DE102014203448A1 - Method for producing a dental instrument or medical instrument - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Instruments, insbesondere eines Dentalinstruments oder eines medizinischen Instruments, bei welchem von einem Werkstück ein konturgebender Materialabtrag mittels eines Lasers erfolgt.The invention relates to a method for producing an instrument, in particular a dental instrument or a medical instrument, in which a workpiece is subjected to a contouring removal of material by means of a laser.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Instruments, insbesondere eines Dentalinstruments oder eines medizinischen Instruments.The invention relates to a method for producing an instrument, in particular a dental instrument or a medical instrument.

Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, Instrumente der oben genannten Art durch spanende Verfahren herzustellen. Dabei werden beispielsweise Rohlinge durch Drehen bearbeitet. Die Herstellung von Köpfen der Instrumente, welche mit Schneiden versehen sind, erfolgt dann durch Fräsen oder Schleifen.From the prior art it is known to produce instruments of the above type by machining processes. For example, blanks are processed by turning. The production of heads of the instruments, which are provided with cutting, then carried out by milling or grinding.

Die bekannten Herstellungsverfahren sind dazu geeignet, Instrumente aus den üblicherweise verwendeten Materialien zu fertigen, beispielsweise aus Stahl, der nachfolgend gehärtet, fertigbearbeitet und/oder beschichtet wird, oder aus Hartmetall und Keramik. Bei der Bearbeitung von Keramik kann diese sowohl im Hartzustand, als auch im Grünlings- oder Weißlingszustand erfolgen. In jedem Falle handelt es sich um spanende Verfahren unter Verwendung geeigneter Instrumente.The known production methods are suitable for producing instruments from the commonly used materials, for example steel, which is subsequently hardened, finished and / or coated, or hard metal and ceramic. In the processing of ceramic, this can be done both in the hard state, as well as in the green state or Weißlingszustand. In any case, these are machining processes using appropriate instruments.

Die durch derartige spanende Verfahren erzeugbaren Geometrien, insbesondere Schneidengeometrien an Köpfen von Dentalinstrumenten oder medizinischen Instrumenten sind durch die Form und Größe der Werkzeuge (Fräser, Schleifscheiben, etc.) vorbestimmt. Bei der Entwicklung neuer Formen, beispielsweise Schneidengeometrien oder Verzahnungsformen, stellt sich deshalb stets die Frage, wie diese herstellbar sind. Dabei sind durch die Geometrie der Werkzeuge enge Grenzen gesetzt.The geometries that can be produced by such machining methods, in particular cutting geometries on heads of dental instruments or medical instruments, are predetermined by the shape and size of the tools (milling cutters, grinding wheels, etc.). When developing new molds, for example cutting edge geometries or tooth forms, the question always arises as to how they can be produced. There are narrow limits set by the geometry of the tools.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, welches bei einfacher, kostengünstiger Anwendbarkeit die Herstellung auch von komplexen Geometrien von Instrumenten ermöglicht.The invention has for its object to provide a method of the type mentioned, which allows for simple, inexpensive applicability, the production of complex geometries of instruments.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmalskombination des Anspruchs 1 gelöst, die Unteransprüche zeigen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.According to the invention the object is achieved by the combination of features of claim 1, the dependent claims show further advantageous embodiments of the invention.

Im Einzelnen ist erfindungsgemäß somit vorgesehen, dass eine konturgebende Bearbeitung eines Werkstücks mittels eines Lasers erfolgt. Es handelt sich erfindungsgemäß somit um ein abtragendes Laserverfahren, bei welchem kleine Materialpartikel mittels des Lasers aufgeschmolzen und verdampft werden. Hierdurch ist es möglich, präziseste Geometrien zu erzeugen, die mit herkömmlichen spanenden Verfahren nicht realisierbar sind.In detail, the invention thus provides that a contouring machining of a workpiece by means of a laser. It is thus an ablative laser process according to the invention, in which small material particles are melted and evaporated by means of the laser. This makes it possible to produce the most precise geometries, which are not feasible with conventional machining methods.

Als Laser werden erfindungsgemäß bevorzugt Kurzpulslaser oder Ultrakurzpulslaser eingesetzt, beispielsweise Femto-, Piko- oder Nano-Sekundenlaser.Short-pulse lasers or ultrashort-pulse lasers are preferably used according to the invention as lasers, for example femto, pico or nano-seconds lasers.

Die Laser-Bearbeitung weist den Vorteil auf, dass das Grundgefüge der bearbeiteten Werkstücke durch den Laserabtrag nicht beeinträchtigt wird, so dass Produkte mit hoher Festigkeit und Instrumente mit hohen Schneidleistungen hergestellt werden können.Laser processing has the advantage that the basic structure of the machined workpieces is not affected by the laser ablation, so that products with high strength and instruments with high cutting performance can be produced.

Erfindungsgemäß ist es möglich, die gesamte Formgebung eines Instruments mittels des Lasers durchzuführen. Dabei wird beispielsweise ein zylindrischer Rohling verwendet, welcher vollständig mittels des Lasers bearbeitet wird.According to the invention, it is possible to carry out the entire shaping of an instrument by means of the laser. In this case, for example, a cylindrical blank is used, which is completely processed by means of the laser.

Alternativ hierzu ist jedoch auch möglich, ein Halbfertigteil in klassischer Herstellungsweise zu erzeugen, beispielsweise durch Drehen, Fräsen oder Schleifen. Dabei können beispielsweise der Schaft und der Einspannbereich des Schaftes konturgebend bearbeitet werden, ebenso eine Umfangskontur des Kopfes des Instruments. Mittels des erfindungsgemäßen Materialabtragsverfahrens werden dann die Schneiden und Spanräume ausgearbeitet.Alternatively, however, it is also possible to produce a semi-finished part in classical production, for example by turning, milling or grinding. In this case, for example, the shank and the clamping area of the shank can be contoured, as can a peripheral contour of the head of the instrument. By means of the material removal process according to the invention, the cutting edges and chip spaces are then worked out.

Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren weist den zusätzlichen Vorteil auf, dass es möglich ist, werkzeuglos oder im Wesentlichen werkzeuglos die vollständige Herstellung der Instrumente zu realisieren. Dies bringt auch den Vorteil, dass Modifikationen, beispielsweise an der Verzahnung eines Dentalbohrers oder Dentalfräsers, leicht durchgeführt werden können, da hierzu lediglich Softwareänderungen, nicht jedoch Änderungen in den zu verwendenden Werkzeugen erforderlich sind. Beispielsweise werden die erfindungsgemäßen Instrumente auf 5- oder 6-Achsen-Maschinen hergestellt. Bei einer klassischen spanenden Fertigung sind hierbei unterschiedlichste Werkzeuge (beispielsweise Fräser oder Schleifscheiben) erforderlich, welche ausgetauscht oder nachgeschliffen werden müssen. Auch muss die Maschinensteuerung die Größe und Art der Werkzeuge berücksichtigen. All dies entfällt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren, da dort lediglich die Bewegung und der Einsatz des abtragenden Lasers bei der Maschinensteuerung berücksichtigt werden müssen.The manufacturing method according to the invention has the additional advantage that it is possible to realize the complete production of the instruments without tools or essentially without tools. This also has the advantage that modifications, for example to the toothing of a dental drill or dental milling cutter, can be carried out easily since this requires only software changes, but not changes in the tools to be used. For example, the instruments according to the invention are manufactured on 5 or 6-axis machines. In the case of a classic metal-cutting production, a great variety of tools (for example, milling cutters or grinding wheels) are required, which must be exchanged or reground. Also, the machine control must consider the size and type of tools. All this is eliminated in the method according to the invention, since there only the movement and the use of the ablating laser must be considered in the machine control.

Unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es somit möglich, Konstruktionen und Formen von Instrumenten herzustellen, welche mittels klassischer Formgebungsverfahren nicht herstellbar sind. Hierdurch ist es möglich, Produkte zu erzeugen, welche verbesserte Einsatzbedingungen aufweisen. Derartige Produkte sind insbesondere in der Zahnmedizin, in der Zahntechnik, in der Ohren-Chirurgie, in der Neuro-Chirurgie oder in der Orthopädie vorteilhaft verwendbar. Insgesamt handelt es sich dabei bevorzugterweise um Zahnbohrer, Dentalfräser, Schleifinstrumente, Schallspitzen und/oder Sägeblätter.Using the method according to the invention, it is thus possible to produce constructions and shapes of instruments which can not be produced by means of classical shaping methods. This makes it possible to produce products which have improved operating conditions. Such products are particularly useful in dentistry, in dental technology, in ear surgery, in neuro-surgery or in orthopedics advantageous. Overall, these are preferably tooth drills, dental cutters, grinding instruments, sonic tips and / or saw blades.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Dabei zeigt:In the following the invention will be described by means of an embodiment in conjunction with the drawing. Showing:

1 eine vereinfachte Seitenansicht eines Rohlings, 1 a simplified side view of a blank,

2 eine vereinfachte Seitenansicht eines Halbfertigteils, 2 a simplified side view of a semi-finished part,

3 eine Seitenansicht eines Fertigteils in Form eines Dentalbohrers, 3 a side view of a finished part in the form of a dental drill,

4 eine radiale Schnittansicht durch den Kopf des Instruments gemäß 3, und 4 a radial sectional view through the head of the instrument according to 3 , and

5 eine Schnittansicht, analog 4, einer Ausgestaltung gemäß dem Stand der Technik. 5 a sectional view, analog 4 , An embodiment according to the prior art.

Das erfindungsgemäße konturgebende Materialabtragsverfahren mittels eines Lasers hat auch den weiteren Vorteil, dass es möglich ist, die Schneiden des Instruments mittels des Lasers zu schärfen. Dies trägt zu einer Steigerung der Abtragsleistungen bei.The contouring material removal method according to the invention by means of a laser also has the further advantage that it is possible to sharpen the cutting edges of the instrument by means of the laser. This contributes to an increase in the removal rates.

Durch die materialabtragende Bearbeitung der Oberfläche des Instruments mittels des Lasers ist erfindungsgemäß weiterhin in vorteilhafter Weise möglich, die Oberflächen entsprechend zu gestalten, beispielsweise diese hydrophob oder hydrophil auszubilden.By the material-removing machining of the surface of the instrument by means of the laser according to the invention further advantageously possible to make the surfaces accordingly, for example, these hydrophobic or hydrophilic form.

Die 1 zeigt einen Rohling, welcher als zylindrisches Ausgangsmaterial zur Anwendung kommt. Aus diesem wird ein in 2 gezeigtes Halbfertigteil hergestellt. Die Herstellung kann entweder nach klassischer Vorgehensweise spanend erfolgen (Drehen oder Fräsen), es ist jedoch auch möglich, das Halbfertigteil mittels Laserabtrag aus dem Rohling herzustellen.The 1 shows a blank which is used as cylindrical starting material. This will be an in 2 shown half-finished part produced. The production can either be done by conventional machining (turning or milling), but it is also possible to produce the semi-finished part by laser removal from the blank.

Die 3 zeigt ein Fertigteil in Seitenansicht. Dieses umfasst einen Schaft 1 mit einem Einspannbereich 2. Gegenüberliegend zu dem Einspannbereich 2 ist an dem Schaft 1 ein Hals 3 ausgebildet, welcher in einen mit Schneiden versehenen Kopf 4 übergeht.The 3 shows a finished part in side view. This includes a shaft 1 with a clamping area 2 , Opposite to the clamping area 2 is on the shaft 1 a neck 3 formed, which in a provided with cutting head 4 passes.

Die 4 und 5 zeigen im Vergleich jeweils Radial-Schnittansichten durch den Kopf 4. Dabei ist die Ausgestaltung gemäß 4 durch ein erfindungsgemäßes Herstellungsverfahren geschaffen worden. Die 5 zeigt in analoger Darstellung eine Ausgestaltung gemäß dem Stand der Technik, bei welchem die Schneiden des Kopfes durch Schleifen oder Fräsen hergestellt wurden. Es zeigt sich, dass die Ausgestaltung der Schneiden gemäß 4 weitaus komplexer Geometrien ermöglichen. Es sind insbesondere Hinterschnitte oder Spanräume erzeugbar, welche mit klassischen Herstellungsverfahren nicht oder nur mit erheblichem Aufwand realisierbar sind.The 4 and 5 show in comparison each radial-sectional views through the head 4 , The design is according to 4 created by a manufacturing method according to the invention. The 5 shows an analogous representation of an embodiment according to the prior art, in which the cutting of the head were made by grinding or milling. It turns out that the design of the cutting according to 4 allow much more complex geometries. In particular, undercuts or chip spaces can be generated, which can not be realized with conventional production methods or only with considerable effort.

Claims (7)

Verfahren zur Herstellung eines Instruments, insbesondere eines Dentalinstruments oder eines medizinischen Instruments, bei welchem von einem Werkstück ein konturgebender Materialabtrag mittels eines Lasers erfolgt.Method for producing an instrument, in particular a dental instrument or a medical instrument, in which a workpiece is subjected to a contouring material removal by means of a laser. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die gesamte Formgebung des Instruments mittels des Lasers erfolgt.A method according to claim 1, characterized in that the entire shaping of the instrument takes place by means of the laser. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück zumindest in Teilbereichen spanend zu einem Rohling vorgefertigt und mittels des Lasers endbearbeitet wird.A method according to claim 1, characterized in that the workpiece is prefabricated at least in partial areas to a blank and finished by means of the laser. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kurz- oder Ultrakurzpulslaser verwendet wird.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that a short or ultrashort pulse laser is used. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Instrument mit Schneiden versehen wird.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the instrument is provided with cutting. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Instrument mit vorspringenden konvexen Bereichen und/oder mit rückgesetzten konkaven Bereichen ausgebildet wird.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the instrument is formed with projecting convex portions and / or with recessed concave portions. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Instrument als Zahnbohrer, Dentalfräser, Schleifinstrument, Schallspitze oder Sägeblatt ausgebildet wird.Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that the instrument is designed as a dental drill, dental cutter, grinding instrument, sonic tip or saw blade.
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