DE10037531A1 - Vorrichtung zur Herstellung von dentalen Werkstücken - Google Patents

Abstract

Zur automatisierten Herstellung von dentalen Werkstücken dient eine Vorrichtung, bei der ein Rohling 13 in einen im wesentlichen plattenförmigen Tragkörper 10 eingesetzt ist, der so bemessen ist, daß ihn der Rohling 13 in keiner Richtung überragt. Der Rohling 13 ist nur an zwei einander gegenüberliegenden Flächen mit entsprechenden Innenwänden einer in dem Tragkörper 10 vorgesehenen Ausnehmung 12 verbunden, während zwischen den anderen Innenwänden der Ausnehmung 12 und den entsprechenden Seiten des Rohlings 13 ein Zwischenraum belassen ist. Infolge dieser Gestaltung werden Spannungen und dadurch verursachte Mikrorisse im Rohlingsmaterial vermieden. Die Zwischenräume sind auch insofern günstig, als der Rohling 13 für die seitliche Bearbeitung durch das Fräswerkzeug unmittelbar zugänglich wird.

Description

Zahnersatzteile, wie Kronen, Brücken oder Implantate, und sonstige dentale Werkstücke werden üblicherweise so hergestellt, daß die gewünsch­ te Form des Werkstücks von einem entsprechenden Modell optisch oder mechanisch abgetastet und die dabei gewonnenen Daten zur Erzeugung von Fräsbahnen verwendet werden. Anhand dieser Fräsbahnen wird dann aus einem Rohling das dentale Werkstück in einer Fräs- oder sonstigen geeigneten Bearbeitungsmaschine hergestellt.

Aus EP 0 759 728 B 1 ist eine Vorrichtung bekannt, bei der der zur Herstellung einer Dentalprothese bestimmte Rohling in einen Ring aus Metall, Keramik oder hartem Kunststoff eingebettet wird. Der Rohling ist dort aus Kostengründen so bemessen, daß bei der Bearbeitung möglichst wenig Abfall an teurem Rohlingswerkstoff entsteht. Der generell zylindri­ sche Rohling wird dabei in den Ring mittels eines Dentalklebers allseitig eingebettet und mit dem Ring in einen Tragkörper eingesetzt, der seiner­ seits in die Bearbeitungsmaschine eingespannt wird.

Es hat sich gezeigt, daß die allseitige Verklebung - insbesondere bei größeren Rohlingen zur Herstellung von Brücken - zu Spannungsrissen beim Fräsen führt, die im Rohling nicht ohne weiteres zu erkennen sind. Diese Risse können quer zur Längsachse durch den gesamten Rohling füh­ ren und das Werkstück damit unbrauchbar machen.

Der Effekt tritt auf, wenn nach dem Fräsen der Oberseite die Unter­ seite freigelegt wird und diese beiden Ebenen einander treffen. Da die Festigkeit des üblicherweise verwendeten Materials in Rohzustand nur ca. 20 bis 30 MPa beträgt und die der gewöhnlich benutzten Epoxidkleber im gleichen Bereich liegt, wirken auf einen rundum eingeklebten Rohling Kräf­ te in einem biaxialen Spannungsfeld, die je nach Klebefläche mehrere 100 N betragen können. Die beim Fräsen auftretenden Kerbwirkungen verstärken diesen Effekt, so daß die Festigkeit des Rohlingsmaterials überschritten wird und es zum Bruch quer zur Längsrichtung kommt.

Eine weitere Schwierigkeit bei der bekannten Vorrichtung besteht darin, daß bei der Verklebung an den zueinander parallelen Zylinderflächen von Rohling und Ring der Klebstoff unvermeidbar verläuft und an die zu be­ arbeitenden Flächenteile des Rohlings und damit an den Fräskopf gelangt; dadurch wird der Fräskopf verunreinigt und die Genauigkeit der Fräsung beeinträchtigt.

Diese Schwierigkeiten bestehen auch bei der aus DE 298 15 486 U1 bekannten, dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entsprechenden Vorrichtung, sofern der Rohling dort allseitig in die zentrische Öffnung des plattenförmi­ gen Tragkörpers eingeklebt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Her­ stellung von dentalen Werkstücken anzugeben, die eine bessere Bearbei­ tung des Rohlings ermöglicht.

Die Lösung dieser Aufgabe ist in Anspruch 1 gekennzeichnet. Durch die nur teilweise Verbindung zwischen Rohling und Tragkörper werden die beschriebenen Spannungen und Mikrorisse weitgehend vermieden. Überra­ schend hat sich herausgestellt, daß die oben erläuterten Brüche nur in einem bei Rundum-Verklebung vorhandenen biaxialen Spannungsfeld auf­ treten.

Bei dem nach Anspruch 2 vorgesehenen Zwischenraum zwischen Rohling und der ihn umgebenden Ausnehmung im Tragkörper ergibt sich der Vorteil, daß der Rohling vom Werkzeug der Bearbeitungsmaschine seit­ lich angefahren werden kann. In diesem Zwischenraum kann der Fräskopf seine Arbeit unmittelbar beginnen, ohne zunächst bohrend in das Material eindringen zu müssen, wie das bei Stand der Technik der Fall ist. Da eine Bohrbearbeitung den Fräser überverhältnismäßig beansprucht und ver­ schleißt, wird seine Standzeit durch die Maßnahme des Anspruchs 2 wesentlich erhöht. Darüberhinaus ist der Fräsvorgang schneller beendet, da langsame Eintauchbewegungen in das Rohlingsmaterial vermieden oder mindestens reduziert werden.

Die Ausgestaltungen der Erfindung nach den Ansprüchen 3 bis 7 ver­ bessern die freie seitliche Zugänglichkeit des Rohlings.

Gemäß Anspruch 8 kann die Verbindung zwischen Rohling und Trag­ körper in einer Einbettung, Verklebung oder formschlüssigen mechanischen Halterung bestehen. Im Falle der Verklebung ist die Maßnahme des Anspruchs 9 von Vorteil, weil sie die Möglichkeit einer Verschmutzung des Werkzeugs durch den Klebstoff weitgehend beseitigt.

Die Maßnahme des Anspruchs 10 bedeutet einen wirksamen Schutz des Rohlings gegen mechanische Einflüsse. Da der Tragkörper allein die äußere Form der aus Rohling und Tragkörper gebildeten Einheit bestimmt, läßt er sich ohne Beschränkung so gestalten, daß er unabhängig von der genauen Rohlingsform mit weiteren Einheiten gestapelt werden kann und ein automatisches Beschicken, Entnehmen und Wenden im Zuge einer auto­ matischen Fertigung gestattet.

In der Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 11 bietet der Tragkörper genügend Platz zum Anbringen einer Codierung, wobei die Bearbeitungsmaschine so gesteuert werden kann, daß sie anhand des abge­ tasteten Codes automatisch den für den in dem Tragkörper enthaltenen Rohling richtigen Bearbeitungsvorgang mit dem richtigen Werkzeug durch­ führt, beispielsweise den generierten Fräsbahnen folgt, oder bei fehlender Übereinstimmung den Bearbeitungsvorgang unterdrückt.

Nach Anspruch 12 kann der Code durch die Bearbeitungsmaschine, beispielsweise durch den Fräser, verändert oder auch entfernt werden. Dies hat den Vorteil, daß eine versehentliche doppelte Bearbeitung des gleichen Rohlings verhindert wird. Gleichzeitig läßt sich sicherstellen, daß nur Origi­ nal-Rohlinge, wie sie vom Hersteller samt Tragkörper geliefert werden, be­ arbeitet werden können, während etwa benutzte, erneut mit Rohlingen be­ stückte Tragkörper abgewiesen werden.

Die nach Anspruch 13 vorgesehene Plattenform des Tragkörpers ist für die automatische Handhabung und Stapelung besonders günstig.

Die Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 14 gewährleistet die ordnungsgemäße Orientierung des Tragkörpers samt Rohling in der Bear­ beitungsmaschine.

Das Merkmal des Anspruchs 15 ist vom Standpunkt der Material- und Herstellkosten für den Tragkörper von Interesse.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigen

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Tragkörper;

Fig. 2 bis 4 Varianten des Tragkörpers nach Fig. 1 in schemati­ schen Darstellungen;

Fig. 5 eine Draufsicht auf einen Tragkörper gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel;

Fig. 6 einen Schnitt durch den Tragkörper gemäß der Linie VI-VI in Fig. 5;

Fig. 7 eine Draufsicht auf eine Variante des Tragkörpers nach Fig. 5; und

Fig. 8 einen Schnitt durch den Tragkörper gemäß Linie VIII-VIII in Fig. 7.

Der in Fig. 1 gezeigte, als Kunststoff-Spritzteil hergestellte Tragkör­ per 10 ist im wesentlichen plattenförmig mit planparallelen rechteckigen Flächen und gegenüber deren Seiten geringerer Höhe. Ein Eckbereich 11 ist abgeschrägt, um die Orientierung des Tragkörpers 10 feststellen zu können. Eine mittige rechteckige Ausnehmung 12 dient zur Aufnahme eines in diesem Ausführungsbeispiel zylindrischen Rohlings 13 für dentale Werk­ stücke. Der Rohling 13 ist an zwei einander gegenüberliegenden Flächen mit den entsprechenden Wänden der Ausnehmung 12 verklebt.

Zwischen den beiden anderen Wänden der Ausnehmung 12 und den ihnen zugewandten Stirnflächen des Rohlings 13 besteht ein Zwischenraum, in den der Fräskopf zu Beginn des Bearbeitungsvorgangs eingeführt werden kann.

An seiner Außenseite ist der Tragkörper 10 mit einem umlaufenden Wulst 14 versehen, der zum Einschieben in Führungsnuten der Bearbei­ tungsmaschine dient.

Die größte Dicke hat der Tragkörper 10 im Bereich seiner äußeren Umfangswand 15. Diese Dicke ist so bemessen, daß sie die Abmessung des Rohlings 13 überragt, so daß dieser in sämtlichen Richtungen gegen mecha­ nische Beschädigung geschützt ist.

Die Umfangswand 15 trägt einen Strichcode 16, der unmittelbar oder auf einen aufgeklebten Streifen aufgedruckt oder in das Material des Trag­ körpers 10 eingeformt sein kann. Der Strichcode 16 dient zur Identifizie­ rung von Material, Abmessungen und/oder sonstigen Eigenschaften des in dem Tragkörper 10 enthaltenen Rohlings 13.

In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 sind die mit den Wänden der Ausnehmung 12 verklebten Flächen des Rohlings 13 zylindrisch. Dies bewirkt, daß der Klebstoff die vom Fräskopf zu bearbeitenden Flächen nicht oder kaum erreichen kann. Die gleiche Wirkung wird erzielt, wenn die Kle­ beflächen des Rohling plan und am Übergang zu den nach oben und unten freiliegenden Flächen abgeschrägt. Die sich bei dieser Gestaltung ergeben­ den definierten rechteckigen Verbindungszonen sind im Hinblick auf eine Verringerung der eingangs erläuterten Spannungsrisse vorteilhaft.

Anstelle der in Fig. 1 gezeigten rein rechteckigen Gestalt kann die Ausnehmung auch eine der in Fig. 2 bis 4 gezeigten Formen haben. In diesen Fällen weisen die einander gegenüberliegenden längeren Flächen der Ausnehmung 22, 32, 42 jeweils einen erweiterten Bereich 27, 37, 47 auf, in dem der Rohling 23, 33, 43 befestigt ist. In den übrigen Bereichen 28, 38, 48 der Ausnehmung 22, 32, 42 liegt der Rohling 23, 33, 43 mit entsprechendem Abstand von den Wänden der jeweiligen Ausnehmung 22, 32, 42 frei und ist somit für das Bearbeitungswerkzeug gut zugänglich.

Die Gestaltungen nach Fig. 2 bis 4 eignen sich auch für eine kleb­ stoff-freie Halterung, etwa durch mechanischen Formschluß. Besonders gut ist dieser bei der Gestaltung nach Fig. 4, bei der der Rohling 43 an zwei ge­ genüberliegenden Flächen pilzförmige Ansätze 49 zum Eingriff in die kom­ plementär geformten erweiterten Bereiche 47 der Ausnehmung 42 aufweist. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 und 6 ist der Tragkörper 50 U-förmig gestaltet, so daß die Ausnehmung 52 an einer Seite nach außen offen ist. Der (nicht gezeigte) in diesem Fall zylindrisch angenommene Roh­ ling wird zwischen den Schenkeln 53 der U-Form befestigt, beispielsweise eingeklebt. Zur Positionierung und zusätzlichen Halterung sind an den In­ nenwänden 54 der Schenkel 53 etwa halbzylindrische Leisten 55 vorgese­ hen, in die der Rohling eingelegt wird.

Die gezeigte U-Form verleiht dem Tragkörper 50 trotz seiner insge­ samt weitgehend starren Beschaffenheit eine gewisse Flexibilität, die so­ wohl für das Einlegen und Herausnehmen des Tragkörpers als auch im Hinblick auf die Vermeidung von unerwünschten Spannungen am Rohling günstig ist.

Falls wegen der U-Form an der bei Zuführung zur Bearbeitungsma­ schine vorderen Fläche der Umfangswand kein Platz für eine Codierung ist, kann diese an einem separaten (nicht gezeigten) Trägerstreifen vorgesehen sein, der die offene Seite der U-Form überbrückend an dem Tragkörper 50 angebracht wird, ohne dessen mechanische oder sonstigen Eigenschaften zu verändern.

Die Variante nach Fig. 7 und 8 unterscheidet sich von der Gestal­ tung nach Fig. 5 und 6 dadurch, daß die stirnseitigen Enden des wiederum zylindrisch angenommenen (nicht gezeigten) Rohlings in kreisrunde Vertie­ fungen 65 eingreifen, die in den Innenwänden 64 der Schenkel 63 des im übrigen gleich gestalteten Tragkörpers 60 vorgesehen sind. In diesem Fall läßt sich der Rohling ohne Klebstoff oder sonstige Verbindungsmittel allein durch den formschlüssigen Eingriff seiner Enden in die Vertiefungen 65 sicher und genau positioniert in dem Tragkörper 60 halten.

Bezugszeichenliste

10

Tragkörper

11

Eckbereich

12

Ausnehmung

13

Rohling

14

Wulst

15

Umfangswand

16

Strichcode

22

Ausnehmung

23

Rohling

27

erweiterte Bereiche

28

Abstandsbereiche

32

Ausnehmung

33

Rohling

37

erweiterte Bereiche

38

Abstandsbereiche

42

Ausnehmung

43

Rohling

47

erweiterte Bereiche

48

Abstandsbereiche

49

Ansätze

50

Tragkörper

52

Ausnehmung

53

Schenkel

54

Innenwände

55

Leisten

60

Tragkörper

63

Schenkel

64

Innenwände

65

Vertiefungen

Claims (15)

1. Vorrichtung zur Herstellung dentaler Werkstücke mit einem Rohling (13) und einem Tragkörper (10; 50; 60), der eine den Rohling (13; 23; 33; 43) mindestens teilweise umgebende Ausnehmung (12; 22; 32; 42; 52) aufweist und mit seiner Außenseite in eine Bearbeitungsmaschine einspannbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohling (13) nur mit einem Teil der Ausnehmung (12; 22; 32; 42; 52) verbunden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Roh­ ling (13; 23; 33; 43) in Abstand von dem nicht mit ihm verbundenen Teil der Ausnehmung (12; 22; 32; 42; 52) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohling (13; 23; 33; 43) an zwei einander gegenüberliegenden Seiten mit dem Tragkörper (10; 50; 60) verbunden ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragkörper (50; 60) generell U-förmig gestaltet und der Rohling mit den Schenkeln (53; 63) der U-Form verbunden ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß an den Schenkeln (53; 63) des Tragkörpers (50; 60) Halterungen (55; 65) zur Auf­ nahme gegenüberliegender Endes des Rohlings angeformt sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hal­ terungen als Vorsprünge (55) an den Innenwänden oder Vertiefungen (65) in den Innenwänden der Schenkel (53; 63) ausgebildet sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ausnehmung (22; 32; 42) einander gegenüberliegende erweiterte Bereiche (27; 37; 47), mit denen der Rohling (23; 33; 43) verbunden ist, sowie weitere von dem Rohling (23; 33; 43) in Abstand ange­ ordnete Bereiche (28; 38; 48) aufweist.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen Tragkörper (10; 50; 60) und Rohling (13; 23; 33; 43) in einer Klebung, Einbettung oder formschlüssigen Halterung besteht.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kle­ beflächen des Rohlings (13) am Übergang zu den freiliegenden Seiten­ flächen gewölbt oder abgeschrägt sind.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragkörper (10; 50; 60) so bemessen ist, daß ihn der Rohling (13; 23; 33; 43) in keiner Richtung überragt.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragkörper (10; 50; 60) einen auf den Rohling (13; 23; 33; 43) bezogenen Code (16) trägt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Code (16) von der Bearbeitungsmaschine veränderbar ist.

13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragkörper (10; 50; 60) im wesentlichen die Form einer Platte hat, deren parallele große Flächen senkrecht zu den mit dem Rohling (13; 23; 33; 43) verbundenen Flächen stehen.

14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenseite (15) des Tragkörpers (10; 50; 60) nicht- symmetrisch geformt ist.

15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragkörper (10; 50; 60) ein Kunststoff-Spritzteil ist.