DE102006042762B3

DE102006042762B3 - Verfahren zur Herstellung eines chirurgischen Instruments

Info

Publication number: DE102006042762B3
Application number: DE102006042762A
Authority: DE
Inventors: Matthias Gasser
Original assignee: Gebrueder Brasseler GmbH and Co KG
Current assignee: Gebrueder Brasseler GmbH and Co KG
Priority date: 2006-09-12
Filing date: 2006-09-12
Publication date: 2008-04-03
Anticipated expiration: 2026-09-13
Also published as: US20080064303A1; US7578726B2

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines chirurgischen Instruments mit einem drehbaren Schaft 2 und einem an diesem angeordneten, mit zumindest einer Schneide versehenen Arbeitsteil 1, wobei der Schaft 2 und der Arbeitsteil 1 aus einer Oxid-Keramik gefertigt sind, dadurch gekennzeichnet, dass zur Fertigung der Kontur des Instruments eine Schruppbearbeitung mit einem Schleifwerkzeug mit einer Korngröße zwischen 40 µm und 100 µm erfolgt und dass nachfolgend eine Feinbearbeitung der zumindest einen Schneide mit einem Schleifwerkzeug mit einer Korngröße zwischen 20 µm und 50 µm erfolgt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines chirurgischen Instruments gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Im Einzelnen bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung eines chirurgischen Instruments, bei welchem zumindest der Arbeitsteil aus einem keramischen Werkstoff, insbesondere einer Oxid-Keramik, gefertigt ist.
Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche Verfahren zur Herstellung keramischer Werkzeuge vorbekannt. Vielfach wurde ein Formkörper aus einem vorgesinterten Keramikmaterial (Grünling) hergestellt, wobei das relativ weiche Keramikmaterial in einfacher Weise spanend bearbeitet werden kann. Anschließend erfolgt eine Fertig-Sinterung mit einer entsprechenden maßlichen Verkleinerung. Hierbei erweist es sich als nachteilig, dass die Formbeständigkeit nicht ausreichend gewährleistet ist, um chirurgische Instrumente (Dentalinstrumente) herzustellen, die mit hohen Drehzahlen rotieren.
Die DE 203 14 717 U1 beschreibt ein keramisches Instrument in Form eines Bohrers, bei welchem der Arbeitsteil aus einem keramischen Werkstoff gefertigt ist und eine Rautiefe von 0,5 bis 6 μm aufweist.
Die DE 102 02 954 B4 beschreibt ein Herstellungsverfahren für einen stabförmigen Bohrer, bei welchem ein mit einer geradlinigen Innenausnehmung versehener Vorkörper verdrillt und anschließend fertigbearbeitet wird.
Die DD 27 38 beschreibt ein Verfahren zum Einschleifen von Gewindegängen in zylindrische keramische Körper mittels einer profilierten Schleifscheibe.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, welches bei einfachem Aufbau und einfacher, kostengünstiger Durchführbarkeit zur Herstellung von chirurgischen Instrumenten (Dentalinstrumenten) mit hoher Güte geeignet ist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Die Unteransprüche zeigen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
Erfindungsgemäß ist somit vorgesehen, dass in einem ersten Arbeitsschritt zur Fertigung der Kontur des chirurgischen Instruments (Dentalinstruments) eine Schruppbearbeitung mit einem Schleifwerkzeug mit einer Korngröße zwischen 40 μm und 110 μm erfolgt und dass nachfolgend eine Feinbearbeitung der zumindest einen Schneide des chirurgischen Instruments (Dentalinstruments) mit einem Schleifwerkzeug mit einer Korngröße zwischen 20 μm und 50 μm erfolgt.
Durch die erfindungsgemäße Wahl der Korngrößen der Schleifwerkzeuge, welche bevorzugterweise zylindrisch ausgebildet sind und an ihrem Umfang konturiert sein können, wird eine Bearbeitung mit hoher Qualität bei hoher Effizienz sichergestellt, ohne dass hierbei eine Beschädigung des keramischen Werkstoffs zu befürchten ist. Dies ist insbesondere bei chirurgischen Instrumenten (Dentalinstrumenten) mit sehr geringen Dimensionen, insbesondere sehr geringen Durchmessern, von besonderer Wichtigkeit.
Die erfindungsgemäßen chirurgischen Instrumente können in Form von Bohrern oder Fräsern ausgebildet sein, wobei die Arbeitsteile zylindrisch, kugelförmig, kegelig oder in sonstiger Weise ausgebildet sein können.
In bevorzugter Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Schnittgeschwindigkeit zwischen 30 m/s und 70 m/s beträgt. Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Vorschubgeschwindigkeit zwischen 1 mm/min und 10 mm/min beträgt. Hierdurch ergibt sich die Möglichkeit einer hochqualitativen, wirtschaftlichen Fertigung des chirurgischen Instruments (Dentalinstruments).
Bei der Feinbearbeitung der Schneiden kann es sich als besonders günstig erweisen, eine Schnittgeschwindigkeit von 25 m/s bei einer Vorschubgeschwindigkeit zwischen 20 mm/min bis 40 mm/min zu wählen.
Dabei kann es zur Feinbearbeitung der zumindest einen Schneide des Arbeitsteils auch günstig sein, eine Korngröße von 20 μm bis 50 μm vorzusehen.
Die Auswahl der Schnittbedingungen richtet sich dabei auch nach den jeweiligen Dimensionierungen, insbesondere dem Durchmesser – und der Schneidengeometrie des chirurgischen Instruments (Dentalinstruments).
In besonders bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Schleifwerkzeuge aus einem Schleifkörper mit abrasiven Schleifkörnern aus Diamant bestehen.
Die Bindung der Schleifkörner der Schleifwerkzeuge kann in Form einer gesinterten Metallbindung, einer keramischen Bindung oder einer Kunstharzbindung ausgebildet sein.
Hinsichtlich der Herstellung der chirurgischen Instrumente (Dentalinstrumente) ergeben sich erfindungsgemäß unterschiedliche Varianten. So ist es möglich, aus einem vorzugsweise zylindrischen Ausgangsmaterial zunächst den Schaft zu fertigen. Nachfolgend wird in einem Arbeitsgang die Kontur des Arbeitsteils geschliffen und mit zumindest einer Schneide versehen. Nach der Fertigstellung des Arbeitsteils kann dann eine Endbearbeitung des Einspannbereichs des Schaftes erfolgen. Es ist jedoch auch möglich, diese Bearbeitungsreihenfolge zu ändern, beispielsweise sowohl die Kontur des Arbeitsteils als auch die des Schaftes in einem Arbeitsgang zu schleifen.
Das zur Anwendung kommende zylindrische Ausgangsmaterial kann durch einen Sinterprozess und eine anschließende HIP-Behandlung hergestellt werden. Es ist jedoch auch möglich, das Ausgangsmaterial mittels eines Strangpress- oder eines Spritzgießverfahrens herzustellen.
In gleicher Weise ist es erfindungsgemäß auch möglich, den Arbeitsteil aus einem keramischen Werkstoff zu fertigen und den Schaft aus einem metallischen Werkstoff herzustellen, wobei der Arbeitsteil und der Schaft beispielsweise mittels eines Lötverfahrens miteinander verbunden werden können.
Weiterhin kann es erfindungsgemäß günstig sein, das Schleifen ultraschallunterstützt durchzuführen, um die abrasive Wirkung der Schleifwerkzeuge zu unterstützen.
Erfindungsgemäß ist es möglich, unterschiedliche Schleifverfahren einzusetzen, beispielsweise Spitzenlosschleifen, Schälschleifen oder Rundschleifen.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Dabei zeigt:
1 eine schematische Darstellung eines zylindrischen Ausgangsmaterials,
2 einen Zustand, bei welchem der Schaft vorgeschliffen wurde,
3 einen Zustand, bei welchem der Arbeitsteil vorgeschliffen wurde,
4 einen Zustand, bei welchem der Arbeitsteil fertig geschliffen wurde, und
5 einen Zustand, bei welchem der Schaft fertiggeschliffen wurde.
1 zeigt ein zylindrisches Ausgangsmaterial, welches hinsichtlich seines Außendurchmessers und seiner Enddimensionierungen vorgeschliffen (Schruppbearbeitung) wurde. Bei dem in 2 gezeigten Zustand wird der Arbeitsteil 1, welcher hinsichtlich seines Außendurchmessers bereits bearbeitet wurde, geklemmt, um den Schaft 2 fertig zu schleifen (Feinbearbeitung).
Bei dem in 3 gezeigten Zustand erfolgt eine Kalibrierung oder das Vorschleifen des Arbeitsteils 1. Bei dem nachfolgenden Arbeitsgang wird der Schaft 2 geklemmt, während an dem Arbeitsteil 1 die Schneiden fertig geschliffen werden (4). Gemäß 5 erfolgt nachfolgend eine Bearbeitung des Endes des Schaftes 2 mit Erzeugung des entsprechenden Einspannbereichs.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines chirurgischen Instruments mit einem drehbaren Schaft (2) und einem an diesem angeordneten, mit zumindest einer Schneide versehenen Arbeitsteil (1), wobei der Schaft (2) und der Arbeitsteil (1) aus einer Oxid-Keramik gefertigt sind, dadurch gekennzeichnet, dass zur Fertigung der Kontur des Instruments eine Schruppbearbeitung mit einem Schleifwerkzeug mit einer Korngröße zwischen 40 μm und 110 μm erfolgt und dass nachfolgend eine Feinbearbeitung der zumindest einen Schneide mit einem Schleifwerkzeug mit einer Korngröße zwischen 20 μm und 50 μm erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schnittgeschwindigkeit zwischen 30 m/s und 70 m/s gewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorschubgeschwindigkeit zwischen 1 mm/min und 10 mm/min gewählt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifwerkzeuge aus einem Schleifkörper mit abrasiven Schleifkörnern aus Diamant bestehen.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifkörner der Schleifwerkzeuge mittels einer gesinterten Metallbindung gebunden sind.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifkörner der Schleifwerkzeuge mittels einer keramischen Bindung gebunden sind.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifkörner der Schleifwerkzeuge mittels einer Kunstharzbindung gebunden sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass aus einem zylindrischen Ausgangsmaterial zunächst der Schaft (2) und anschließend der Arbeitsteil (1) mit der zumindest einen Schneide gefertigt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass aus einem zylindrischen Ausgangsmaterial zunächst der Arbeitsteil (1) mit der zumindest einen Schneide und anschließend der Schaft (2) gefertigt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Schneide in einem Arbeitsgang fertig geschliffen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Schneide zunächst vorgeschliffen und dann fertig geschliffen wird.