CN114585494A - 用于制造尤其牙科的模制件的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于通过使用具有几何形状方面对应于模制件,尤其是牙科模制件(210)的型腔(110)的冷铸模具(100)和至少一个通入型腔(110)中的开口(111、112)来制造模制件(210)的方法,所述模制件尤其是由能烧结的混合料(200)构成的牙科模制件(210),其中借助于增材制造法,尤其是3D打印法,通过使用3D打印机由原材料(150)增材式制造冷铸模具(100),并且其中型腔(110)根据数字的数据记录,尤其基于病人口腔空间模型创建。本发明的目的是,可实现相对于现有技术较低成本且更适合大众地制造模制件(210),尤其是牙科模制件。所述目的通过用能烧结的混合料(200)经由至少一个开口(111、112)填充冷铸模具(100)的型腔(110);使冷铸模具(100)的型腔(110)中的能烧结的混合料(200)硬化和/或固化,其中在包含和/或包括混合料(200)的气体和/或液体中经由至少一个开口(111、112)从型腔(110)中导出在温度处于200℃至2500℃的温度范围内时,将冷铸模具(100)热分解和/或热化学分解;并且在温度处于900℃至2500℃的温度范围内时,将能烧结的混合料(200)烧结至最终硬度,直至得到模制件(210),尤其是牙科模制件(210),如假牙。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于通过使用具有几何形状方面对应于模制件,尤其是牙科模制件的型腔的冷铸模具和至少一个通入型腔中的开口来制造模制件的方法,所述模制件尤其是由能烧结的混合料构成的牙科模制件,其中借助于增材制造法,尤其是3D打印法,通过使用3D打印机由原材料增材式制造冷铸模具,并且其中型腔根据数字的数据记录,尤其基于病人口腔空间模型创建。
背景技术
使用计算机辅助方法(CAD/CAM)制造模制件在许多技术领域中是已知的。在许多牙科诊所和牙科实验室中也已经通过计算机辅助方法(CAD/CAM)制造牙科模制件,尤其是牙冠和牙桥等假牙,以及牙植入物和修复体或与正畸相关的零件,例如托槽。在此,首先创建病人口腔的数字空间模型。例如,借助于软件规划所需的假牙,并且将创建的数据记录发送到铣床,铣床将制成的假牙从坯件中铣出。坯件通常使用冷铸法制造,其中首先由适用于牙科技术的陶瓷粉末或金属粉末制造混合料。例如可以将糊状物质、泥浆、悬浮液或还有“干”松散粉末用作为混合料。从EP 2 470 113 B1已知一种由牙科金属粉末制造假牙的方法。在此,将CrCo牙科金属粉末混合成泥浆,冷填入铸模中并且在其中干燥。添加给泥浆的粘合剂在干燥后提供足够的形状稳定性,使得将干燥的泥浆作为生坯从冷铸模具中取出,并且根据传送的数字的数据记录借助于铣床铣切成期望的空间形状。通过最终地(致密)烧结,假牙获得所需的硬度和密度。批准为牙科模制件所需的材料特性根据国家和/或国际标准明确地限定。这种冷铸法仅适用于制造坯件。然后通过切削加工从坯件中铣出真正的假牙的精细的、复杂的形状。关于用于牙科技术的金属或陶瓷泥浆的教导是现有技术并且例如可以在例如文件EP1658018 B1、EP1047355 B1、WO 2013007684 A、EP1558170 B1和EP1885278 B1中找到。关于其调节的信息可以在文件DE 102005023727 B4和DE19801534A1中得到。最终密封或最终烧结的实施在现有技术中也被充分地描述;相应的方法和烧结炉可以在EP2765950 B1、EP2844412A1、WO2011020688 A1中得到。
在使用松散粉末作为混合料时,通常需要附加的工作步骤,即实施等静压按压,以得到足够的形状稳定性。在此,混合料从四周均匀地用高压加载。从现有技术中也充分已知用于由陶瓷粉末例如氧化锆制造陶瓷假牙的相应方法。WO 2008/114 142 A1中描述一种由陶瓷粉末制造牙齿部件的方法。
口腔的数字空间模型也用于由塑料制造临时件。在此,为假牙创建的数据记录被转发到3D打印机,所述3D打印机由塑料原材料借助于增材制造法(3D打印)主层地制造临时件。
同时,除了塑料,无机物也可以在增材制造法领域中用作为原材料。诸如SLM(选择性激光熔化)的增材制造法、诸如FDM(熔融沉积成型)和FFF(熔融灯丝制造)的挤出法是已知的。使用原材料的光硬化特性的增材制造法,例如SLA或STL(立体光刻)、DLP(数字光处理)、LCM(基于光刻的陶瓷制造)同样是已知的。
因此,已经进行了初步尝试,以借助于增材制造法由金属或陶瓷制造假牙。借助于增材制造法由氧化锆制造牙冠从WO2018/065856A1中已知。然而,用于金属或陶瓷物品的3D打印机是非常昂贵的和/或被打印的模制件不满足高的材料要求,以允许牙科使用。尤其,针对增材制造法需要在原材料中的非常高的粘合剂份额(大约30%),因此不能达到或极其耗费地达到所需的最终密度或最终硬度。由陶瓷或金属打印牙科模制件的经济性的实施方案还遥遥无期。
WO 2019/210285 A2公开了另一种可能性,其中口腔的数字空间数据将用于借助3D打印机制造形状复杂且致密烧结的假牙部件。为此,应借助于3D打印机打印自毁铸模,而不是假牙。两种组分的粉末混合物,一种能烧结的氧化铝粉末和一种具有高的热膨胀系数(WAK)的粉末状粘合剂,被用作打印过程的原材料。打印的铸模填充有能烧结的干燥氧化锆松散粉末作为混合料。然后,用由相同材料打印的盖子闭锁铸模,以便在400MPa的压力下将(两部分的)铸模与位于其中的氧化锆松散粉末等静压地按压在一起。在此方法中至关重要的是,松散粉末不具有粘合剂,以便可实现均匀按压。松散粉末与铸模一起压实,然后在不移除铸模的情况下进行烧结。在烧结中,铸模中所含的粘合剂膨胀,导致铸模爆裂。为了使完成烧结的模制件与铸模分离,铸模的烧结温度必须高于松散粉末的烧结温度。所公开方法的缺点一方面是与陶瓷原材料的3D打印和在400MPa的极高压力下的等静压按压相关的高成本。然而,对于所描述的方法而言,使用烧结温度高于松散粉末的陶瓷原材料是决定性的,另一方面,该方法的可能用途也受到限制。所使用的混合料必须不含粘合剂,以实现均匀按压。此外,压力应从四周均匀地作用到模制件上的压实按压法,尤其是等静压按压不适用于含水量超过7%的混合料。液体几乎是不可压缩的。为了进行等静压按压,需要将松散粉末完全包围在用盖子闭锁的铸模内。出于该原因,混合料中所含的可能的水分无法逸出。
发明内容
因此,本发明的目的是,提供一种增材式制造的、尤其是3D打印的冷铸模,所述冷铸模可实现相对于现有技术成本更低且更适合大众地制造具有复杂的解剖学形状的牙科模制件,如在牙冠、牙桥、颌种植体、基台、假体等中。同时应当扩展使用可能性。尤其,要么以干燥的粉末形式要么作为泥浆、悬浮液或糊状物质可实现由能烧结的、金属的和/或陶瓷的材料构成的不同混合料的使用。
所述目的通过根据权利要求1的用于制造牙科模制件的方法实现。
用于制造模制件,尤其是开头详细描述类型的牙科模制件的方法的特征在于具有以下方法步骤:
-用能烧结的混合料经由至少一个开口填充冷铸模的型腔;
-使冷铸模具的型腔中的能烧结的混合料硬化和/或固化,其中包含和/或包括在能烧结的混合料中的气体和/或液体经由至少一个开口从型腔中导出;
-在温度处于200℃至2500℃的温度范围内时,将冷铸模具热分解和/或热化学分解;
-在温度处于900℃至2500℃的温度范围内时,将能烧结的混合料烧结至最终硬度,直至得到模制件,尤其是牙科模制件,如假牙。
因此,根据本发明提出,为了制造模制件,尤其是牙科模制件使用增材制造的、尤其是3D打印的并且优选一件式的冷铸模具,所述冷铸模具优选能在工作步骤中,在将混合料烧结成最终的模制件,尤其是牙科模制件时,通过热解或燃烧热分解或热化学分解或溶解。以这种方式能避免由于冷铸模具的破裂或爆裂或其他在其上的力作用而损坏通常具有小壁厚度的细丝结构的牙科模制件。在完成烧结之后,冷铸模具已经完全或几乎完全热分解或热化学分解,使得避免了必须将冷铸模具和模制件彼此分开的附加的工作步骤。
依照根据本发明的方法,冷铸模具的型腔优选在其制成之后用能烧结的混合料填充,可选地在压力作用下,并在冷铸模具中硬化或在其内部固化。尤其在填充时和/或在硬化或固化时,然而也在整个方法过程期间,包含和/或包括在混合料中的气体和/或液体可以通过至少一个开口从型腔中导出或逸出。适宜地,至少一个开口在该方法的整个过程期间同样保持未闭锁或打开。
冷铸模具的热分解和/或热化学分解可以在混合料的硬化或固化期间已经开始,或者可选地仅在混合料完全硬化,尤其是硬化至生坯硬度之后才开始进行。优选地,分解在200℃至650℃的温度范围内开始并在最终烧结中在900℃至2500℃的温度范围内的温度下完成。
在型腔中的混合料的硬化或固化可以以不同的方式进行,尤其是通过化学反应进行。化学反应尤其可以借助于粘合剂或双组分粘合剂来实现。根据粘合剂的选择,可以通过不同的触发器,例如通过用光源,尤其是紫外线源照射,通过热量作用,通过去除水分等来启动所述反应。
根据一个有利的方法变型形式,混合料作为泥浆和/或糊状料存在并且包括稀释剂,尤其是水,其中混合料在冷铸模具的型腔中通过干燥硬化和/或固化并且将混合料的液体份额和/或水分借助于至少一个开口从冷铸模具中导出,尤其是从混合料提取。
尤其在使用泥浆或含水/糊状料作为混合料时,然而也针对松散粉末增材制造根据方法的一个有利的设计方案的冷铸模具,所述冷铸模具具有至少一个通入型腔中和/或从型腔中引导出的第一开口并且具有至少一个通入型腔中和/或从型腔中引导出的第二开口,其中冷铸模具的型腔经由第一开口被填充并且包含和/或包括在能烧结的混合料中的气体,尤其是空气夹杂物,和/或液体,尤其是稀释剂经由第二开口从型腔中导出。
因此,除了至少一个第一开口外,可以构成至少一个第二开口,其中所述第一开口设计用于用混合料填充型腔,而所述第二开口设计用于将包含在混合料中的流体导出。原则上可考虑的是,第一开口和/或第二开口构成为,尤其在增材制造冷铸模具完成之后用于钻孔。然而有利的是,第一开口和/或第二开口直接在增材制造期间构成,使得避免附加的工作步骤。通过构成至少一个第二开口,可以将依照根据本发明的方法增材制造的冷铸模具不仅用于具有任意含水量的混合料,至少一个第二开口也允许在使用松散粉末时排气,其例如可以通过颤动辅助。在本设计方案的改进形式中,冷铸模具的至少一个对型腔限界的壁部增材制造为完全地或局部地具有多个通入型腔中和/或从型腔中引导出的并且贯穿所述壁部的第二开口,所述第二开口用于将气体,尤其是空气夹杂物和/或液体,尤其是稀释剂导出。
通过用多个彼此相邻的第二开口贯穿冷铸模具的一个或多个壁部,能构成筛状的面,所述面一方面可实现液体和气体的穿过,然而阻挡固体。优选地,相应的第二开口的直径在此小于包含在混合料中的粉末,如金属粉末,陶瓷或玻璃陶瓷粉末的颗粒尺寸和/或所形成的颗粒凝聚体的尺寸。多个第二开口也可以贯穿壁部的孔和/或毛细管的形式构成,使得壁部具有完全或局部多孔的和/或吸湿的特性。
这种设计方案具有以下优点,即包含在混合料中的湿气由邻接的、多孔的和/或吸湿性的壁部容纳或吸收并且优选将其从内部朝包围冷铸模具的大气方向送出。这种效应可以通过提高包围冷铸模具的环境温度或其他用于降低环境的空气湿度从而产生干燥的环境空气的措施辅助。
因此,所述方法变型形式提出,通过热量作用将冷铸模具的型腔中的混合料硬化和/或固化,其中用混合料填充的冷铸模具放置在干燥柜或烧结炉中并且设定在30℃至120℃的温度范围内的温度。需要时也可以将环境的空气湿度设定为期望值。事实证明,1%至最多50%范围内的空气湿度有利于温和、均匀且同时快速的干燥。
由于热量作用和需要时降低的空气湿度例如在干燥过程的情况下能加速混合料的硬化。尤其,在环境中,即在干燥柜或空调柜中或在烧结炉中存在的大气或环境空气被干燥,由此包含在混合料中的湿气和/或液体更快地从型腔中被送出到环境中。刚好在具有多孔的和/或吸水性的面的冷铸模具的壁部的设计方案中,其中所述面由多个孔和/或毛细管形式的第二开口贯穿,这种效应可以具有对干燥时间的显著影响。
在硬化和/或固化混合料时,以及在烧结时,通常产生模制件的体积收缩或烧结收缩,所述收缩取决于对混合料的压实。优选地,基于病人的空腔的空间模型的、用于冷铸模具的型腔的几何设计方案的数字的数据记录具有混合料的取决于烧结和/或硬化的体积收缩。
根据所使用的混合料要考虑在硬化和/或烧结混合料时的相应的体积收缩,冷铸模具的型腔构成为具有相应地匹配的(较大的)初始几何形状。分别以初始几何形状计,对于包含陶瓷粉末的混合料而言例如考虑在25%至50%的范围内的烧结收缩,对于包含溶胶和纳米氧化锆颗粒的混合料而言考虑在50%至95%的范围内的烧结收缩并且对于包含金属粉末的混合料而言考虑在8%至25%的范围内的烧结收缩。对于混合料通过光和/或干燥的硬化,以初始几何形状计,考虑大约2%至20%的体积收缩。对于冷铸模具本身而言,在制造模制件,尤其是牙科模制件时,以初始几何形状计,也可以考虑在1%至10%的范围内的体积收缩。依照根据本发明的方法制造的冷铸模具可实现低成本地由极其不同的混合料制造模制件,尤其是牙科模制件。
为了保证,始终提供足够的混合料用于尤其在出现体积收缩时制造模制件,尤其是牙科模制件,在改进方案中将至少一个补偿体积必要时经由填充通道与冷铸模具的型腔以传导流体的方式连接,以储备混合料。优选地,也将补偿体积与冷铸模具一件式地增材制造。尤其在使用具有较高的含水量的混合料时和/或在空气夹杂物的情况下,补偿体积作用为一种储存器并且可实现混合料的后流或滴流,以补偿由气体和/或液体经由至少一个第二开口从型腔中逸出引起的体积损失。
对于所述方法有利的是,为了增材制造冷铸模具使用有机材料,尤其是有机聚合物、蜡或塑料作为原材料,其优选具有在40℃至300℃的温度范围内的熔点或分解温度,使得冷铸模具是可塑化和/或可热分解和/或可热化学分解的。具有特别地的耐热性的材料组例如是蜡。通过使用含蜡的有机材料,可以实现冷铸模具已经从大约35℃起的软化或塑化。
有机材料如蜡和/或聚合物和/或塑料明显更简单从而更低成本地在增材制造法中,例如在3D打印中使用。塑料的耐热性是相对低的,使得由有机材料增材制造的冷铸模具塑化或甚至能通过热解和/或燃烧热分解和/或热化学分解。有利地,对于冷铸模具的结构和/或壁部,尤其是对于支撑结构、填充通道、补偿体积等,使用具有较低熔点的原材料,例如蜡作为冷铸模具的用于对型腔限界的壁部,其随后例如由聚合物或塑料增材制造,其中所述结构和/或壁部不对型腔限界或直接连接于所述型腔。以这种方式,能在冷铸模具塑化或分解时,尤其减少或甚至完全避免受热量影响而产生的应力,所述应力会造成模制件的损坏。冷铸模具的其他特性,如水溶性、颜色、透明度等也可以通过用不同的原材料增材制造,尤其是3D打印在不同区域处彼此不同地构成。有机原材料可以包含无机材料的少量添加物。例如常见的是,为塑料混入无机添加剂。有机组分的份额然而始终高于无机组分的份额。
根据一个优选的方法设计方案,混合料包括金属粉末,尤其是CrCo粉末,或陶瓷粉末,尤其是氧化铝粉末和/或氧化锆粉末,和/或玻璃陶瓷粉末,尤其是二硅酸锂粉末和粘合剂。
含粘合剂的混合料可以仅通过干燥,而在不加载压力的情况下,在冷铸模具中,尤其在硬化至生坯硬度。因此,通过使用粘合剂可以放弃从现有技术中已知的、成本高的等静压的按压。然而,相对于同样在现有技术中所描述的方法于是需要,在冷铸模具敞开时(在没有“盖”的情况下)硬化混合料,使得流体经由至少一个开口从冷铸模具的型腔中导出。粘合剂以多样性的实施方案从现有技术中已知并且大部分由有机材料,如树脂、表面活性剂或蜡构成,所述有机材料引导至相对低的熔点。
为了在进行排胶之前或在开始将粘合剂熔化之前实现将冷铸模具与混合料温柔地分离,根据一个方法变型形式冷铸模具的耐温性和/或耐热变形能力,尤其是冷铸模具的熔点和/或分解温度低于粘合剂的熔点和/或低于混合料的,尤其是金属粉末的或陶瓷粉末的烧结温度。
因此,优选地,在开始进行或完全执行冷铸模具的分解之前,混合料在冷铸模具的型腔中硬化,尤其是甚至硬化至生坯硬度。
冷铸模具的分级可以根据一个方法设计方案在混合料烧结至最终硬度之前,通过热作用在200℃至650℃的温度范围内的温度下开始进行或完全地执行。
适宜地,冷铸模具的熔点和/或分解温度为此可以低于金属粉末的或陶瓷粉末的烧结温度。
所述方法的改进方案提出,为了增材制造冷铸模具所使用的有机材料通过热作用首先在35℃至300℃的温度范围内的温度下塑化并且在200℃至650℃的温度范围内的温度下通过热解热分解和/或通过燃烧热化学分解。
为了使对型腔限界的壁部与位于其中的混合料分离变得容易,填充有混合料的冷铸模具放置在干燥柜或空调柜或烧结炉中并且设定在35℃至300℃的温度范围内的温度。在此,可以利用有机材料或塑料的材料特性。在达到冷铸模具的熔点之前,有机材料,尤其是塑料开始软化,由此冷铸模具是可塑化或可塑性变形的。通过有针对性地吹入压缩空气能将软的、可变形的冷铸模具与优选已经硬化(至生坯硬度)的混合料分离。
有利地,冷铸模具的热分解和/或热化学分解在烧结炉中执行,其中冷铸模具与位于其中的混合料一起放置在烧结炉中。
可选的方法步骤提出,混合料在真正烧结之前,尤其在650℃至1300℃的温度范围内的温度下预烧结,以便在模制件被压实至最终硬度之前去除粘合剂份额。
热分解和/或热化学分解于是可以完全地和/或在900℃至2500℃的烧结温度范围内的高温下继续,使得通过热作用可实现冷铸模具的无残留或至少几乎无残留的溶解。
根据一个方法变型形式,冷铸模具的分解在无氧条件下热地,尤其热解地执行或在氧气输送下热化学地,尤其通过燃烧执行。
在无氧条件下将冷铸模具热解分解时,将冷铸模具与包含在其中的混合料一起放置在烧结炉中,所述烧结炉可实现在真空下和/或(低氧或无氧)的保护大气下的烧结。所述方法变型形式特别适合于例如由CrCo合金制造金属的牙科模制件,以便避免模制件由于氧化而引起的损坏。
然而,尤其为了得到陶瓷的模制件,尤其是牙科模制件,根据另一方法变型形式在氧气输送下通过燃烧分解冷铸模具也是可行的。
最后,根据一个方法变型形式,冷铸模具,尤其是冷铸模具的对型腔限界的壁部可以在用混合料填充之前借助覆层剂覆层,以便避免冷铸模具和混合料之间的摩擦配合和/或材料配合的连接。
可考虑的是,冷铸模具在用混合料填充之前左右或前一刻伸入具有有机的油状液体例如石油的盆中或者替代地借助有机的油状液体例如石油进行冲洗。以这种方式能简单地且不复杂地构成在冷铸模具的对型腔限界的壁部和混合料之间的耐热的保护层,而不用闭锁第一和/或第二开口。
在牙科模制件,如牙冠、牙桥、牙植入物和/或假牙的情况下,通常需要细丝薄壁结构。刚好为了由陶瓷或金属制造牙科模制件需要高的烧结温度。为了避免模制件由于冷铸模具的热膨胀而引起的损坏,以冷铸模具的初始几何形状计,冷铸模具的线性的热膨胀有利地为最高10%,优选最高3%并且特别优选最高0.8%,其中冷铸模具的最大热膨胀,在小于或等于240℃,优选小于或等于200℃,更优选小于或等于150℃并且特别优选小于或等于100℃的温度下达到。优选地,混合料的热膨胀系数(WAK值)在考虑所使用的金属粉末、陶瓷粉末或玻璃陶瓷粉末的相应的WAK值的情况下,可以通过冷铸模具的聚电解质和粘合剂(聚合物)的份额和WAK值来调整,使得冷铸模具和混合料经受类似的或相同的热膨胀。附加地或替代地,可以通过提高粘合剂份额来提高(在生坯状态下)混合料的机械稳定性。
为了也在压力填充法中实现冷铸模具的尤其对于牙科模制件所需的尺寸精度,冷铸模具具有至少15的肖氏A硬度和/或至少10的肖氏D硬度和至少5MPa的弹性模量。对冷铸模具的型腔限界的壁部优选分别具有至少0.01mm的壁厚度。肖氏硬度是弹性体和塑料的材料特征值,并且在标准DIN EN ISO 868、DIN ISO 7619-1和ASTM D2240-00中定义。弹性模量,也称为拉伸模量或E模量,尤其根据DIN EN ISO 527-1:2019-12对塑料进行确定。
根据本发明的冷铸模具的示例性原型,适用于制造模制件,尤其是牙科模制件,根据立体光刻3D打印法被制造,具有以下物理特性:
附图说明
基于本发明的其他细节、特征、特征(子)组合、优点和作用从本发明的优选实施例的随后的说明和附图中得出。附图示出:
图1示出用于制造模制件,在此例如是牙科模制件的根据本发明的方法的示例性的流程的流程图;
图2示出冷铸模具的示意图,其型腔对应于假牙的形状;
图3示出冷铸模具的一个实施例的示意立体图,所述冷铸模具具有填充通道和补偿容积;
图4示出图3中的冷铸模具的剖面图;
图5示出具有两个填充通道的根据本发明的冷铸模具的第二实施例的示意立体图;
图6示出模制件的示意立体图,所述模制件借助根据本发明的冷铸模具被制造。
附图仅是示例性的并且仅用于理解本发明。相同的元件设有相同的附图标记,从而通常只描述一次。
具体实施方式
图1示出用于制造牙科模制件210的根据本发明的方法的示例性的流程的流程图。在此,首先制造(1)冷铸模具100。冷铸模具100借助于增材制造法,例如借助3D打印机制造,其中冷铸模具100制造为具有至少一个开口111、112。优选使用可热分解的和/或可热化学分解的塑料作为原材料150。可选地,冷铸模具100可以在其用混合料200填充之前,用覆层剂220覆层(1.1)。例如石油适合作为覆层剂220,其中冷铸模具100优选伸入具有石油的盆中。接着,将冷铸模具100用混合料200填充(2)。根据期望的模制件210,混合料200包括陶瓷或金属的粉末209,所述粉末适合用于制造牙科模制件。优选地,相应的粉末209借助于稀释剂205,例如水或有机溶剂搅拌成泥浆或糊状料,掺入有粘合剂206并且在使用之前进行预处理。混合料200经由至少一个开口111、112填入所述冷铸模具100的型腔110中。在填充期间已经可以将包含在混合料200中的流体207,尤其是稀释剂205或空气夹杂物208经由至少一个开口111、112逸出。在填充之后,将混合料200在冷铸模具100内部,更准确地说在其型腔110中硬化或固化(3)。为了加速硬化或固化将冷铸模具100例如放置到干燥柜或空调箱中,以设定环境的期望的空气湿度,并且加载热量230,使得进行混合料200的液态的组成部分的更快速的干燥或挥发。在此,流体207、稀释剂205或空气夹杂物208还可以经由至少一个开口111、112逸出。为了制造陶瓷的或金属的牙科模制件210,使冷铸模具100中的硬化优选直至生坯硬度。生坯的稳定性能通过所使用的粘合剂206实现。
在硬化或固化之后,冷铸模具100与位于其中的、被硬化的混合料200一起在烧结炉中在温度处于35℃至300℃的范围内时优选首先逸出并且例如可以通过吹入压缩空气“鼓风”并且与混合料200分离。
适宜地,将冷铸模具100热分解或热化学分解(4),随后或同时将混合料200硬化至最终硬度。为此,冷铸模具100在没有氧气的情况下的热分解或热解或在具有氧气情况下的热化学分解或燃烧在烧结炉中在温度处于200℃至650℃的温度范围内开始进行,其中原材料150完全地或近似完全地溶解。在温度处于650℃至1300℃的温度范围内时可以可选地预烧结(4.1)混合料200,其中粘合剂206挥发。在最终的最终烧结或致密烧结(5)时,混合料200在温度处于900℃至2500℃的温度范围内时被压实至最终硬度,并且可以作为制成的牙科模制件210从烧结炉中取出。可能的尚未完全分解的冷铸模具100的残余物也在预烧结或最终烧结时分解。
图2示出本发明的示例性的实施方式,其中冷铸模具100具有型腔110,所述型腔对应于牙科模制件210的几何形状。示意性表明地,在示图中还有3D打印机300的压力喷嘴310,借助于所述压力喷嘴由原材料150一件式地增材制造冷铸模具100。冷铸模具100包括第一开口111,所述第一开口经由补偿容积131以传导流体的方式连接于填充通道130。经由填充通道130用填充机构400,在此示例性为注射器420用混合料200填充型腔110。包含在混合料200中的流体207或在填充时产生的空气夹杂物208经由多个第二开口112从型腔110导出。第二开口112在此构成为位于外部的壁部121的毛细管或孔进而不可用肉眼识别。通过多个第二开口112产生多孔的或吸湿性的面,所述面将包含在混合料200中的流体207或湿气从型腔中传导到位于外部的环境中。
图3和4分别以示意立体图或以剖面图示出冷铸模具100的实施例。冷铸模具100在此示例性地以检查体的形式构成,所述检查体的型腔110具有对于牙科模制件210典型的几何特性,所述几何特性造成模制件210在0.30mm至10mm的范围内的壁厚度。冷铸模具100的型腔110通过冷铸模具100的位于外部的壁部121以及位于内部的壁部122限界,使得制成的模制件210,例如牙冠具有位于内部的空腔211(参见图6),所述空腔例如对应于基台的形状,由此能将牙冠套装到基台上。位于内部的壁部122为此构成柱形的或截锥形的形状。第一开口111通入型腔110中,所述第一开口贯穿位于外部且相对于牙科模制件210咬合的壁部121。经由第一开口111将型腔110用混合料200填充。位于内部的壁部122用多个第二开口112贯穿,所述第二开口例如可实现在填充期间已经使包含在混合料200中的流体205、207和/或空气夹杂物208逸出。在填充之后,可以将流体205、207、208可选地附加地经由第一开口111排出。多个第二开口112可以,如在此示例性示出那样筛状贯穿型腔110的内侧表面。替代地,多个第二开口112可以孔和/或毛细管形式构成并且形成多孔的和/或吸湿性的面。
在第一开口111上以传导流体的方式连接填充通道130,所述填充通道具有补偿容积131。在填充通道130处可以将填充机构400,例如注射器420,尤其是低压注射器(参见图2)或输入管路,如软管410连接,以便使用混合料200填充型腔110变得容易。补偿容积131用作为一种混合料200的储存器,使得通过第二开口112逸出的流体205、207、208借助于储备在补偿容积131中的混合料200补偿。冷铸模具100在示出的实施例中与填充通道130和补偿容积131一件式地制造。
在图5中示出根据本发明的冷铸模具100的第二实施例的示意立体图。冷铸模具100对应于图1和2中示出的第一实施例,除了填充通道130构成为不具有(可选的)补偿容积131并且通道式的第二开口112一件式地通入咬合的、位于外部的壁部121中。填充通道130可以可选地一件式地或也作为冷铸模具100的附加部分实现并且以其第一开口111通入型腔110中。在本变型方式中,第一开口111同中心地贯穿第二开口112。需要时,单独的补偿容积131,尤其是作为填充机构400的组成部分连接于填充通道130。
硬化至对于牙科模制件210所需的最终硬度的混合料200从图6中得到,所述模制件210借助构成为检查体的冷铸模具100被制造。模制件210具有在0.3mm至10mm的范围内的壁厚度。模制件210的下部的、顶端的部段构成为具有凹口211,所述凹口的形状对应于用于套装牙科模制件210的基台,例如冠的形状。通过多个第二开口112,凹口211的指向内的壁部设有粒结状的表面212,所述第二开口以筛状结构贯穿冷铸模具100的位于内部的壁部122(参见图4)。粒结状的表面212改善牙科模制件210,例如牙冠以及例如基台之间的支承。
附图标记列表
100 冷铸模具
110 型腔或工具模具
111 第一开口
112 第二开口
120 壁部
121 位于外部的壁部
122 位于内部的壁部
130 填充通道
131 补偿容积
140 支撑结构
150 原材料
200 混合料
205 稀释剂
206 粘合剂
207 流体
208 空气夹杂物
209 粉末
210 模制件
211 凹口
220 覆层剂
230 热量/空气湿气
231 光
300 3D打印机
310 压力喷嘴
400 填充机构
420 注射器,尤其是低压注射器
方法步骤:
1 制造冷铸模具
1.1 对冷铸模具覆层
2 用混合料填充冷铸模具
3 将冷铸模具中的混合料硬化和/或固化
4 将冷铸模具热分解或热化学分解
4.1 预烧结
5 烧结/最终烧结
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种用于通过使用具有几何形状方面对应于模制件,尤其是牙科模制件(210)的型腔(110)的冷铸模具(100)和至少一个通入所述型腔(110)中的开口(111、112)来制造模制件(210)的方法,所述模制件尤其是由能烧结的混合料(200)构成的牙科模制件(210),所述方法具有以下方法步骤:
(1)借助于增材制造法,尤其是3D打印法,通过使用3D打印机(300)由原材料(150)制造冷铸模具(100),其中所述型腔(110)尤其基于病人口腔空间模型的数字数据记录创建;
(2)用能烧结的混合料(200)经由所述至少一个开口(111、112)填充所述冷铸模具(100)的型腔(110);
(3)使所述冷铸模具(100)的型腔(110)中的所述能烧结的混合料(200)硬化和/或固化,
其中,尤其在步骤(2)和(3)期间,含在和/或包括在所述能烧结的混合料(200)中的气体和/或液体经由所述至少一个开口(111、112)从所述型腔(110)中导出;
(4)在温度处于200℃至2500℃的温度范围内时,将冷铸模具(100)热分解和/或热化学分解;
(5)在温度处于900℃至2500℃的温度范围内时,将所述能烧结的混合料(200)烧结至最终硬度,直至得到模制件(210),尤其是牙科模制件(210),如假牙。
2.根据权利要求1所述的方法,
其特征在于,
所述混合料(200)作为浆状和/或糊状料存在并且包括稀释剂(205),尤其是水,其中所述混合料(200)在所述冷铸模具(100)的型腔(110)中通过干燥硬化和/或固化并且将所述混合料(200)的液体份额和/或湿气份额借助于所述至少一个开口(111、112)从所述冷铸模具(100)中导出,尤其是提取所述混合料(200)。
3.根据权利要求1或2所述的方法,
其特征在于,
所述冷铸模具(100)增材式制造为具有至少一个第一开口(111)并且具有至少一个第二开口(112),其中所述第一开口通入所述型腔(110)中和/或从所述型腔(110)中引导出,并且所述第二开口通入所述型腔(110)中和或从所述型腔(110)中引导出,其中经由第一开口(111)填充所述冷铸模具(100)的型腔(110)并且含在和/或包括在能烧结的混合料(200)中的气体,尤其是空气夹杂物(208),和/或液体,尤其是稀释剂(205)经由所述第二开口(112)从所述型腔(110)中导出。
4.根据上述权利要求中任一项所述的方法,
其特征在于,
所述冷铸模具(100)的对所述型腔(110)限界的至少一个壁部(120)增材式制造为完全地或局部地具有多个通入所述型腔(110)中的和/或从所述型腔(110)中引导出的贯穿所述壁部(120)的第二开口(112),所述第二开口用于将气体,尤其是空气夹杂物(208)和/或液体,尤其是稀释剂(205)导出。
5.根据上述权利要求中任一项所述的方法,
其特征在于,
通过热量作用使所述冷铸模具(100)的型腔(110)中的所述混合料(200)硬化和/或固化,其中填充有所述混合料(200)的冷铸模具(100)放置在干燥柜、空调箱或烧结炉中并且设定在30℃至120℃的温度范围内的温度,和/或在1%至50%的范围内的空气湿度。
6.根据上述权利要求中任一项所述的方法,
其特征在于,
尤其基于病人口腔的空间模型的、用于所述冷铸模具(100)的型腔(110)的几何形状方面的设计方案的数字的数据记录包括所述混合料(200)的取决于烧结和/或硬化的容积收缩。
7.根据上述权利要求中任一项所述的方法,
其特征在于,
为了增材制造所述冷铸模具(100)使用有机材料,尤其是有机聚合物和/或蜡和/或塑料作为原材料(150),其优选具有40℃至300℃的温度范围内的熔点或分解温度,使得所述冷铸模具(100)能够塑化和/或能够热分解或能够热化学分解。
8.根据上述权利要求中任一项所述的方法,
其特征在于,
所述混合料(200)包括金属粉末(209),尤其是CrCo粉末,或陶瓷粉末(209),尤其是氧化铝粉末和/或氧化锆粉末,和/或玻璃陶瓷粉末,尤其是二硅酸锂粉末和粘合剂(206)。
9.根据权利要求8所述的方法,
其特征在于,
所述冷铸模具(100)的熔点和/或分解温度低于所述粘合剂(206)的熔点或分解温度。
10.根据上述权利要求中任一项所述的方法,
其特征在于,
在开始进行或完全地执行所述冷铸模具(100)的分解之前,所述混合料(200)在所述冷铸模具(100)的型腔(110)中硬化至生坯硬度。
11.根据上述权利要求中任一项所述的方法,
其特征在于,
在将所述混合料(200)烧结至最终硬度之前,通过在200℃至650℃的温度范围内的温度下的热量作用开始进行或完全地执行所述冷铸模具(100)的分解。
12.根据上述权利要求中任一项所述的方法,
其特征在于,
所述冷铸模具(100)的熔点和/或分解温度低于所述混合料(200),尤其是所述金属粉末(209)或陶瓷粉末(209)的烧结温度。
13.根据上述权利要求中任一项所述的方法,
其特征在于,
所述冷铸模具(100)的热分解和/或热化学分解在烧结炉中执行,其中所述冷铸模型(100)与位于其中的混合料(200)一起放置在所述烧结炉中。
14.根据上述权利要求中任一项所述的方法,
其特征在于,
所述冷铸模具(100)的分解在无氧条件下热学地,尤其是热解地执行或在氧气输送下热化学地,尤其是通过燃烧执行。
15.根据上述权利要求中任一项所述的方法,
其特征在于,
将所述冷铸模具(100),尤其是所述冷铸模具(100)的对所述型腔(110)限界的壁部(120),在用所述混合料(200)填充之前借助覆层剂(220)覆层,以便避免在所述冷铸模具(100)和所述混合料(200)之间的摩擦配合和/或材料配合的连接。
Claims (15)
1.一种用于通过使用具有几何形状方面对应于模制件,尤其是牙科模制件(210)的型腔(110)的冷铸模具(100)和至少一个通入所述型腔(110)中的开口(111、112)来制造模制件(210)的方法,所述模制件尤其是由能烧结的混合料(200)构成的牙科模制件(210),所述方法具有以下方法步骤:
(1)借助于增材制造法,尤其是3D打印法,通过使用3D打印机(300)由原材料(150)制造冷铸模具(100),其中所述型腔(110)基于病人口腔空间模型的数字数据记录创建;
(2)用能烧结的混合料(200)经由所述至少一个开口(111、112)填充所述冷铸模具(100)的型腔(110);
(3)使所述冷铸模具(100)的型腔(110)中的所述能烧结的混合料(200)硬化和/或固化,
其中,尤其在步骤(2)和(3)期间,含在和/或包括在所述能烧结的混合料(200)中的气体和/或液体经由所述至少一个开口(111、112)从所述型腔(110)中导出;
(4)在温度处于200℃至2500℃的温度范围内时,将冷铸模具(100)热分解和/或热化学分解;
(5)在温度处于900℃至2500℃的温度范围内时,将所述能烧结的混合料(200)烧结至最终硬度,直至得到模制件(210),尤其是牙科模制件(210),如假牙。
2.根据权利要求1所述的方法,
其特征在于,
所述混合料(200)作为浆状和/或糊状料存在并且包括稀释剂(205),尤其是水,其中所述混合料(200)在所述冷铸模具(100)的型腔(110)中通过干燥硬化和/或固化并且将所述混合料(200)的液体份额和/或湿气份额借助于所述至少一个开口(111、112)从所述冷铸模具(100)中导出,尤其是提取所述混合料(200)。
3.根据权利要求1或2所述的方法,
其特征在于,
所述冷铸模具(100)增材式制造为具有至少一个第一开口(111)并且具有至少一个第二开口(112),其中所述第一开口通入所述型腔(110)中和/或从所述型腔(110)中引导出,并且所述第二开口通入所述型腔(110)中和或从所述型腔(110)中引导出,其中经由第一开口(111)填充所述冷铸模具(100)的型腔(110)并且含在和/或包括在能烧结的混合料(200)中的气体,尤其是空气夹杂物(208),和/或液体,尤其是稀释剂(205)经由所述第二开口(112)从所述型腔(110)中导出。
4.根据上述权利要求中任一项所述的方法,
其特征在于,
所述冷铸模具(100)的对所述型腔(110)限界的至少一个壁部(120)增材式制造为完全地或局部地具有多个通入所述型腔(110)中的和/或从所述型腔(110)中引导出的贯穿所述壁部(120)的第二开口(112),所述第二开口用于将气体,尤其是空气夹杂物(208)和/或液体,尤其是稀释剂(205)导出。
5.根据上述权利要求中任一项所述的方法,
其特征在于,
通过热量作用使所述冷铸模具(100)的型腔(110)中的所述混合料(200)硬化和/或固化,其中填充有所述混合料(200)的冷铸模具(100)放置在干燥柜、空调箱或烧结炉中并且设定在30℃至120℃的温度范围内的温度,和/或在1%至50%的范围内的空气湿度。
6.根据上述权利要求中任一项所述的方法,
其特征在于,
基于病人口腔的空间模型的、用于所述冷铸模具(100)的型腔(110)的几何形状方面的设计方案的数字的数据记录包括所述混合料(200)的取决于烧结和/或硬化的容积收缩。
7.根据上述权利要求中任一项所述的方法,
其特征在于,
为了增材制造所述冷铸模具(100)使用有机材料,尤其是有机聚合物和/或蜡和/或塑料作为原材料(150),其优选具有40℃至300℃的温度范围内的熔点或分解温度,使得所述冷铸模具(100)能够塑化和/或能够热分解或能够热化学分解。
8.根据上述权利要求中任一项所述的方法,
其特征在于,
所述混合料(200)包括金属粉末(209),尤其是CrCo粉末,或陶瓷粉末(209),尤其是氧化铝粉末和/或氧化锆粉末,和/或玻璃陶瓷粉末,尤其是二硅酸锂粉末和粘合剂(206)。
9.根据权利要求10所述的方法,
其特征在于,
所述冷铸模具(100)的熔点和/或分解温度低于所述粘合剂(206)的熔点或分解温度。
10.根据上述权利要求中任一项所述的方法,
其特征在于,
在开始进行或完全地执行所述冷铸模具(100)的分解之前,所述混合料(200)在所述冷铸模具(100)的型腔(110)中硬化至生坯硬度。
11.根据上述权利要求中任一项所述的方法,
其特征在于,
在将所述混合料(200)烧结至最终硬度之前,通过在200℃至650℃的温度范围内的温度下的热量作用开始进行或完全地执行所述冷铸模具(100)的分解。
12.根据上述权利要求中任一项所述的方法,
其特征在于,
所述冷铸模具(100)的熔点和/或分解温度低于所述混合料(200),尤其是所述金属粉末(209)或陶瓷粉末(209)的烧结温度。
13.根据上述权利要求中任一项所述的方法,
其特征在于,
所述冷铸模具(100)的热分解和/或热化学分解在烧结炉中执行,其中所述冷铸模型(100)与位于其中的混合料(200)一起放置在所述烧结炉中。
14.根据上述权利要求中任一项所述的方法,
其特征在于,
所述冷铸模具(100)的分解在无氧条件下热学地,尤其是热解地执行或在氧气输送下热化学地,尤其是通过燃烧执行。
15.根据上述权利要求中任一项所述的方法,
其特征在于,
将所述冷铸模具(100),尤其是所述冷铸模具(100)的对所述型腔(110)限界的壁部(120),在用所述混合料(200)填充之前借助覆层剂(220)覆层,以便避免在所述冷铸模具(100)和所述混合料(200)之间的摩擦配合和/或材料配合的连接。
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