DE102006004433B4

DE102006004433B4 - Pressofen

Info

Publication number: DE102006004433B4
Application number: DE200610004433
Authority: DE
Inventors: Dr. Miller Stephan
Original assignee: DEKEMA Dental Keramikoefen GmbH
Current assignee: DEKEMA Dental Keramikoefen GmbH
Priority date: 2006-01-31
Filing date: 2006-01-31
Publication date: 2013-04-18
Anticipated expiration: 2026-02-01
Also published as: DE102006004433C5; DE102006004433A1

Abstract

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Objekten zum Zahnersatz oder Zahnteilersatz aus einem Metall, einer Metalllegierung, Zirkonium oder einer Zirkoniumverbindung, bei welchem das Material für das Objekt erwärmt und mit einem Presswerkzeug, insbesondere einem Stempel, in einem von der Form her dem gewünschten Zahnersatz oder Zahnteilersatz entsprechenden Formraum gepresst wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Objekten zum Zahnersatz oder Zahnteilersatz aus Metall, einer Metalllegierung, Zirkonium oder einer Zirkoniumverbindung.
Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung einen Pressofen zur Durchführung eines solchen Verfahrens.
Zahnersatz und Zahnteilersatz aus Metallen oder Metalllegierungen werden bisher so hergestellt, dass das flüssige Material in einen Formeinsatz gegossen und dann durch die in einer Zentrifuge auftretenden Fliehkräfte in den dem gewünschten Zahnersatz entsprechenden Formraum gedrückt wird. Die hierzu geeigneten Zentrifugen sind jedoch sehr teuer in der Anschaffung.
Zahnersatz aus Zirkonium oder einer Zirkoniumverbindung wird zumeist aus einem industriell gefertigten Rohling herausgearbeitet und anschließend gesintert, wobei allerdings das ungesinterte Werkstück etwas vergrößert hergestellt werden muss, da es beim nachfolgenden Sintern schrumpft. Weiterhin kann Zahnersatz auch in der Originalgröße aus gehärtetem Material gefräst werden.
Ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Pressofen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 10 sind aus EP 1 584 881 A2 bekannt. Ein Pressofen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 21 ist in DE 103 24 404 A1 offenbart. Weitere Verfahren und/oder Pressöfen zum Herstellen von Objekten zum Zahnersatz sind in EP 1 005 841 A1 , DE 198 44 136 B4 , DE 34 47 672 A1 und EP 0 231 773 A1 beschrieben.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zu schaffen, mit dem auf kostengünstige Weise Objekte zum Zahnersatz oder Zahnteilersatz aus Metall, Metalllegierungen, Zirkonium oder Zirkoniumverbindungen hergestellt werden können. Ferner soll als weitere Aufgabe ein Pressofen zur Durchführung eines solchen Verfahrens angegeben werden.
Die erste Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Zur Herstellung von Objekten zum Zahnersatz oder Zahnteilersatz aus einem Metall, einer Metalllegierung, Zirkonium oder einer Zirkoniumverbindung wird das Material für das Objekt erwärmt und mit einem Presswerkzeug, insbesondere einem Pressstempel, in einen von der Form her dem gewünschten Zahnersatz oder Zahnteilersatz entsprechenden Formraum gepresst.
Durch das Pressen wird bewirkt, dass die Schmelze den Formraum vollständig ausfüllt, ohne dass Blasen oder Lufteinschlüsse entstehen. Dabei handelt es sich um ein einfaches Verfahren, dass nur eine geringe Zahl an einzelnen Schritten und Handreichungen durch die ausführende Person umfasst. Es stellt eine kostengünstige Möglichkeit zur Herstellung von besagtem Zahnersatz dar, da sich dadurch der Einsatz von in der Anschaffung teuren Zentrifugen erübrigt.
Vorteilhafterweise kann der Formraum während des Pressens erwärmt werden. Damit wird verhindert, dass sich das Material vorzeitig abkühlt und deshalb den Formraum nicht vollständig ausfüllt.
Erfindungsgemäß wird das Material in der Brennkammer eines Pressofens gepresst. In einem derartigen Pressofen kann der Pressvorgang bei den notwendigen hohen Temperaturen durchgeführt werden. Für die Verwendung von Zirkonium oder Zirkoniumverbindungen, insbesondere Yttrium dotiertes Zirkoniumoxid, d. h. Zirkoniumoxid, bei dem ein bestimmter Anteil Yttriumoxid zugegeben ist, ist das Erreichen von Schmelztemperaturen weit über 1200°C in der Brennkammer erforderlich. Für die Verwendung von Metallen oder Metalllegierungen muss je nach Material eine Temperatur von bis zu 1500°C oder sogar bis 2000°C erreicht werden.
Gemäß einer Verfahrensvariante ist es vorteilhaft, wenn das Material für das Objekt in der Brennkammer auf die Formungstemperatur erwärmt wird. Hierdurch wird vermieden, dass das Material in einer separaten Vorrichtung aufgeschmolzen und anschließend als Schmelze in den Formraum eingebracht werden muss. Es ergibt sich somit eine wesentliche Vereinfachung der Herstellung.
Bevorzugt kann das Material in der Brennkammer über eine bestimmte Zeitdauer gepresst, gebrannt, gesintert und/oder im Formraum abgekühlt werden. Damit wird gewährleistet, dass die für das jeweilige verwendete Material geltenden Verarbeitungsvorschriften auf einfache Weise eingehalten werden können.
In einer weiteren vorteilhaften Verfahrensvariante kann eine Muffel als Formraum verwendet werden. Muffeln können nach bekannten Verfahren hergestellt werden, indem ein dem gewünschten Objekt entsprechendes Wachsmodell auf das Ende eines Trägers aufgesetzt wird und mit einem Einbettmaterial umgeben wird. Nach dem Aushärten des Einbettmaterials können Träger und Wachsmodell beispielsweise durch Wärmeeinwirkung entfernt werden. Das Material für den Zahnersatz kann nun durch den vom Träger hinterlassenen Hohlraum hindurch in den vom Wachsmodell freigegebenen Formraum hineingelangen.
Bevorzugt ist es, wenn das Material für das Objekt in einen in der Muffel auf der Zugangsseite des Formraums angeordneten Vorpressraum eingebracht wird. Bei entsprechender Dimensionierung stellt der durch den Träger hinterlassene Hohlraum den Vorpressraum und damit ein Reservoir für das zunächst noch nicht geschmolzene Material dar, das beispielsweise in Form von Pellets dort eingefüllt werden kann. Dadurch wird gewährleistet, dass eine ausreichende Materialmenge zum Ausfüllen des Formraums zur Verfügung steht. Gleichzeitig kann der Vorpressraum zur Aufnahme und Führung des Pressstempels dienen.
Vorteilhafterweise kann der Vorpressraum als Führungskanal für einen Pressstempel ausgebildet sein, und die Muffel kann zum Aufbringen der Presskraft mit dem Pressstempel gegen einen in der Brennkammer vorhandenen Anschlag gefahren werden. Auf diese Weise erübrigt sich die Verwendung konstruktiv aufwändiger Pressvorrichtungen.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn in der Brennkammer ein Unterdruck erzeugt wird. Damit kann die Verdrängung von eventuell im Formraum noch vorhandenem Gas beschleunigt werden. Auf diese Weise lässt sich die erforderliche Presszeit und damit die Herstellzeit für den Zahnersatz reduzieren. Gleichzeitig wird die Gefahr von fehlerhaftem Zahnersatz aufgrund von blasenförmigen Einschlüssen weiter reduziert.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Presskraft während des Pressens überwacht wird. Dadurch wird die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens unter reproduzierbaren Bedingungen ermöglicht. Weiterhin lässt sich durch die Kenntnis der Presskraft feststellen, wann der Formraum vollständig ausgefüllt und damit das Ende der Presszeit erreicht ist. Wenn sich die gemessene Presskraft bei unveränderter Position des Formraums relativ zum Anschlag der Brennkammer nicht mehr ändert, kann davon ausgegangen werden, dass der Formraum zumindest annähernd vom zahntechnischen Material ausgefüllt ist.
Erfindungsgemäß wird in der Brennkammer zumindest in einem Teilbereich ein Temperaturgradient erzeugt und die Temperatur des Pressobjekts durch Wahl einer entsprechenden Position längs des Temperaturgradienten eingestellt. Bei einem derartigen Verfahren lässt sich die Aufheizgeschwindigkeit wesentlich besser kontrollieren, als dies alleine durch ein gesteuertes Aufheizen der Brennkammer möglich wäre. Hierzu wird ein in der Brennkammer existierender Temperaturgradient ausgenutzt, indem die Muffel in den für eine gewünschte Temperatur und Aufwärmgeschwindigkeit geeigneten Temperaturbereich gebracht wird. Auf diese Weise ist die Einhaltung eines engen Temperaturfensters möglich, da sich Metalllegierungen außerhalb dieses Fensters entmischen könnten. Zudem kann hierdurch der Herstellvorgang beschleunigt werden, da die Brennkammer schon vor dem Einbringen des Formraums auf hohe Temperatur aufgeheizt werden kann.
Die zweite Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des Anspruchs 10 gelöst, welcher einen Pressofen zum Herstellen von Objekten zum Zahnersatz oder Zahnteilersatz, insbesondere aus einem Metall, einer Metalllegierung, Zirkonium oder einer Zirkoniumverbindung, mit einer Brennkammer zur Aufnahme eines insbesondere eine Muffel umfassenden Formeinsatzes, einer Heizeinrichtung zum Erwärmen der Brennkammer und einem Brenntisch betrifft, wobei durch die Heizeinrichtung in der Brennkammer eine Temperatur von mehr als 1200°C, insbesondere mindestens 1650°C, erzeugbar ist.
Ein derartiger Pressofen ermöglicht es, die zum Schmelzen von Metallen, Metalllegierungen, Zirkonium und Zirkoniumverbindungen, insbesondere Yttrium dotierte Zirkoniumverbindungen, erforderlichen hohen Temperaturen zu erzielen.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Heizeinrichtung zumindest ein aus Siliziumcarbid bestehendes Heizelement umfassen. Derartige Heizelemente sind zur Erzeugung der gewünschten hohen Temperaturen besonders geeignet. Ferner können diese auch unter Vakuum arbeiten.
Bevorzugt kann die Heizeinrichtung zumindest zwei Heizelemente (28) umfassen, die wahlweise in Reihen- und/oder in Parallelschaltung mit einer Stromquelle verbindbar sind. Dadurch lässt sich der Pressofen für unterschiedliche Netzspannungen konfigurieren, ohne dass Heizelemente für unterschiedliche Betriebspannungen verbaut werden müssen. Zur Anpassung ist lediglich eine Änderung in der Beschaltung erforderlich.
Vorteilhafterweise kann der Brenntisch durch eine untere Öffnung in die Brennkammer einfahrbar sein und eine Antriebsvorrichtung zur Betätigung des Brenntisches vorgesehen sein. Das Einfahren des Brenntisches von unten in die Brennkammer erlaubt zum einen eine Konstruktion der Brennkammer, bei der auf Durchbrüche oder Öffnungen im oberen Bereich verzichtet werden kann, wodurch sich eine verbesserte Wärmedämmung und vereinfachte Handhabbarkeit erreichen lässt. Zum anderen ermöglicht diese Anordnung, dass die Presskraft durch Hochfahren des Brenntisches aufgebracht und durch die Brenntischposition eingestellt werden kann.
Bevorzugt ist die Heizeinrichtung von unten in die Brennkammer eingebracht. Hierdurch kann auf eine weitere Öffnung in der Oberseite der Brennkammer verzichtet werden. Dies ermöglicht eine vereinfachte Fertigung und verbessert – wie bereits erwähnt – die Wärmeisolierung der Brennkammer gegenüber der Umgebung.
Erfindungsgemäß wird in der Brennkammer ein Temperaturgradient erzeugt. Hierdurch wird die Voraussetzung geschaffen, die Aufheizgeschwindigkeit des Formraums exakt zu steuern.
Vorteilhafterweise kann der Temperaturgradient in einem unteren Bereich mit von unten nach oben zunehmender Temperatur erzeugt werden. Bei einer derartigen Anordnung wird die Ausbildung des Gradienten durch Konvektion unterstützt, indem heißere Luft aufsteigt und sich innerhalb des Gradienten bevorzugt oben sammelt.
Bevorzugt kann ein Bereich mit einer konstanten Temperatur dem Bereich des Temperaturgradienten benachbart sein. Diese Temperatur entspricht der für das verwendete Material geeigneten Endverarbeitungstemperatur, bei der der Pressvorgang abgeschlossen werden soll.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann in einem oberen Bereich der Brennkammer ein der unteren Öffnung gegenüberliegender Anschlag angeordnet sein, welcher insbesondere als ein mit einem Wärmedämmmaterial angefüllter Hohlkörper ausgebildet sein kann. Der Anschlag ist geeignet, die zum Einpressen des Zahnersatzmaterials in den Formraum erforderliche Kraft auf das Presswerkzeug zu übertragen, welches wiederum im Vorpressraum angeordnet ist und die Presskraft auf die Schmelze überträgt. Der Anschlag ist zur Aufnahme der entstehenden Kräfte wesentlich besser geeignet als die ansonsten in der Brennkammer angeordneten Isoliersteine. Eine Ausführung als mit Wärmedämmaterial, beispielsweise Mullitsand, gefülltem Hohlzylinder verhindert, dass das Zahnersatzmaterial bei Kontakt mit dem Anschlag abkühlt, indem durch diesen Wärme nach außen abgeleitet würde.
Weiterhin vorteilhaft ist es, wenn im Inneren des Hohlkörpers ein Temperatursensor angeordnet ist. Damit lässt sich die Temperatur in einem dem Pressobjekt unmittelbar benachbarten Bereich überwachen, um beispielsweise ein Überschreiten der für die Verarbeitung einer Metalllegierung vorgesehenen Temperatur und damit ein Entmischen zu vermeiden. Beispielsweise werden hierzu Thermoelemente verwendet, da diese zur Messung von hohen Temperaturen besonders geeignet sind.
Weiterhin bevorzugt ist es, wenn in der Brennkammer ein Unterdruck erzeugbar ist. Durch den Unterdruck wird das vollständige Ausfüllen des Formraums mit Schmelze unterstützt. Hierdurch wird die Herstellung von fehlerhaftem Zahnersatz vermieden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann die Antriebsvorrichtung zur Betätigung des Brenntisches eine Vorrichtung zur Ermittlung der Presskraft aufweisen. Durch die Überwachung der Presskraft lässt sich auf einfache Weise feststellen, wann der Formraum vollständig mit Schmelze ausgefüllt und damit das Ende der Presszeit erreicht ist.
Bevorzugt ist es, wenn die Antriebsvorrichtung einen in vertikaler Richtung verschiebbaren Brenntischträger umfasst und die Vorrichtung zur Ermittlung der Presskraft als eine an einer Antriebsvorrichtung drehbar angeordnete Balkenwaage mit zumindest einem, den Brenntisch tragenden Arm ausgebildet ist, wobei die Balkenwaage an einer weiteren, von ihrem Drehpunkt verschiedenen Stelle an dem Brenntischträger über eine wegabhängige Kraftmesseinrichtung, insbesondere eine Messfeder, befestigt ist. Durch eine derartige Balkenwaage lässt sich auf einfache Weise die Presskraft ermitteln.
Vorteilhafterweise kann der Brenntischträger als Umlenkbock mit einem die Balkenwaage tragenden waagerechten Schenkel und einem hierzu senkrecht nach oben angeordneten zweiten Schenkel ausgebildet sein, welcher insbesondere an zumindest zwei Führungsstäben in Art eines Schlittens vertikal verschiebbar ist. Durch diese Bauweise lässt sich die Bauhöhe des Pressofens gering halten, da die Antriebsvorrichtung nicht komplett unterhalb der Brennkammer vorgesehen werden muß, sondern im Wesentlichen seitlich von der Brennkammer angeordnet sein kann.
Bevorzugt ist der Umlenkbock mittels eines Spindeltriebs verschiebbar, wodurch eine Platz sparende Bauweise möglich ist und eine ausreichende Presskraft aufgebracht werden kann.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform kann der Brenntisch einen mit einem Wärmedämmmaterial angefüllten zylindrischen Hohlkörper umfassen. Hierdurch wird – analog zum Anschlag – gewährleistet, dass dem Formraum eine möglichst geringe Wärmemenge entzogen wird. Zugleich wird damit eine Wärmeisolierung gegenüber der Antriebsvorrichtung erreicht.
Bevorzugt ist der Brenntisch von einem insbesondere rotationssymmetrischen Isolierkörper umgeben, wodurch eine langsame Abkühlung des Brenntisches und der Muffel nach dem Ausfahren gewährleistet werden kann.
Vorteilhafterweise kann am oberen Ende des Brenntisches ein auswechselbarer Deckel angeordnet sein. Hierdurch kann der Brenntisch an verschiedene Anwendungen oder Muffelarten angepasst werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Brennkammer durch eine am Brenntisch in Längsrichtung verschiebbar angeordnete, die untere Öffnung der Brennkammer in einem angehobenen Zustand des Brenntisches überdeckende Manschette luftdicht verschließbar. Die bei angehobenem Brenntisch sowohl gegenüber dem Brenntisch als auch der Brennkammer abdichtende Manschette ermöglicht die Evakuierung der Brennkammer, während zugleich der Brenntisch weiter verschoben werden kann, ohne dass dadurch die Dichtigkeit beeinträchtigt wird.
Besonders bevorzugt ist es, wenn eine Steuereinrichtung zur Steuerung der Heizleistung der Heizvorrichtung und/oder der Vortriebsgeschwindigkeit der Antriebsvorrichtung vorgesehen ist, durch welche die Brennzeit, die durch die Betätigung des Brenntisches ausgeübte Presskraft und/oder die Aufheizgeschwindigkeit des Formeinsatzes einstellbar ist. Eine derartige Steuerung ermöglicht die Beeinflussung aller für eine fachgerechte und reproduzierbare Herstellung von Zahnersatz erforderlichen Parameter. Es lässt sich sowohl die Einhaltung des insbesondere bei der Verwendung von Metalllegierungen wichtigen engen Temperaturfensters als auch die Vortriebsgeschwindigkeit des Brenntisches, durch welche die Aufheizgeschwindigkeit des sich im Bereich eines Temperaturgradienten befindenden Formeinsatzes kontrollieren. Weiterhin kann eine vorgegebene Presskraft eingestellt und überwacht und damit das vollständige Ausfüllen des Formraums festgestellt werden. Zudem lässt sich mit der Steuereinrichtung die Einhaltung einer vorgegebenen Brennzeit oder eine bestimmte Abkühlgeschwindigkeit bestimmen.
Die zweite Aufgabe der Erfindung wird ferner durch einen Pressofen mit den Merkmalen des Anspruchs 21 gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung sowie den Zeichnungen zu entnehmen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert; in diesen zeigt:
1 eine vertikal geschnittene Seitenansicht eines Pressofens in einer ersten Position.
2 einen Seitenansicht des Pressofens gemäß 1 in einer zweiten Position.
3 einen Seitenansicht des Pressofens gemäß 1 in einer dritten Position.
4 einen Seitenansicht des Pressofens gemäß 1 in einer vierten Position.
Der in 1 dargestellte Pressofen 10 umfasst eine Brennkammer 12, die von einem Brennkammergehäuse 14 umgeben ist. Die Brennkammer 12 ist mit seitlichen Isoliersteinen 16 und 18 und isolierenden Decksteinen 20, 22, 24 und 26 ausgekleidet.
In einen Innenbereich der Brennkammer 12 zwischen den inneren Decksteinen 22 und 26 und den inneren Isoliersteinen 18 befinden sich drei um die Mitte der Brennkammer 12 gleichmäßig verteilt angeordnete, senkrecht stehende Stangenheizelemente 28 aus Siliziumcarbid, von den in dieser Darstellung jedoch nur eines sichtbar ist. An der Innenseite eines Brennkammerdeckels 30 ist ein zylinderförmiger, mit Wärmedämmmaterial 32 gefüllter Anschlag 34 befestigt, welcher sich durch die oberen Decksteine 20, 22 erstreckt. Die Anschlagsfläche befindet sich dabei in einem von den Heizelementen 28 umschlossenen Bereich. Im Inneren des Anschlags 34 sind zwei redundante Temperatursensoren 36 angeordnet, von den in dieser Darstellung jedoch nur einer sichtbar ist.
Die Brennkammer 12 ist an einer Säule 38 befestigt. Eine Antriebsvorrichtung 40 zur Betätigung eines Brenntisches 42 umfasst einen motorbetrieben Spindeltrieb 43 zum Antreiben eines in senkrechter Richtung verschiebbaren Umlenkbocks 41, der mittels zwei an der Säule 38 angeordneten Führungsstäben 39 im Bereich seines senkrechten Schenkels 44 geführt ist. Ein am unteren Ende des senkrechten Schenkels 43 angeordneter waagerechter Schenkel 44 des Umlenkbocks 41 weist an seinem vorderen Ende eine Durchtrittsöffnung 46 auf, in der eine ebenfalls mit einer Ausnehmung 48 versehene, T-förmige Manschette 50 verschiebbar angeordnet ist. Der Außendurchmesser des oberen, tellerförmigen Abschnitts der Manschette 50 ist so bemessen, dass er mit Hilfe eines in der Nähe des Randes angeordneten O-Rings 52 eine Öffnung 54 in der Unterseite des Brennkammergehäuses 14 verschließen kann.
Der Brenntisch 42 weist einen Teller 56 auf, dessen Durchmesser etwas kleiner als die Öffnung 54 des Brennkammergehäuses 14 ist. Die Unterseite des Tellers 56 ist mit einem Schaft 58 versehen, der in der Ausnehmung 48 der Manschette 50 verschiebbar, aber dichtend geführt ist. Die Länge des Schaftes 58 ist so bemessen, dass das Ende des Schaftes 58 unabhängig von der Relativposition des Brenntisches 42 zum waagerechten Schenkel 44 des Umlenkbocks 41 stets nach unten aus der Durchtrittsöffnung 46 des waagerechten Schenkels 44 herausragt.
Auf der Oberseite des Tellers 56 ist ein Brenntischzylinder 60 angeordnet, der von einem rotationssymmetrischen Isolierkörper 61 umgeben ist und dessen Innenraum mit Wärmedammmaterial 62 gefüllt ist. Der Brenntischzylinder 60 ist oben mit einem Brenntischdeckel 64 verschlossen, der gleichzeitig als Träger für eine Muffel 65 dient.
Am waagerechten Schenkel 44 ist eine zweiarmige Balkenwaage 66 angeordnet, deren Drehpunkt 68 sich zwischen der Durchtrittsöffnung 46 und der Säule 38 befindet. Das Ende des ersten Hebelarms 70 der Balkenwaage 66 trägt den Schaft 58 des Brenntisches 42. Der zweite Hebelarm 72 der Balkenwaage 66 ist über eine in seinem Endbereich befestigte Druckfeder 74 mit dem waagerechten Schenkel 44 verbunden. Dabei bewirkt eine von oben auf den ersten Hebelarm 70 einwirkende Kraft die Stauchung der Druckfeder 74, so dass eine vom Brenntisch 42 auf die Balkenwaage 66 ausgeübte Kraft, welche der auf die Muffel 65 einwirkenden Presskraft entspricht, als Längenänderung der Druckfeder 74 durch eine hier nicht dargestellte Vorrichtung bestimmbar ist.
Der Betrieb des dargestellten Pressofens ist in seinen Schritten in den 1 bis 4 dargestellt und geht folgendermaßen vonstatten:
Die Brennkammer 12 wird auf die durch das verwendete zahntechnische Material vorgegebene Formungstemperatur aufgeheizt, wobei im Inneren der Heizeinrichtung 28 in einem Teilbereich ein Temperaturgradient mit zur unteren Öffnung 54 hin abnehmenden Temperaturen eingestellt wird. Zu Beginn wird der Umlenkbock 41 in eine untere Stellung gefahren, in der sich der Brenntisch 42 soweit unterhalb der Brennkammer 12 befindet, dass genügend Raum zum Aufsetzen einer vorbereiteten Muffel 65 vorhanden ist. Die vorbereitete Muffel 65 bildet den Formeinsatz für den herzustellenden Zahnersatz. Sie enthält in einem Vorpressraum, der sich nach oben hin an die dem Zahnersatz entsprechenden Hohlräume anschließt, das zahntechnische Material, beispielsweise in Form von Pellets. Der Vorpressraum dient auch als Führungskanal des verschiebbaren, oberhalb der Pellets eingebrachten Pressstempel 63 zum Einpressen des zahntechnischen Materials, wobei der Pressstempel 63 ein Stück weit aus der Muffel 65 hinausragt.
Die Muffel 65 wird nun auf den Brenntischdeckel 64 aufgesetzt (1). Durch Betätigung der Antriebsvorrichtung 40 wird der Umlenkbock 41 angehoben und der Brenntisch 42 samt Muffel 65 in einer aufwärts gerichteten Bewegung kontinuierlich oder stufenweise durch die Öffnung 54 in der Unterseite des Brennkammergehäuses 14 in die Brennkammer 12 eingefahren. Durch die Wahl der Antriebsgeschwindigkeit bzw. durch das Verweilen in verschiedenen, jeweils bestimmten Temperaturen entsprechenden Positionen längs des Temperaturgradienten kann die Aufheizgeschwindigkeit der Muffel 65 bestimmt werden.
Bei Erreichen einer ersten Zwischenstellung gemäß 2 wird die Öffnung 54 in der Unterseite des Brennkammergehäuses 14 von dem tellerförmigen Abschnitt der Manschette 50 mittels des O-Rings 52 luftdicht verschlossen. Nun kann die Brennkammer 12 mittels einer nicht dargestellten Vakuumpumpe evakuiert werden.
Bei weiterer Betätigung der Antriebsvorrichtung 40 taucht die Manschette 50 tiefer in die Durchtrittsöffnung 46 des waagerechten Schenkels 44 ein und der Brenntisch 42 wird weiter nach oben bewegt, bis gemäß 3 der Anschlag 34 mit dem Stempel 63 in Berührung kommt. Bei fortwährender Betätigung der Antriebsvorrichtung wird dann eine Presskraft auf das zahntechnische Material im Vorpressraum der Muffel 65 ausgeübt und dieses in den Formraum hineingepresst.
Die Presskraft entspricht hierbei der durch die Relativbewegung zwischen Brenntisch 42 und waagerechtem Schenkel 44 verursachten und durch die Balkenwaage 66 übertragenen Stauchung der Druckfeder 74 und kann durch diese gemessen werden. 4 zeigt die entsprechende Position. Ist die Presskraft zu hoch, kann durch Absenken der Antriebsvorrichtung 40 und damit des Brenntisches 42 eine Verringerung der Presskraft erreicht werden.
Nach Abschluss des Pressvorgangs wird der Brenntisch 42 durch Senken des Umlenkbocks 41 aus der Brennkammer 12 hinausbewegt. Durch die Wahl der Absenkgeschwindigkeit bzw. durch stufenweises Absenken kann wiederum aufgrund des Temperaturgradienten in der Brennkammer 12 die Abkühlgeschwindigkeit der Muffel 65 beeinflusst werden. Spätestens wenn der Teller 56 die Manschette 50 berührt, muss die Brennkammer 12 wieder belüftet werden.
Bezugszeichenliste

10: Pressofen
12: Brennkammer
14: Brennkammergehäuse
16: äußerer seitlicher Isolierstein
18: innerer seitlicher Isolierstein
20: äußerer oberer Deckstein
22: innerer oberer Deckstein
24: äußerer unterer Deckstein
26: innerer unterer Deckstein
28: Heizelement
30: Brennkammerdeckel
32: Wärmedämmmaterial
34: Anschlag
36: Temperatursensor
38: Säule
39: Führungsstab
40: Antriebsvorrichtung
41: Umlenkbock
42: Brenntisch
43: Spindeltrieb
44: waagerechter Schenkel
45: senkrechter Schenkel
46: Durchtrittsöffnung
48: Ausnehmung
50: Manschette
52: O-Ring
54: Öffnung
56: Teller
58: Schaft
60: Brenntischzylinder
61: Isolierkörper
62: Wärmedämmmaterial
63: Pressstempel
64: Brenntischdeckel
65: Muffel
66: Balkenwaage
68: Drehachse
70: erster Hebelarm
72: zweiter Hebelarm
74: Zugfeder

Claims

Verfahren zur Herstellung von Objekten zum Zahnersatz oder Zahnteilersatz aus einem Metall, einer Metalllegierung, Zirkonium oder einer Zirkoniumverbindung, wobei das Material für das Objekt erwärmt und mit einem Presswerkzeug, insbesondere einem Stempel (63), in einen von der Form her dem gewünschten Zahnersatz oder Zahnteilersatz entsprechenden Formraum gepresst wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Material in der Brennkammer (12) eines Pressofens (10) gepresst wird, dass in der Brennkammer (12) zumindest in einem Teilbereich ein Temperaturgradient erzeugt wird, und dass die Temperatur des Pressobjekts durch Wahl einer entsprechenden Position längs des Temperaturgradienten eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Formraum während des Pressens erwärmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Material für das Objekt in der Brennkammer (12) auf die Formungstemperatur erwärmt wird.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Material für das Objekt in der Brennkammer (12) über eine bestimmte Zeitdauer gepresst, gebrannt, gesintert und/oder in dem Formraum abgekühlt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Muffel (65) als Formraum verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Material für das Objekt in einen in der Muffel (65) auf der Zugangsseite des Formraums angeordneten Vorpressraum eingebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorpressraum als Führungskanal für einen Pressstempel (63) ausgebildet ist, und dass die Muffel (65) zum Aufbringen der Presskraft mit dem Pressstempel (63) gegen einen in der Brennkammer (12) vorhandenen Anschlag (34) gefahren wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Brennkammer (12) ein Unterdruck erzeugt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Presskraft während des Pressens überwacht wird.
Pressofen zum Herstellen von Objekten zum Zahnersatz oder Zahnteilersatz, insbesondere aus einem Metall, einer Metalllegierung, Zirkonium oder einer Zirkoniumverbindung, mit einer Brennkammer (12) zur Aufnahme eines insbesondere als Muffel (65) ausgebildeten Formeinsatzes, einer Heizeinrichtung (28) zum Erwärmen der Brennkammer (12), und einem Brenntisch (42), insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Heizeinrichtung (28) in der Brennkammer (12) eine Temperatur von mehr als 1200°C, insbesondere mindestens 1500°C erzeugbar ist, dass in der Brennkammer (12) ein Temperaturgradient erzeugbar ist, und dass die Temperatur des Pressobjekts durch Wahl einer entsprechenden Position längs des Temperaturgradienten einstellbar ist.
Pressofen nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung zumindest ein aus Siliziumcarbid bestehendes Heizelement (28) umfasst.
Pressofen nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung zumindest zwei Heizelemente (28) umfasst, die wahlweise in Reihen- und/oder in Parallelschaltung mit einer Stromquelle verbindbar sind.
Pressofen nach einem der Ansprüche 10–12, dadurch gekennzeichnet, dass der Brenntisch (42) durch eine untere Öffnung (54) in die Brennkammer (12) einfahrbar ist, und dass eine Antriebsvorrichtung (40) zur Betätigung des Brenntisches (42) vorgesehen ist.
Pressofen nach einem der Ansprüche 10–13, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (28) von unten in die Brennkammer (12) eingebracht ist.
Pressofen nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperaturgradient in einem unteren Bereich der Brennkammer (12) mit von unten nach oben zunehmender Temperatur erzeugbar ist.
Pressofen nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bereich mit einer konstanten Temperatur dem Bereich des Temperaturgradienten benachbart ist.
Pressofen nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass in einem oberen Bereich der Brennkammer (12) ein der unteren Öffnung (54) gegenüberliegender Anschlag (34) angeordnet ist, welcher insbesondere als ein mit einem Wärmedämmmaterial (32) angefüllter Hohlkörper ausgebildet ist.
Pressofen nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass im Inneren des Hohlkörpers (34) zumindest ein Temperatursensor (36) angeordnet ist.
Pressofen nach einem der Ansprüche 10 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass in der Brennkammer (12) ein Unterdruck erzeugbar ist.
Pressofen nach einem der Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsvorrichtung (40) zur Betätigung des Brenntisches (42) eine Vorrichtung zur Ermittlung der Presskraft aufweist.
Pressofen zum Herstellen von Objekten zum Zahnersatz oder Zahnteilersatz, insbesondere aus einem Metall, einer Metalllegierung, Zirkonium oder einer Zirkoniumverbindung, mit einer Brennkammer (12) zur Aufnahme eines insbesondere als Muffel (65) ausgebildeten Formeinsatzes, einer Heizeinrichtung (28) zum Erwärmen der Brennkammer (12), einem Brenntisch (42), und einer Antriebsvorrichtung (40) zur Betätigung des Brenntisches (42), wobei die Antriebsvorrichtung (40) einen in vertikaler Richtung verschiebbaren Brenntischträger (41) umfasst, und wobei die Antriebsvorrichtung (40) zur Betätigung des Brenntisches (42) eine Vorrichtung zur Ermittlung der Presskraft aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Ermittlung der Presskraft als eine an dem Brenntischträger (41) drehbar angeordnete Balkenwaage (66) mit zumindest einem, den Brenntisch (42) tragenden Arm (70) ausgebildet ist, wobei die Balkenwaage (66) an einer weiteren, von ihrem Drehpunkt verschiedenen Stelle an dem Brenntischträger (40) über eine wegabhängige Kraftmesseinrichtung, insbesondere Messfeder (74) befestigt ist.
Pressofen nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Brenntischträger als Umlenkbock (41) mit einem die Balkenwaage tragenden waagerechten Schenkel (44) und einem hierzu senkrecht nach oben angeordneten zweiten Schenkel (45), welcher insbesondere an zumindest zwei Führungsstäben (39) in Art eines Schlittens vertikal verschiebbar ist.
Pressofen nach Anspruch 21 oder 22 dadurch gekennzeichnet, dass der Umlenkbock (41) mittels eines Spindeltriebs (43) verschiebbar ist.
Pressofen nach einem der Ansprüche 10 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Brenntisch (42) einen mit einem Wärmedämmmaterial (62) angefüllten zylindrischen Hohlkörper (60) umfasst.
Pressofen nach einem der Ansprüche 10 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Brenntisch (42) von einem insbesondere rotationssymmetrischen Isolierkörper (61) umgeben ist.
Pressofen nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass am oberen Ende des Brenntisches (42) ein auswechselbarer Deckel (64) angeordnet ist.
Pressofen nach einem der Ansprüche 10 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkammer (12) durch eine am Brenntisch (42) in Längsrichtung verschiebbar angeordnete, die untere Öffnung (54) der Brennkammer (12) in einem angehobenen Zustand des Brenntisches (42) überdeckende Manschette (50) luftdicht verschließbar ist.
Pressofen nach einem der Ansprüche 10 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinrichtung zur Steuerung der Heizleistung der Heizvorrichtung (28) und/oder der Vortriebsgeschwindigkeit der Antriebsvorrichtung (40) vorgesehen ist, durch welche die Brennzeit, die durch die Betätigung des Brenntisches (42) ausgeübte Presskraft und/oder die Aufheizgeschwindigkeit des Formeinsatzes (65) einstellbar ist.
Verwendung eines Pressofens nach einem der Ansprüche 10 bis 28 zum Herstellen von Objekten zum Zahnersatz oder Zahnteilersatz aus einer Objektmasse, dadurch gekennzeichnet, dass die Objektmasse ein Metall, eine Metalllegierung, Zirkonium oder eine Zirkoniumverbindung ist.
Verwendung eines Pressofens nach einem der Ansprüche 10 bis 28 zum Herstellen von Objekten zum Zahnersatz oder Zahnteilersatz aus einer Objektmasse, dadurch gekennzeichnet, dass die Objektmasse Yttrium dotiertes Zirkonium ist.