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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anfertigen eines Sekundärteils, insbesondere für eine Zahnprothese. Die Erfindung betrifft aber auch das Anfertigen von Sekundärteilen in jedem anderen Anwendungsbereich, wie z.B. der Orthopädie u.ä.. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Legierung bzw. Legierungen mit bestimmten Eigenschaften, die zum Anfertigen eines solchen Sekundärteiles geeignet ist/sind, und betrifft ein damit angefertigtes Sekundärteil.
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Im Bereich der Zahnprothetik wird ein kombiniert festsitzend/herausnehmbarer Zahnersatz im Wesentlichen durch zwei Verankerungselemente gekennzeichnet: Zum einen durch das Primärteil, welches an einem Zahn oder Implantat befestigt wird, und zum anderen durch das Sekundärteil, welches sich an der herausnehmbaren Prothese befindet. Somit versteht man unter Sekundärteilen, alle diejenigen Teile, die nicht mit dem Implantat verlötet, untrennbar verklebt oder verschweißt sind. Für Zahnprothesen werden die Sekundärteile üblicherweise wie folgt angefertigt (Die beiliegenden 3a) bis 3f) veranschaulichen die einzelnen Schritte):
Zuerst wird in einem Schritt 11a auf ein Primarteil PT, welches z.B. aus einer Keramik oder Legierung W1 besteht, ein formgebendes und verbrennbares Material M aufmoduliert, um zunächst ein Modell ST für das spätere Sekundärteil zu bilden. Dann wird in einem Schritt 11b das Primärteil PT von dem festen Modell ST entfernt. Anschließend wird im Schritt 12 das Modell ST in eine Einbettmasse EBM eingebracht, die dann ausgehärtet wird. Im Schritt 13a wird dann das Material M ausgebrannt, so dass ein Hohlraum HR verbleibt. Der Hohlraum HR hat die Form des ausgebrannten Modells ST und wird dann in einem Schritt 13b mit einer Legierung W2 ausgegossen. Dadurch bildet sich ein Roh-Sekundärteil ST‘, welches im Innern häufig eine noch ungenaue Oberfläche OF aufweist, die nachbearbeitet werden muss. In einem Schritt 14 wird die Oberfläche OF nachgearbeitet, um das gewünschte Sekundärteil ST‘‘ zu erhalten (Schritt 15), welches für eine optimale Passung mit dem Primärteil PT geeignet ist. Das herkömmliche Verfahren ist recht aufwendig und erfordert zahlreiche arbeits- und kostenintensive Schritte.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Anfertigen eines Sekundärteils vorzuschlagen, das weniger arbeitsintensiv ist und kostengünstig durchzuführen ist. Das Verfahren soll nicht nur im Bereich der Zahnprothetik anwendbar sein, sondern auch zum Anfertigen von Sekundärteilen in jedem anderen Anwendungsbereich geeignet sein.
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Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Demnach wird ein Verfahren zum Anfertigen eines Sekundärteils vorgeschlagen, das die folgenden Schritte aufweist:
- – Aufbringen, insbesondere Aufmodulieren oder Aufsetzen, eines formgebenden und verbrennbaren Materials auf ein Primärteil bestehend aus einem ersten Werkstoff zur Bildung eines Modells für das Sekundaräteil;
- – Einbetten des Modells für das Sekundärteil zusammen mit dem Primärteil in eine aushärtbare Einbettmasse;
- – Aushärten der Einbettmasse;
- – Ausbrennen des Werkstoffs aus der ausgehärteten Einbettmasse;
- – Ausgießen eines Hohlraums, den das ausgebrannte Material in der ausgehärteten Einbettmasse hinterlässt, mit einem zweiten Werkstoff zur Bildung des Sekundärteils; und
- – Trennen des Primärteils von dem Sekundärteil.
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Dadurch wird das Modell des Sekundärteils zusammen mit dem Primärteil eingebettet und weiter verarbeitet, wodurch sich ein Hohlraum in der ausgehärteten Einbettmasse ausbildet, der im Innern von dem Primärteil selbst begrenzt wird. Die innere Oberfläche des Hohlraums wird also direkt durch die Kontur des Primaräteils bestimmt. Hierdurch kann sofort ein exakter Guss des späteren Sekundärteils ausgeführt werden. Es sind daher deutlich weniger Arbeitsschritte erforderlich. Zudem weist das angefertigte Sekundärteil sofort nach dem Guss eine passgenaue Form zum Primärteil auf, so dass auch die herkömmlicher Weise erforderliche Nachbearbeitung entfällt. Außerdem ist kein Trennmittel erforderlich.
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Die Erfindung betrifft auch eine Legierung bzw. Legierungen mit bestimmten Eigenschaften und betrifft ein damit angefertigtes Sekundärteil.
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Die Legierung wird zum Anfertigen eines Sekundärteils unter Anwendung des Verfahrens geeignet, insbesondere zum Anfertigen einer Zahnprothese, wobei die Legierung wie folgt definiert ist:
- – die Legierung (W2) ist eine auf den folgenden Stoffen basierende Legierung:
Palladium und/oder Zirkonium und/oder Scandium und/oder Titan und/oder Kupfer/Zirkonium und/oder Kupfer und/oder Hafnium und/oder Aluminium und/oder Silber;
- – die Legierung hat einen Wärmeausdehnungskoeffizienten (WAK2) im Bereich von 8–12 µm/mK;
- – die Legierung (W2) weist eine Temperaturbeständigkeit, insbesondere Schmelztemperatur (T2), auf, die unterhalb von 1350 °C liegt.
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Das mittels des Verfahrens angefertigte Sekundärteil kann beispielsweise für eine Zahnprothese vorgesehen sein und besteht aus der obigen Legierung.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Demnach wird für das Sekundärteil ein Werkstoff verwendet, der wie folgt auf den Werkstoff des Primärteils abgestimmt ist:
In Bezug auf den ersten Werkstoff, der für das Primärteil verwendet wird und eine erste Temperaturbeständigkeit aufweist, wird für das Sekundärteil ein zweiter Werkstoff verwendet, der eine zweite um mindestens 100°C geringere Temperaturbeständigkeit aufweist. Wenn der erste Werkstoff beispielsweise bis zu einer Temperatur von 1500°C beständig bleibt, so soll der zweite Werkstoff eine geringere Temperaturbeständigkeit aufweisen, d.h. beispielsweise eine Schmelztemperatur von höchstens 1400°C aufweisen.
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Außerdem werden die Werkstoffe hinsichtlich ihrer Wärmeausdehnungskoeffizienten (kurz WAK) wie folgt aufeinander abgestimmt: Ausgehend von dem ersten Werkstoff, der einen ersten Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, soll der zweite Werkstoff für das Sekundärteil einen zweiten Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen, der um nicht mehr als 2 µm/mK von dem ersten Wärmeausdehnungskoeffizienten abweicht. Somit sollen das Primärteil und das Sekundärteil sehr ähnliche Wärmeausdehnungskoeffizienten oder sogar denselben Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen. Wenn z.B. das Primärteil aus Zirkoniumdioxid (ZrO2) besteht, das üblicher Weise einen WAK von etwa 10,5 µm/mK aufweist, dann soll der WAK des Sekundärteils im Bereich von 8,5 bis 12 µm/mK liegen.
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Hinsichtlich der verwendeten Werkstoffe, wurde für den Fall, dass das Primärteil aus einem keramischen Werkstoff, insbesondere Zirkoniumdioxid, besteht, eine für das Sekundärteil besonders gut geeignete Legierung entwickelt. Diese Legierung sollte vorzugsweise aus einer auf Palladium und/oder Zirkonium basierenden Legierung bestehen. Die zuvor genannten anderen Materiealien sind auch geeignet.
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Die Erfindung und die sich daraus ergebenden Vorteile werden nun im Detail anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben, wobei auf die folgenden beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen wird:
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1a)–1e) veranschaulichen in Querschnittsansichten die einzelnen Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens;
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2) ist ein schematisches Ablaufdiagramm für das erfindungsgemäße Verfahren; und
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3a)–3f) veranschaulichen in Querschnittsansichten die einzelnen Verfahrensschritte eines herkömmlichen Verfahrens.
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Wie bereits eingangs mit Bezugnahme auf die 3a)–f) beschrieben wurde, sind bei den herkömmlichen Verfahren mehrere aufwendige Schritte erforderlich, um schließlich das gewünschte Sekundärteil zu erhalten.
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Im Unterschied dazu kann das erfindungsgemäße Verfahren mit wenigen Schritten zum Ziel führen. Dies wird anhand der 1a)–e) sowie 2) veranschaulicht und hier im Detail beschrieben:
Das Verfahren 100 weist im Wesentlichen die folgenden Schritte 110 bis 150 auf (s. 2) und dient im vorliegenden Beispiel zum Anfertigen eines Sekundärteils ST* für eine Zahnprothese (s. auch 1a)–e)).
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Zunächst wird in einem ersten Schritt 110 ein formgebendes und verbrennbares Material M auf ein Primärteil PT aufgebracht bzw. aufmoduliert (s. 1a). Das Primärteil besteht aus einem Werkstoff W1 mit hoher Dichte und großer Härte. Dieser erste Werkstoff W1 ist vorzugsweise nicht oder nur sehr schwach wärmeleitend und kann beispielsweise eine Hochleistungskeramik, wie z.B. Zirconiumdioxid, sein. Durch Verwendung eines solchen Materials wird vermieden, dass sich an dem Primärteil Oxyde beim Angießen ausbilden. Das aufmodulierte verbrennbare Material M ist beispielsweise ein rückstandsfrei ausbrennbarer Kunststoff, wie z.B. Polymethylmethacrylat (PMMA) oder dergleichen.
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In einem nächsten Schritt 120 wird dann das Modell ST für das Sekundärteil zusammen mit dem Primärteil PT in eine aushärtbare Einbettmasse EBM eingebettet (s. 1b), z.B. in ein auf Gips basierende Einbettmasse eingebettet.
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Die Einbettmasse wird anschließend in einem Schritt 130 ausgehärtet und das Material M wird ausgebrannt. Der Schritt 130 unterteilt sich in einen ersten Teilschritt 131, der das Aushärten der Einbettmasse EBM betrifft, und in einen zweiten Teilschritt 132, der das Ausbrennen des Materials M aus der ausgehärteten Einbettmasse betrifft. Man erhält schließlich einen Hohlraum HR, den das vollständig ausgebrannte Material M in der der ausgehärteten Einbettmasse EBM hinterlässt (s. auch 1c). Hierbei definiert das vorhandene Primärteil PT die innere Form des Hohlraumes HR.
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In einem weiteren Schritt 140 wird dann zur Bildung des Sekundärteils der Hohlraum HR mit einem zweiten Werkstoff W2 ausgegossen (s. 1d). Der Guss bildet bereits das gewünschte Sekundärteil ST*, denn die innere Kontur bzw. Form entspricht exakt der äußeren Kontur und Form dem Primärteil PT.
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Anschließend braucht man nur noch das Sekundärteil ST* von dem Primärteil PT zu trennen (Schritt 150; 1e).
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Zahlreiche Überlegungen über die einzusetzenden Materialien und Werkstoffe sowie ausgiebige Experimente auf Seiten des Erfinders führten zu folgenden Erkenntnissen:
Ausgehend von dem ersten Werkstoff W1, aus dem das Primarteil PT besteht, und der eine erste Temperaturbeständigkeit T1 aufweist, sollte der zweite Werkstoff W2, der für das Sekundärteil verwendet wird, eine niedrigere Temperaturbeständigkeit aufweisen, die zumindest um 100°C unter T1 liegt. Wenn beispielsweise T1 = 1400°C; dann sollte T2 < 1300°C sein.
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Was die Wärmeausdehnungskoeffizienten angeht, so sollten beide Werkstoffe etwa denselben Wärmeausdehnungskoeffizienten (WAK) aufweisen. Der der zweite Werkstoff W2 sollte einen Wärmeausdehnungskoeffizienten WAK2 aufweisen, der vorzugsweise um nicht mehr als 2 µm/mK von dem ersten Wärmeausdehnungskoeffizienten WAK1 des ersten Werkstoffes W2 abweicht.
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Hinsichtlich der verwendeten Werkstoffe selbst, kann beispielsweise der erste Werkstoff W1 (für das Primärteil) ein keramischer Werkstoff, insbesondere Zirconiumdioxid, sein und kann der zweite Werkstoff W2 (für das Sekundärteil) eine Legierung, insbesondere eine auf Palladium und/oder Zirkonium basierende Legierung, sein.
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Als besonders gut geeignete Legierung (zweiter Werkstoff W2) zum Anfertigen des Sekundärteils nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hat sich eine Legierung gezeigt, die folgende Eigenschaften aufweist:
- – die Legierung ist eine auf den folgenden Stoffen basierende Legierung:
Palladium und/oder Zirkonium und/oder andere Materialien, wie Scandium, Titan, Kupfer/Zirkonium, Kupfer, Hafnium und/oder Aluminium und/oder Silber;
- – die Legierung hat einen Wärmeausdehnungskoeffizienten (WAK2) im Bereich von 8–12 µm/mK;
- – die Legierung weist eine Temperaturbeständigkeit, insbesondere Schmelztemperatur (T2), auf, die unterhalb von 1350 °C liegt.
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Mit Hilfe des Verfahrens und vorzugsweise Verwendung einer solchen Legierung kann sehr rasch, aber dennoch sehr genau und kostengünstig ein Sekundärteil, insbesondere für eine Zahnprothese, angefertigt werden.
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Die Erfindung ist nicht auf die Zahnprothetik beschränkt, sondern kann in vielen anderen Bereichen eingesetzt werden, quasi überall dort, wo ein Teil (Sekundärteil) passgenau zu einem vorhandenen bzw. vorgegebenen Teil (Primärteil) gegossen werden soll.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 3322511 A1 [0003]
- DE 102012103469 A1 [0003]
- EP 916430 A1 [0003]
