elemento protesico innovativo costituito da scaffold osseo customizzato, struttura simil-paradontale, struttura simil- dentinale, struttura simil-smalto. [0131] The previously described device offers hitherto unimaginable opportunities in the dental field; by way of example, the coating of one or more prosthetic elements, the fully automated creation of high quality dental prostheses and the construction of an innovative prosthetic element consisting of a customized bone scaffold, a periodontal-like structure, a - dentinal, enamel-like structure.

Rivestimento di un elemento protesicoCoating of a prosthetic element

[0132] Il rivestimento protesico con il sistema sopracitato sostituisce le fasi manuali di spennellatura e cottura del materiale ceramico completando il cosiddetto flusso digitale (Scanner intra-orali, scanner per calchi, software CAD, fresatori CAM), fermo da anni su processi produttivi di tipo sottrattivo, incompleto nella finalizzazione del prodotto, bloccato alla realizzazione di una sottostruttura protesica Metal-Free, di ottima qualità, ma sospesa in attesa della attività di spennellatura manuale e di cottura sequenziale delle diverse tipologie di masse ceramiche da rivestimento protesico. Limitato nelle proprietà di fotocolorazione, con peso e resistenza eccessiva nella realizzazione di protesi monolitiche precolorate. Limitato da una scarsa resistenza alle prove di carico e di fatica per quanto riguarda la realizzazione di corone, ponti e sovrastrutture di ceramica integrale o di strutture accoppiate (infrastruttura in zirconio e sovrastruttura in ceramica). [0132] Prosthetic veneering with the aforementioned system replaces the manual phases of brushing and firing of the ceramic material, completing the so-called digital flow (intra-oral scanners, cast scanners, CAD software, CAM milling machines), which has been stopped for years on subtractive type, incomplete in the finalization of the product, blocked in the creation of a Metal-Free prosthetic substructure, of excellent quality, but suspended pending the manual brushing and sequential firing of the different types of ceramic masses for prosthetic veneering. Limited in photo-coloring properties, with excessive weight and resistance in the fabrication of pre-colored monolithic prostheses. Limited by poor resistance to load and fatigue tests in the fabrication of crowns, bridges and all-ceramic superstructures or coupled structures (zircon infrastructure and ceramic superstructure).

[0133] Si parte dalla riproduzione colorimetrica del dente in 2D ovvero della Dentina, dello Smalto, della Placca e della Texture, scegliendo uno dei sistemi o standard (RGB, Lch, Cie-Lab, Scala Vita Lumin, Vita Classical, Cromascop) ognuna di esse viene applicato nel layer corrispondente generato a partire dalla modellazione CAM dello stesso dente. Il file risultante contenente informazioni geometriche, spaziali con associate le attribuzioni di colore viene elaborato in quasi real-time e/o successivamente dal computerized main machining controller (CMMC) per programmare la deposizione. [0133] We start from the colorimetric reproduction of the tooth in 2D or rather of the Dentin, Enamel, Plaque and Texture, choosing one of the systems or standards (RGB, Lch, Cie-Lab, Scala Vita Lumin, Vita Classical, Cromascop) each of them is applied in the corresponding layer generated starting from the CAM modeling of the same tooth. The resulting file containing geometric and spatial information with associated color attributions is processed in near real-time and/or subsequently by the computerized main machining controller (CMMC) to program the deposition.

[0134] Il rivestimento 25 di Fig. 9 viene depositato, tramite PED, su di un elemento protesico pre-costruito, visto secondo una sezione longitudinale, con una tecnica sottrattiva nota in sé. Lo strato di rivestimento può essere fatto in ceramica dentale o in smalto naturale del paziente ricavato, ad esempio, da un dente in sovrannumero tolto in precedenza e conservato dopo essere stato opportunamente trattato. [0134] The coating 25 of Fig. 9 is deposited, via PED, on a pre-constructed prosthetic element, seen according to a longitudinal section, with a known subtractive technique. The coating layer can be made of dental ceramic or the patient's natural enamel obtained, for example, from a previously removed supernumerary tooth and preserved after being suitably treated.

[0135] Per Opportunamente trattato si intende ad esempio che esso è soggetto ad una o più delle seguenti operazioni: 1) Taglio 2) Segmentazione 3) Morcellazione 4) Liofilizzazione 5) Demineralizzazione (parziale o totale) 6) Produzione di una pasta d'osso.[0135] Suitably treated means, for example, that it is subjected to one or more of the following operations: 1) Cutting 2) Segmentation 3) Morcellation 4) Freeze-drying 5) Demineralization (partial or total) 6) Production of a paste bone.

[0136] Generalmente tali operazioni sono compiute nell'ambito di un più ampio procedimento di preparazione dello scaffold che comprende i seguenti passi: A- Rilevamento della forma e della Texture dentale e ossea prima necessaria all'impianto mediante una delle seguenti tecniche: Radiografia endorale, Radiografia endorale biteswit, Ortopantomografia dentale, Tac tipo Dentalscan, Scanner 3D; B- Integrazione e ricostruzione digitale dei dati acquisiti C-Fabbricazione dello scaffold in qualunque modo, inclusa la metodica additiva qui descritta; D-Posizionamento sul dispositivo di supporto 6 dello scaffold ottenuto al passo precedente e rivestimento dello stesso mediante un materiale target associato al piatto girevole 8.[0136] Generally, these operations are carried out as part of a broader scaffold preparation procedure which includes the following steps: A- Detection of the shape and of the dental and bone texture required before the implant by means of one of the following techniques: Intraoral radiography , Biteswit intraoral radiography, Dental orthopantomography, Dentalscan type CT, 3D scanner; B- Integration and digital reconstruction of the acquired data C-Fabrication of the scaffold in any way, including the additive method described here; D-Positioning the scaffold obtained in the previous step on the support device 6 and coating it with a target material associated with the turntable 8.

[0137] Lo spessore di questo strato, costituito da più layer, va da 10 a 50 µm ed ha funzione estetica, antigraffio, antiacida, riflettente e somigliante col dente naturale, inoltre ha una durezza rispettosa dei tessuti adiacenti. [0137] The thickness of this layer, made up of several layers, ranges from 10 to 50 µm and has an aesthetic, anti-scratch, anti-acid, reflective and natural tooth-like function, furthermore it has a hardness that respects the adjacent tissues.

[0138] Come si vedrà in seguito, come materiale target si può adoperare un frammento di osso o dente proveniente dallo stesso paziente su cui si intende impiantare lo scaffold. [0138] As will be seen below, a bone or tooth fragment from the same patient on which the scaffold is to be implanted can be used as the target material.

Realizzazione automatizzata di protesi dentale o di un manufatto protesico cavo da ancorare su impianto o su moncone dentale.Automated creation of a dental prosthesis or a hollow prosthetic product to be anchored to an implant or dental abutment.

[0139] Nelle Figg. 10a e 10b è rappresentata la vista in sezione longitudinale di un elemento protesico montato su un moncone in titanio (abutment) 27 che è parte di un impianto dentale o su moncone dentale. Come è possibile vedere in figura, l'elemento protesico è formato da una parte portante 30 realizzata in diossido di zirconio, un guscio in titanio (che ha struttura reticolare) 31, una parte cava 28 e uno strato di finitura 29 che è particolarmente rifinito e può, come nel caso precedente, essere fatto in ceramica dentale o in smalto dentale naturale del paziente a partire dal suddetto dente in sovrannumero, per esempio. [0139] In Figs. 10a and 10b show the longitudinal sectional view of a prosthetic element mounted on a titanium abutment (abutment) 27 which is part of a dental implant or on a dental abutment. As can be seen in the figure, the prosthetic element is formed by a bearing part 30 made of zirconium dioxide, a titanium shell (which has a reticular structure) 31, a hollow part 28 and a finishing layer 29 which is particularly refined and it can, as in the previous case, be made in dental ceramic or in the patient's natural dental enamel starting from the aforementioned supernumerary tooth, for example.

[0140] Una parte di protesi ottenuta in maniera additiva è la corona 32. Come nel caso precedente, la corona viene costruita per strati successivi (layer). [0140] A part of the prosthesis obtained in an additive manner is the crown 32. As in the previous case, the crown is constructed in successive layers (layers).

[0141] La parte in diossido di zirconio 30 associata alla parte in titanio 31 che confina la cavità interna formando un guscio con spessore complessivo variabile da 0.3 a 0.5 mm, essendo questa la parte destinata a reggere i carichi di masticazione, viene dimensionata secondo le tecniche di analisi strutturale consuete ad esempio con un calcolo agli elementi finiti. [0141] The zirconium dioxide part 30 associated with the titanium part 31 which confines the internal cavity forming a shell with an overall thickness ranging from 0.3 to 0.5 mm, this being the part intended to support the masticatory loads, is sized according to the usual structural analysis techniques, for example with a finite element calculation.

[0142] La stratificazione della parte 30 viene eseguita con la tecnologia PLD e/o PED. La parte esterna 29, costruita in ceramica dentale o smalto naturale trattato, ha uno spessore da 10 a 50 µm e viene stratificato con la tecnologia PED. [0142] The layering of part 30 is performed with PLD and/or PED technology. The external part 29, made of dental ceramic or treated natural enamel, has a thickness of 10 to 50 µm and is stratified with PED technology.

[0143] Per parte superficie esterna 29 si intende non solo la superficie della protesi che si affaccia nel cavo orale inclusi il (i) dente adiacente(i) e contrapposto(i), ma anche opzionalmente la superficie della protesi in contatto con l'elemento di collegamento di collegamento 27 descritto di seguito. [0143] External surface part 29 means not only the surface of the prosthesis facing the oral cavity including the adjacent and opposing tooth(s), but also optionally the surface of the prosthesis in contact with the connecting link element 27 described below.

Costruzione di un elemento protesicoConstruction of a prosthetic element

[0144] Nelle figure 11a ed 11b è rappresentato un elemento protesico, un dente incisivo nella fattispecie, che riproducendo nella forma un dente naturale consentirà di ottenere risultati estetici e funzionali mai ottenuti con i metodi tradizionali. [0144] Figures 11a and 11b show a prosthetic element, an incisor tooth in this case, which by reproducing the shape of a natural tooth will allow aesthetic and functional results never obtained with traditional methods to be obtained.

[0145] Il manufatto è costruito tramite una deposizione additiva di strati successivi di materiale ottenuto tramite PLD o PED a seconda delle caratteristiche chimico fisiche che devono avere le zone da ricoprire. [0145] The manufactured article is constructed through an additive deposition of successive layers of material obtained through PLD or PED depending on the chemical-physical characteristics that the areas to be covered must have.

[0146] Qui di seguito si descrivono le fasi per la costruzione dell'elemento protesico rappresentato nelle figure 11a e 11b. [0146] The steps for constructing the prosthetic element represented in figures 11a and 11b are described below.

[0147] Il particolare 33 è il substrato iniziale, costruito in teflon o altro materiale, sul quale vengono depositati i diversi strati fino alla sommità indicata dalla porzione 39. Uno strato, che taglia perpendicolarmente lo sviluppo longitudinale della protesi è indicata con „layer“ in figura 11a e rappresenta uno strato di deposizione. [0147] The detail 33 is the initial substrate, made of Teflon or other material, on which the different layers are deposited up to the top indicated by the portion 39. A layer, which cuts perpendicularly the longitudinal development of the prosthesis is indicated with "layer" in figure 11a and represents a deposition layer.

[0148] Il particolare 33 viene montato su supporto del braccio SS mostrato ad esempio in figura 1, mentre i diversi materiali target sono posizionati sul piatto rotante 8, per esempio di figura 1. Il particolare 15 di Fig. 3 è un esempio di materiale target posizionato. Il tutto è sottoposto ad alto vuoto grazie alla camera descritta sopra. [0148] The detail 33 is mounted on the support of the arm SS shown for example in figure 1, while the different target materials are positioned on the rotating plate 8, for example of figure 1. The detail 15 of Fig. 3 is an example of material positioned target. The whole is subjected to high vacuum thanks to the chamber described above.

[0149] La costruzione del manufatto avviene depositando spot in modo da formare strati successivi di deposizione secondo un accrescimento assiale, vale a dire per layers trasversali allo sviluppo longitudinale del prodotto completo. [0149] The construction of the article takes place by depositing spots so as to form successive layers of deposition according to an axial growth, i.e. by layers transversal to the longitudinal development of the complete product.

[0150] Dunque per accrescimento assiale o parallelo allo sviluppo della protesi, si intende che si depongono strati trasversali allo stesso sviluppo. [0150] Therefore, by growth that is axial or parallel to the development of the prosthesis, it is meant that transverse layers are deposited with the same development.

[0151] Ogni spot di materiale depositato può avere uno spessore variabile da 6 nm a 100 µm o più, in ogni strato possono essere depositati diversi materiali sia con la tecnologia PLD sia con la tecnologia PED. [0151] Each spot of material deposited can have a thickness varying from 6 nm to 100 µm or more, different materials can be deposited in each layer both with PLD technology and with PED technology.

[0152] In dettaglio, per l'elemento protesico di Fig. 11, la tecnologia PLD è utilizzata per la costruzione delle parti numerate: 34,36,38,41; la tecnologia PED, invece, per le parti 35,37,39,40,42. [0152] In detail, for the prosthetic element of Fig. 11, the PLD technology is used for the construction of the parts numbered: 34,36,38,41; the PED technology, however, for parts 35,37,39,40,42.

[0153] Per meglio rendere chiaro il principio e facendo riferimento alla vista in sezione (SEZ. A-A) di figura 11b, la costruzione parte con il deposito del primo layer, in cui verrà depositato la porzione di strato 42 - idrossiapatite di spessore preferito 100 µm- con tecnologia PED, successivamente la porzione di strato 34 - idrossiapatite con tecnologia PLD, di seguito la porzione di strato 35 -idrossiapatite- di spessore 50 µm con tecnologia PED, successivamente la porzione di strato in Diossido di zirconio 36, ed eventualmente la porzione di strato in teflon 41, che può essere opzionalmente lasciata cava, con tecnologia PLD. Ad ogni cambio di materiale il piatto rotante 8 di fig. 1 ruoterà rendendo disponibile il materiale (target) da trasferire al raggio PLD o PED, a seconda della tecnologia da usare. [0153] To make the principle clearer and with reference to the sectional view (SECT. A-A) of figure 11b, the construction starts with the deposit of the first layer, in which the layer portion 42 - hydroxyapatite of preferred thickness 100 will be deposited µm- with PED technology, then the portion of layer 34 - hydroxyapatite with PLD technology, then the portion of layer 35 - hydroxyapatite- with a thickness of 50 µm with PED technology, subsequently the portion of layer in zirconium dioxide 36, and possibly the portion of Teflon 41 layer, which can optionally be left hollow, with PLD technology. At each change of material, the rotating plate 8 of fig. 1 will rotate making available the material (target) to be transferred to the PLD or PED beam, depending on the technology to be used.

Ordine sopra descritto della realizzazione delle porzioniOrder described above of making portions

[0154] Osservando la figura 11a si riconoscono degli strati contigui tridimensionali dello stesso materiale ottenuti mediante la deposizione a layer trasversali descritta sopra. Si ottiene dunque uno scaffold osseo di forma geometrica adattabile alle condizioni morfostrutturali del sito ricevente 34. Lo scaffold osseo ha una forma porosa opportunamente alveolata con diametro dei pori 200 - 300 µm o anche inferiore ed è costituito da idrossiapatite. [0154] Observing Figure 11a, three-dimensional contiguous layers of the same material obtained by means of the transversal layer deposition described above can be recognized. A bone scaffold with a geometric shape that is adaptable to the morphostructural conditions of the recipient site 34 is thus obtained. The bone scaffold has a suitably alveolar porous shape with a pore diameter of 200 - 300 µm or even smaller and is made of hydroxyapatite.

[0155] Nel caso in cui il paziente ha grave atrofia ossea o non abbia osso sufficiente a consentire l'installazione di un impianto dentale o preferisce un manufatto protesico il più verosimile possibile alla anatomia osso-paradonto-dentale è possibile preparare e/o aggiungere uno scaffold osseo di sintesi o autologo prelevato, dalla stesso paziente, per esempio dall'osso del bacino o da osso derivato da cadavere umano o bovino o uno scaffold misto. [0155] In the event that the patient has severe bone atrophy or does not have sufficient bone to allow the installation of a dental implant or prefers a prosthetic product that is as similar as possible to the bone-paradonto-dental anatomy, it is possible to prepare and/or add a synthetic or autologous bone scaffold harvested, from the same patient, for example from the bone of the pelvis or bone derived from human or bovine cadavers or a mixed scaffold.

[0156] Su di esso si depongono gli stati mostrati nelle figure 11a e 11b effettuando delle deposizioni radiali rispetto allo sviluppo della protesi, piuttosto che assiali, come descritte sopra. [0156] The states shown in figures 11a and 11b are deposited on it by carrying out radial deposits with respect to the development of the prosthesis, rather than axial, as described above.

[0157] Per scaffold misto si intende che la porzione più interna 34 è ottenuta per sintesi o di osso omologo o derivato da cadavere umano o bovino ed è rivestito depositando una piccola quantità o strato sottile di osso autologo indicato con 42 in Figg 11a e 11b che forma una interfaccia che si integra coll'osso del paziente (sito ricevente) in modo da partire da un volume di base consistente che consente una rapida osteointegrazione del trattamento implanto-protesico. [0157] Mixed scaffold means that the innermost portion 34 is obtained by synthesis of either homologous bone or bone derived from human or bovine cadavers and is coated by depositing a small amount or thin layer of autologous bone indicated with 42 in Figs 11a and 11b which forms an interface that integrates with the patient's bone (recipient site) so as to start from a consistent base volume that allows rapid osseointegration of the implant-prosthetic treatment.

[0158] In altre parole si usa un piccolo frammento di osso del paziente per realizzare il rivestimento di uno scaffold di materiale qualunque dall'osso eterologo da cadavere umano o bovino all'osso sintetico. [0158] In other words, a small fragment of the patient's bone is used to make the coating of a scaffold of any material from heterologous bone from human or bovine cadavers to synthetic bone.

[0159] Vantaggiosamente, dal momento che l'interfaccia di tale scaffold è realizzata con osso proveniente dallo stesso paziente, l'osteointegrazione è praticamente garantita. [0159] Advantageously, since the interface of this scaffold is made with bone coming from the same patient, osseointegration is practically guaranteed.

[0160] Ciò significa, che la suddetta porzione di osso proveniente dal paziente su cui si deve realizzare l'impianto osseo (scaffold) rappresenta il materiale target da alloggiare sul suddetto piatto girevole 8. [0160] This means that the aforementioned portion of bone coming from the patient on which the bone implant (scaffold) is to be made represents the target material to be housed on the aforementioned turntable 8.

[0161] Pertanto, lo stesso scaffold rivestito rappresenta un semilavorato disponibile per essere impiantato. [0161] Therefore, the coated scaffold itself represents a semi-finished product available for implantation.

[0162] Solitamente l'interconnessione tra il dente e lo scaffold è realizzato dopo l'attecchimento dello scaffold mediante un elemento metallico di interconnessione sopra indicato come „moncone in titanio (abutment) 27“. Secondo una variante preferita dell'invenzione, tale elemento di interconnessione non è adoperato, in quanto la fabbricazione della protesi dentale è realizzata per accrescimento direttamente sullo scaffold osseo oggetto di impianto. [0162] Usually the interconnection between the tooth and the scaffold is created after the engraftment of the scaffold by means of a metallic interconnecting element indicated above as "titanium abutment 27". According to a preferred variant of the invention, this interconnection element is not used, since the manufacturing of the dental prosthesis is carried out by growth directly on the bone scaffold to be implanted.

[0163] In questo modo l'intero elemento si integrerebbe nell'osso del paziente simulando in tutto e per tutto un dente naturale. [0163] In this way, the entire element would integrate into the patient's bone, simulating a natural tooth in all respects.

[0164] La parte portante dell'elemento protesico, particolare 36, è costruita in diossido di zirconio, Sinterizzato e pre-colorato, o in alternativa in titanio per uso medicale, e ha forma e dimensioni opportune, similari a quelle della dentina in un dente naturale. L'adesione fra la parte 36 e lo scaffold osseo 34 è garantita, dallo strato di interconnessione 37 in idrossiapatite dello spessore di 50 µm ottenuto mediante PLD. La parte interna 41 può essere in Teflon o vuota a seconda delle esigenze di leggerezza del manufatto protesico. La parte 38 è costruita in ceramica dentale ed ha forma e dimensioni opportune similarmente allo smalto di un dente naturale. Lo strato d'interfaccia 37 fra la parte 36 e la parte 38 è uno strato di transizione costituito da idrossiapatite, dello spessore di 50 - 100 µm, che avendo una texture prismatica tubolare di 5 µm di diametro pone le basi per l'accrescimento dello strato in ceramica 38 che ha anch'essa una struttura replicante i tubuli fino alla parte più esterna. Le combinazioni di texture degli strati 37 e 38, consente al manufatto protesico di ottenere un aspetto con un colore di base (HUE) paragonabile ad un dente naturale. Lo strato esterno 39 è particolarmente rifinito e può essere fatto, come descritto in precedenza, in ceramica dentale o in smalto del dente naturale del paziente. Il particolare 40 è una graffa ortodontica, utilizzata per mantenere l'elemento in posizione durante la fase di attecchimento e ripopolazione ossea, che può essere costruita contestualmente all'elemento protesico e poi successivamente eliminata a guarigione avvenuta. La graffa può essere costruita in diossido di zirconio, o titanio. [0164] The supporting part of the prosthetic element, detail 36, is made of zirconium dioxide, sintered and pre-coloured, or alternatively in titanium for medical use, and has the appropriate shape and dimensions, similar to those of the dentin in a natural tooth. The adhesion between the part 36 and the bone scaffold 34 is ensured by the interconnection layer 37 in hydroxyapatite with a thickness of 50 µm obtained by means of PLD. The internal part 41 can be made of Teflon or empty according to the lightness requirements of the prosthetic product. Part 38 is made of dental ceramic and has the appropriate shape and size similar to the enamel of a natural tooth. The interface layer 37 between the part 36 and the part 38 is a transition layer consisting of hydroxyapatite, with a thickness of 50 - 100 µm, which having a tubular prismatic texture of 5 µm in diameter lays the foundations for the growth of the ceramic layer 38 which also has a structure replicating the tubules up to the outermost part. The combinations of textures of layers 37 and 38, allows the prosthetic product to obtain an appearance with a base color (HUE) comparable to a natural tooth. The outer layer 39 is particularly refined and can be made, as previously described, of dental ceramic or of the patient's natural tooth enamel. Detail 40 is an orthodontic clip, used to keep the element in position during the bone engraftment and repopulation phase, which can be constructed at the same time as the prosthetic element and then subsequently eliminated once healing has taken place. The clip can be constructed of zirconium dioxide, or titanium.

[0165] Secondo una variante preferita dell'invenzione, una protesi dentaria è ricoperta mediante almeno uno strato di meta-materiale. [0165] According to a preferred variant of the invention, a dental prosthesis is covered by at least one meta-material layer.

[0166] I metamateriali sono strutture artificiali le cui proprietà sono determinate dalla forma piuttosto che dalla natura chimica. Grazie ai metamateriali è possibile ottenere strutture aventi proprietà meccaniche dipendenti dalla forma delle celle di cui sono costituiti. [0166] Metamaterials are man-made structures whose properties are determined by shape rather than chemical nature. Thanks to metamaterials it is possible to obtain structures having mechanical properties depending on the shape of the cells of which they are made.

[0167] Le celle si ripetono secondo uno schema predeterminato e progettato in modo da permettere al materiale di cambiare, ad esempio, la risposta ad uno stimolo esterno riducendo la propria durezza senza che questo alteri o danneggi lo stesso materiale. [0167] The cells repeat themselves according to a predetermined scheme and designed in such a way as to allow the material to change, for example, the response to an external stimulus by reducing its own hardness without this altering or damaging the same material.

[0168] Grazie alla presente invenzione si riesce ad ottenere specifiche proprietà strutturali dei manufatti descritti sopra strutturando la capacità di rivestimento nanometriche offerte dal presente dispositivo. In particolare, l'ultima fase del rivestimento di una protesi è controllata in modo da ottenere un metamateriale potendo dunque controllarne la durezza superficiale sotto carico. Rendendo le superfici di contatto tra i denti più soffici, grazie a questo comportamento strutturale si proteggeranno i denti da possibili traumi causati da uno sfregamento ripetuto (esempio bruxismo). [0168] Thanks to the present invention it is possible to obtain specific structural properties of the articles described above by structuring the nanometric coating capacity offered by the present device. In particular, the last phase of the coating of a prosthesis is controlled so as to obtain a metamaterial, thus being able to control its surface hardness under load. By making the contact surfaces between the teeth softer, this structural behavior will protect the teeth from possible trauma caused by repeated rubbing (for example, bruxism).

[0169] I metamateriali in campo odontoiatrico, grazie alla tecnologia descritta in questa descrizione, possono essere impiegati anche per la costruzione di elementi di ritenzione usati per favorire la stabilità primaria dell'innesto impianto-protesico. Ricoprendo tali elementi con metamateriali ingegnerizzati per incrementare la propria rigidezza sotto carico, si aumenterà notevolmente la stabilità dell'elemento protesico riducendo i tempi di osteo genesi, osteo induzione e osteo conduzione. [0169] Metamaterials in the dental field, thanks to the technology described in this description, can also be used for the construction of retention elements used to favor the primary stability of the implant-prosthetic graft. By covering these elements with metamaterials engineered to increase their stiffness under load, the stability of the prosthetic element will be considerably increased, reducing the times of osteogenesis, osteoinduction and osteoconduction.

[0170] Gli elementi e le caratteristiche illustrate nelle diverse forme di realizzazione preferite possono essere combinate tra loro senza peraltro uscire dall'ambito di protezione della presente domanda. [0170] The elements and characteristics illustrated in the various preferred embodiments can be combined with each other without however departing from the scope of protection of the present application.

Claims

1. System for deposition of material on a substrate, in particular for the manufacture of a dental prosthesis or a bone scaffold, comprising – a controlled atmosphere deposition chamber (C), which can be closed and depressurised, – a first support arm (ST) set up to support at least one target ed – a second component support arm (SS) configured to support a substrate subject to deposition, – at least one emitter (EM) able to irradiate said at least one target placed on a rotary plate (8) at the end of the first arm (ST) according to a PLD pulsed laser deposition technique and/or PED pulsed electron deposition technique, in which said first arm (ST) is equipped with first piezoelectric actuators (9, 10, 11, 12, 13), and said second arm (SS) is equipped with second piezoelectric actuators (1, 3, 4, 5, 19), arranged to be controlled with nanometer precision.

2. System according to claim 1, wherein said first support arm (ST) comprises three movable slides (10, 12 and 13) associated with each other so as to allow movement according to three coordinated axes (X, Y, Z) , perpendicular to each other and in which said rotary plate is fixed on a fulcrum (7) supported axially by a rotary actuator (9) associated with one of said mobile slides (10).

3. System according to claim 2, wherein said fulcrum (7) is made by means of a quick coupling system comprising blind slots and wherein said rotary plate (8) comprises corresponding openings from which spring-loaded spheres partially face which allow a quick association between the turntable and the fulcrum (7).

4. System according to one of the preceding claims, wherein said second arm (SS) is controlled by a processing unit (CSMC) so as to define a predetermined area of intersection with a plasma cloud generated by an irradiation of said at least one target by said at least one emitter.

5. System according to one of the preceding claims, wherein said chamber (C) comprises at least one of: – Means for manipulating and measuring an atmosphere inside the chamber, including one or more vacuum pumps and pressure and/or vacuum gauges of said atmosphere; – Means of monitoring the deposition process, including at least one among ♦ a measuring laser for detecting a position of said at least one target and/or of said substrate, ♦ a camera, ♦ a mass spectrometer.

6. Use of the material deposition system on a substrate according to one of claims 1 to 5 for manufacturing a dental prosthesis or a bone scaffold.

7. Use according to claim 6 comprising at least one of the following steps: – activation of said emitter implementing said PLD technology to create layers and possibly to obtain a crosslinking of organic material, – activation of said emitter implementing said PED technology to obtain in the deposition points on the surface of the substrate a layer of material with the same chemical-physical properties of the target material transferred into a layer to be created, in particular to create an interconnection layer and to create an internal or external layer exposed to external agents.

The use according to one of claims 6 or 7, further comprising a step of making an outer layer of a titanium dioxide-based dental prosthesis.

9. Use according to one of claims 6 or 7 comprising a step of lining the scaffold of heterologous or synthetic bone material with homologous bone, defining said target, taken from a patient on which said scaffold is to be implanted.