DE102011115060A1 - Verfahren zur Herstellung von Ohrschalen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung der Außenhülle eines im Ohr tragbaren Hörhilfsgerät mit einer individuell geformten Schale, wobei die Schale auf der Basis von dreidimensionalen Daten aus einem Fräsrohling gefräst wird und in den Fräsrohling ein oder mehrere leitende Strukturen oder Drähte eingebettet werden, und zwar in Bereichen, in den sich die zu fräsende Schale befindet, so dass die Strukturen oder Drähte die Wandung der Schale durchgreifen.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung mittels Abtragung von individuell an die Konturen eines Ohrkanals angepassten Ohrpassstücken auf der Basis eines multidimensionalen Computermodells der Konturen der Ohrpassstücke. Ohrpassstücke werden heutzutage im Wesentlichen mittels 2 unterschiedlicher Verfahren hergestellt. Beim so bezeichneten PNP-Verfahren (Positiv-Negativ-Positiv) nimmt der Hörgeräteakustiker in einem ersten Schritt einen Ohrabdruck (Positiv) zur Herstellung einer Otoplastik (für hinter dem Ohr getragene Geräte) oder einer Schale (für im Ohr getragene Geräte). In einem zweiten Schritt wird mittels der Abformung eine Negativform (N) angefertigt, in die nachfolgend eine strahlungshärtbare, niedrigviskose Formulierung gegossen und daraufhin belichtet wird. Das so gefertigte Ohrpassstück (Positiv) muss dem Gehörgang optimal angepasst sein. Andernfalls würden ungenaue Passstücke Beschwerden (z. B. Druckstellen) verursachen und die Funktion von Hörgeräten beeinträchtigen (z. B. Rückkopplungen). Demzufolge ist es wichtig, dass die Formulierung möglichst niedrigviskos d. h. „gut fließend” ist, so dass auch Unterschnitte und feinste Oberflächentexturen vom Material ausgefüllt und so abgebildet werden können. Als weitere Verfahrensgruppe für die Herstellung von Ohrpassstücken, die auf der Basis digitaler Daten funktioniert, kommen Schichtbauverfahren wie z. B. die Stereolithographie zum Einsatz. Es ist aus US Pat. 4,575,330 bekannt, dass niedrigviskose, strahlungshärtbare Harze bzw. Harzgemische für die Herstellung von dreidimensionalen Objekten mittels Stereolithographie eingesetzt werden können. Ferner ist aus US Pat. 5,487,012 und WO 01/87001 bekannt, dass die Stereolithographie vorteilhaft zur Herstellung von Ohrstücken eingesetzt werden kann. Beim stereolithographischen Verfahren werden dreidimensionale Objekte aus einer niedrigviskosen, strahlungshärtbaren Formulierung in der Weise aufgebaut, dass jeweils eine dünne Schicht (ca. 0,0025–0,1 mm) der Formulierung mittels aktinischer Strahlung in definierter Weise so vorhärtet, dass die erzeugte Schicht die gewünschte Querschnittsform des Objektes an dieser Stelle vorweist. Zeitgleich wird die erzeugte Schicht an die im Schritt zuvor gehärtete Schicht polymerisiert. Der Aufbau des Gesamtobjektes lässt sich so mit Hilfe eines computergesteuerten Lasersystems wie z. B. eines Nd:YVO₄ Festkörperlasers (Viper si² SLA System, Fa. 3D Systems, USA) bewerkstelligen. Der generierte Formkörper wird gegebenenfalls, z. B. durch Strahlung, nachgehärtet. An die im stereolithographischen Prozess einsetzbaren Harzformulierungen werden besondere Anforderungen gestellt. Dabei sind insbesondere die Strahlungsempfindlichkeit und die Viskosität der Harzformulierungen, sowie die Festigkeit der mittels Laserhärtung vorgehärteten Formkörper zu nennen. Dieser nicht völlig gehärtete Formkörper wird in der Technik der Stereolithographie als Grünling bezeichnet, und die Festigkeit dieses Grünlings, charakterisiert durch den E-Modul und die Biegefestigkeit, bezeichnet man als Grünfestigkeit. Die Grünfestigkeit stellt für die Praxis der Stereolithographie einen wichtigen Parameter dar, da Formkörper mit geringer Grünfestigkeit sich während des Stereolithographieprozesses unter ihrem eigenen Gewicht deformieren oder während der Nachhärtung, beispielsweise mit einer Xenonbogen- oder Halogenlampe, absacken oder sich durchbiegen können. Ferner werden verfahrensbedingt die Grünlinge auf unterstützenden Strukturen, sogenannten Supports, gebaut. Diese Supports müssen den Grünling stabil während des gesamten Herstellprozesses positionieren, da sich die Position der Grünlinge nicht durch den Beschichtungsprozesses verändern darf. Entsprechend dürfen die Supports für einen stereolithographischen Prozess nur eine minimale Flexibilität aufweisen. Aus all diesen Gründen ist es heutzutage nur sehr eingeschränkt möglich, flexible Ohrpassstücke auf der Basis 3-dimensionaler Daten zu generieren. Zum einen ist es für das stereolithographische Verfahren notwendig, möglichst niedrigviskose Harze (< 3Pas) einzusetzen. Aus diesem Grunde sind gewisse Materialklassen, wie z. B. Silikonmaterialien oder hochgefühlte Composite, nicht oder nur sehr eingeschränkt zugänglich. Zum anderen besitzen die im o. g. Sinne niedrigviskosen, radikalisch härtenden Harzformulierungen für die Generierung flexibler Ohrpassstücke eine nur geringe Reibfestigkeit und sind somit nur für ausgewählte Applikationen im Hörhilfebereich einsetzbar. Außerdem sind mit Metallpartikeln gefüllte Harze für generative Fertigungstechnologien und anschließende Laserdirektstrukturierung zur Herstellung von Ohrpassstücken als Schaltungsträger aufgrund der Sedimentation der Metallpartikel nicht realisierbar. Die aktuelle Generation der Horhilfegeräte ist häufig mit der Möglichkeit ausgestattet, drahtlos Signale zwischen dem Hörhilfegerät und einem weiteren Gerät, wie z. B. einem weiteren Hörhilfegerät, einem Kommunikationsgerät oder einer Fernbedienung zu übertragen. Aus diesem Grunde weisen die Hörhilfegeräte eine Spule oder Antenne auf. Im Allgemeinen besteht die Außenhülle eines im Ohr tragbaren Hörhilfegerätes aus einer individuell geformten Schale und einer vorgefertigten Deckelplatte, auch Faceplate genannt. Unter Berücksichtigung eines möglich effizienten Produktionsprozesses werden weitere Gerätekomponenten, z. B. Schallwandler, eine Batterie zur Spannungsversorgung oder Komponenten zur Signalübertragung an der Faceplate befestigt, falls möglich. Dies gilt des Weiteren auch für die zum drahtlosen Senden oder Empfangen notwendige Antenne bzw. Spule. Ein großer Nachteil dabei ist aber, dass sich der Platzbedarf für die an der Faceplate angeordneten Bauelemente vergrößert. Weiterhin ist es schwierig, die an der Faceplate angebrachte Spule bzw. Antenne individuell auszurichten. Aufgrund des oben beschriebenen erhöhten Platzbedarfs und der individuellen Ohrgeometrie wird häufig der im Ohrkanal verfügbare Raum nicht optimal genutzt und deshalb müssen die Ohrpassstücke größer hergestellt werden, als unter klinischen und kosmetischen Gesichtspunkten notwendig.
• Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, bei dem der für die Antenne erforderliche Platzbedarf minimiert wird und die individuelle Ausrichtung der Antenne wesentlich vereinfacht wird und somit im Vergleich zum Stand der Technik eine erhöhte Integrationsdichte und Miniaturisierung der Hörhilfen realisiert werden kann. Diese Aufgabenstellung wird dadurch gelöst, dass auf der Basis von 3-dimensionalen Daten das Ohrpassstück aus einem Fräsrohling gefräst wird. Die beigefügte soll die Erfindung skizzieren, die beigefügte zeigt eine Sicht von oben. Dieser Fräsrohling (siehe ) besteht aus einem thermoplastischen Werkstoff, der sich für eine Laserdirektstrukturierung eignet. Solche Werkstoffe sind beispielsweise unter den Namen LCP Vectra E820i-LDS (Fa. Ticona), LCP Vectra E840i-LDS (Fa. Ticona), PET + PBT Pocan DP T7140 LDS (Fa. Lanxess Deutschland GmbH), PBT Pocan D2 7102 (Fa. Lanxess Deutschland GmbH) oder PA6/6T Ultramid T 4381 LDS (Fa. BASF AG) kommerziell erhältlich. Der Rohling kann in einer besonderen Ausführungsform zusätzlich noch eine oder mehrere definiert eingelegte leitende Strukturen , wie z. B. einen oder mehrere aus Cu bestehende Drähte enthalten (siehe ). Nach dem Fräsen des Grundkörpers der Hörhilfe (siehe ) werden dann mittels Laserstrukturierung die gewünschten leitenden Strukturen direkt mittels eines Lasers auf/in das Bauteil gescannt und anschließend eine Metallisierung in einem Metallisierungsbad (z. B. Elektrolyt Cu) durchgeführt.
• Bei dieser Technik bildet der o. g. thermoplastische Werkstoff, der ein Additiv enthält, die Basis. Durch die mittels Laser durchgeführte Bestrahlung wird zum einen der Kunststoff selektiv weggebrannt und zum anderen aus dem Additiv Metlallkeime freigesetzt. Auf diese kann nachfolgend z. B. eine Kupferabscheidung im Galvanisierungsbad erfolgen. Darauf aufbauend ergeben sich weitere Verfahrensvarianten. Es können z. B. auf die zunächst aufgebrachte Cu- Schicht weitere funktionelle Schichten abgeschieden werden wie beispielsweise Ni oder Ni/Au Kombinationen.
• Für den Fräsrohling in der besonderen e. g. Ausführungsform besteht die zusätzliche Möglichkeit, die Leiterbahn auf der Außenseite der Hörhilfe anzubringen, unter Einbeziehung der beiden Durchschlagspunkte d.) der implementierten Leiterbahn, um somit eine direkte Ankopplung der laserstrukturierten Leiterbahn (z. B. Antenne) durch die Schale zur inneren Elektronik herzustellen.
• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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• Zitierte Patentliteratur
• US 4575330 [0001]
• US 5487012 [0001]
• WO 01/87001 [0001]

Claims (4)

1. Verfahren zur Herstellung der Außenhülle eines im Ohr tragbaren Hörhilfsgerät mit einer individuell geformten Schale, dadurch gekennzeichnet, dass die Schale auf der Basis von dreidimensionalen Daten aus einem Fräsrohling gefräst wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in den Fräsrohling ein oder mehrere leitende Strukturen oder Drähte eingebettet werden, und zwar in Bereichen, in den sich die zu fräsende Schale befindet, so dass die Strukturen oder Drähte die Wandung der Schale durchgreifen.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in oder auf die Schale und/oder im Bereich des Durchtritts der Strukturen oder Drähte durch die Wandung der Schale erforderliche leitende Strukturen direkt mittels Laser auf und/oder in die Schale gescannt werden und anschließend eine Metallisierung in einem Metallisierungsbad vorgenommen wird und so die leitenden Strukturen aufgebaut werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Fräsrohling aus einem thermoplastischen Werkstoff hergestellt wird, der Additive aufweist, dass der Werkstoff selektiv mittels Laser oberflächig der Schalenwandung weggebrannt wird und aus den metallische Partikel aufweisenden Additiven Metallkeime freigelegt werden, auf denen nachfolgend im Metallisierungsbad oder Galvanisierungsbad Metall abgeschieden wird, um die leitenden Strukturen aufzubauen.

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