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Die vorliegende Erfindung ist gerichtet auf ein Verfahren zum Herstellen eines Dentalmodells mittels eines generativen Schichtbauverfahrens sowie auf ein Dentalmodell. Hierbei versteht die vorliegende Anmeldung unter dem Begriff ”Dentalmodell” eine dreidimensionale 1:1-Reproduktion zumindest eines Teils des Kiefers, also des von Zahnfleisch umgebenen Unter- und/oder Oberkieferknochens, in welchem auch zumindest ein Zahn oder Zahnstumpf vorhanden sein kann.
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Die deutsche Offenlegungsschrift
DE 10 2013 204 146 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Dentalmodells mittels eines generativen Schichtbauverfahrens zur Verwendung im zahntechnischen Bereich. Insbesondere wird ein Verfahren zur Herstellung eines sogenannten ”Sägeschnittmodells” beschrieben. Bei einem Sägeschnittmodell handelt es sich um ein Modell von zumindest einem Teil des Unter- oder Oberkiefers. Gemäß
DE 10 2013 204 146 A1 werden zwischen einzelnen Segmenten des Dentalmodells spaltförmige Ausnehmungen vorgesehen, in denen jeweils mindestens eine Verbindungsbrücke angeordnet ist, welche die beiden Seiten der jeweiligen spaltförmigen Ausnehmung miteinander verbindet und die einzige Verbindung zwischen den beiden Segmenten darstellt. Nach der Fertigstellung des Modells in einer Vorrichtung zur generativen Schichtbauvorrichtung fixieren die Verbindungsbrücken die Orientierung und Lage der an sie angrenzenden Segmente zueinander. Für die Benutzung als Sägeschnittmodell müssen dann noch diese Verbindungsbrücken durchsägt werden, so dass (nach Anordnung der Segmente auf einer Montageplatte) einzelne Abschnitte von der Montageplatte entnommen werden können und bearbeitet werden können.
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Es sind mehrere Alternativen von Montageplatten bekannt. Zum einen kann eine vorgefertigte Standardmontageplatte mit Stiften, die in einem festen Rasterabstand angeordnet sind, verwendet werden. Zum anderen kann die Montageplatte individuell für jedes Dentalmodell angefertigt werden.
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Bei der ersten Alternative benötigt ein Dentalmodell an seiner Unterseite Löcher, die den gleichen Rasterabstand aufweisen wie die Stifte auf der Montageplatte. Dies kann, wie
DE 10 2013 204 146 A1 ausführt, von Nachteil sein, da, wenn solch ein Stift an der Stelle eines Sägeschnitts (einer Ausnehmung in dem Dentalmodell) vorhanden ist, an dieser Stelle keine Fixierung der Lage des Dentalmodells an der Montageplatte möglich ist.
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Bei der zweiten Alternative sind die Stifte nur an jenen Stellen, an denen kein Sägeschnitt vorhanden ist. Allerdings ist die individuelle Herstellung einer Montageplatte aufwendiger, insbesondere, wenn letztere aus Gips hergestellt wird, der sich darüber hinaus beim Aushärten verziehen kann.
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Für beide Montageplattenalternativen gilt, dass es für das Studium der Kieferbewegungen und der Okklusion notwendig ist, ein Oberkiefer- und Unterkiefermodell in einen Artikulator einzusetzen. 6 zeigt hier zur Veranschaulichung eine Seitenansicht eines menschlichen Schädels mit dargestelltem Unterkieferhals 601 und Gelenkkopf 602 und Kronenfortsatz 603. Ebenfalls in 6 dargestellt ist die Lage der Verlaufsebenen 604, 6051 und 6052 der Zahnbögen von Unter- und Oberkiefer. Bei geschlossenem Kiefer liegen die Ebenen 604 und 6051 von Unter- bzw. Oberkiefer nahezu parallel. Bei geöffnetem Kiefer nimmt die Ebene 6052 des Oberkiefers einen Winkel gegenüber der Ebene des Unterkiefers 604 ein (die Darstellung soll nicht implizieren, dass sich beim Öffnen des Kiefers der Oberkiefer bewegt). Die Kontaktflächen zwischen den Zähnen in Ober- und Unterkiefer beeinflussen hier den Bewegungsspielraum bei Kaubewegungen und die Art der Belastung des Kiefergelenks. Daher ist es bei der Erstellung eines Dentalmodells unerlässlich, das Modell im Artikulator zu studieren.
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Sofern sich im Sägeschnittmodell ein Sägeschnitt an einer für die Okklusion bzw. Kieferbewegung wichtigen Stelle befindet, kann es nun aber zu Fehlbeurteilungen kommen. Zudem ist die Einjustierung der Modelle in den Artikulator und die zugehörige Ausrichtung derselben im Artikulator mit einem erhöhten Aufwand verbunden.
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Angesichts der obigen Ausgangslage des Standes der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein alternatives bzw. verbessertes Modellierungsverfahren für ein Dentalmodell (insbesondere zur Herstellung eines solchen Dentalmodells) sowie ein zugehöriges verbessertes Dentalmodell bereitzustellen.
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Unter einer Verbesserung wird dabei insbesondere bevorzugt verstanden, dass dadurch eine einfachere Anbringung eines Sägeschnittmodells auf einer Montageplatte und/oder eine genauere Wiedergabe der Okklusion möglich sind.
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Die Aufgabe wird gelöst durch ein Dentalmodell nach Anspruch 1 und ein Modellierungsverfahren nach Anspruch 13 sowie ein Computerprogramm nach Anspruch 15. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Dabei können die Vorrichtungen auch durch die in den Unteransprüchen angegebenen und in der Beschreibung beschriebenen Merkmale der Verfahren weitergebildet sein oder umgekehrt.
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Ein erfindungsgemäßes Dentalmodell, das zumindest einen Teilbereich eines menschlichen Kiefers wiedergibt, besteht aus einer Mehrzahl von Segmenten, wobei es zwei benachbarte Segmente gibt, bei denen mindestens eine Verbindung zwischen diesen beiden Segmenten in mindestens einer Verbindungsbrücke besteht, welche geeignet ist, die Orientierung und Lage der beiden Segmente zueinander zu fixieren. Dabei ist die mindestens eine Verbindungsbrücke, bevorzugt sind alle Verbindungsbrücken des Dentalmodells, außerhalb eines Zahnbogens des Dentalmodells überbrückend, insbesondere die beiden Segmente überbrückend, angeordnet und einstückig mit den beiden Segmenten ausgebildet. „Überbrückend” bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Verbindungsbrücke jenseits zweier direkt aneinander angrenzenden Oberflächen der beiden Segmente angebunden wird, die sie miteinander verbindet. Anders ausgedrückt: Wenn zwei formmäßig komplementäre Segmente miteinander verbunden sind, so weisen jeweils zwei (Kontakt-)Oberflächen dieser Segmente direkt aufeinander zu und bilden einen Zwischenraum. Wenn die beiden formmäßig komplementären Segmente einander angenähert werden, entsteht ein flächiger Kontaktbereich dort, wo sich die beiden Kontakt-Oberflächen der Segmente berühren. Überbrückend ist die Verbindungsbrücke zwischen Segmenten ausschließlich dann, wenn sie diese zwei aufeinander zuweisenden Kontakt-Oberflächen nicht berührt. Es wird damit also eine rein außenseitige Führung der Verbindungsbrücke realisiert. Bei anderen aufeinander zuweisenden Oberflächen des Dentalmodells, die nicht flächig aufeinander zum Liegen gebracht werden können (insbesondere alle zu verbindenden Oberflächen von Ober- und Unterkiefern von Dentalmodellen), ist dagegen eine überbrückende Wirkung gemäß der vorliegenden Erfindung gegeben.
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Insbesondere bevorzugt weist die mindestens eine Verbindungsbrücke in mindestens einem Querschnitt eine im Wesentlichen U-förmige oder V-förmige Gestalt auf und jeder Schenkel des ”U” oder ”V” steht in Verbindung mit jeweils einem Segment. Mit einer einstückigen Ausbildung einer Verbindungsbrücke mit den beiden angrenzenden Segmenten ist hier auch gemeint, dass die Verbindungsbrücke selbst aus einem Stück ausgebildet ist und nicht z. B. aus zwei separaten Scharnierteilen eines Scharniergelenks ausgebildet ist.
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Durch die Anbringung der mindestens einen Verbindungsbrücke außerhalb des Zahnbogens ist es möglich, die Lage und Orientierung zweier benachbarter Segmente so zu fixieren, dass nach einer Herstellung des Dentalmodells mittels einer generativen Schichtbauvorrichtung eine Zuordnung der einzelnen Segmente bei der Entnahme aus der Vorrichtung sehr einfach ist. Insbesondere muss man hierbei bedenken, dass üblicherweise in einer generativen Schichtbauvorrichtung viele solcher Modelle in mehreren Lagen in einem Arbeitsgang hergestellt werden. Die die beiden Segmente überbrückende Anbringung zeichnet sich dadurch aus, dass die betreffende Verbindungsbrücke an beiden Segmenten an einer Außen-Oberfläche des jeweiligen Segments ansetzt und nicht an einer Innen-Oberfläche, also einer Oberfläche des jeweiligen Segments, die direkt auf eine Oberfläche des mit diesem Segment verbundenen weiteren Segments zuweist. Dadurch ist gewährleistet, dass die Verbindungsbrücke eben gerade nicht direkt zwischen den beiden Segmenten angeordnet ist. Dadurch kann vermieden werden, dass der Abstand zwischen den Segmenten während der Herstellung des Dentalmodells trotz der Verbindung der Segmente mittels der Verbindungsbrücke miminal klein gehalten werden kann. Hierdurch und insbesondere auch durch die bevorzugte U-förmige oder V-förmige Gestalt einer Verbindungsbrücke ist es möglich, das Dentalmodell außerhalb des Zwischenraums zwischen zwei Segmenten zu durchtrennen, z. B. am von dem oder den Zahnbögen am Weitesten entfernten Scheitel des ”U” oder ”V”. Daher muss keine Beschädigung des Modells beim Durchtrennen der Verbindungsbrücken befürchtet werden.
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Vorzugsweise überkragt die mindestens eine Verbindungsbrücke in der Verlaufsebene mindestens eines Zahnbogens einen Zwischenraum zwischen den Segmenten. Wenn die Verbindung zwischen zwei Segmenten lediglich über eine außerhalb des Zahnbogens liegende Verbindungsbrücke stattfindet, dann muss an den Stellen zwischen den Segmenten kein Teil des Dentalmodells für einen Sägeschnitt geopfert werden, der typischerweise eine Breite von ca. einem halben Millimeter hat. Vielmehr können die beiden Segmente bei der generativen Fertigung so hergestellt werden, dass sie an der Schnittstelle exakt alle Merkmale der realen Mundsituation im Patienten wiedergeben. Durch die außerhalb des Zahnbogens vorgesehene Verbindung hängen die beiden Segmente dennoch aneinander und ein Durchtrennen dieser außenliegenden Verbindung führt nicht zu einer Opferung von Teilen des Modells für den Sägeschnitt. Insbesondere wenn für die Okklusion oder die Kiefergelenksbewegung wichtige Details an der Grenze zwischen zwei Segmenten liegen, zeigen sich die Vorteile solch außerhalb des Zahnbogens liegender Verbindungen.
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Weiter bevorzugt liegt jeweils zwischen zwei benachbarten Segmenten im Dentalmodell eine Verbindung über mindestens eine Verbindungsbrücke vor. Gerade dann ergibt sich als Vorteil jener, dass die Okklusion, die in der realen Mundsituation vorliegt, exakt nachgebildet werden kann.
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Vorzugsweise ist die mindestens eine Verbindungsbrücke zwischen zwei Segmenten aus einem Material ausgebildet, das identisch zu jenem der beiden mit der Verbindungsbrücke verbundenen Segmente ist. Gerade bei der Herstellung des Dentalmodells mittels eines generativen Schichtbauverfahrens ist es vorteilhaft, wenn die Verbindungsbrücken einstückig mit den restlichen Teilen des Dentalmodells aus dem gleichen Material wie das restliche Dentalmodell ausgebildet werden. In diesem Fall ist die Herstellung in einem Arbeitsgang möglich, ohne dass komplizierte manuelle Anbringungen von Verbindungsbrücken an Teilen des Dentalmodells notwendig sind bzw. ein Wechsel des Aufbaumaterials für das Generieren der mindestens einen Verbindungsbrücke notwendig ist. Das Vorhandensein der Verbindungsbrücken wird einfach im computergestützten Modell (CAD-Modell), auf dessen Grundlage das Dentalmodell generativ gefertigt wird, berücksichtigt.
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Insbesondere können Verbindungsbrücken so ausgebildet sein, dass eine Federkraft auf die beiden Segmente ausgeübt wird, durch welche die beiden Segmente zueinander hingezogen und/oder voneinander weggedrückt werden. Durch die federnde Ausbildung der Verbindungsbrücken können zum Anbringen des Dentalmodells auf einer Montageplatte die einzelnen Segmente gegeneinander bewegt werden, ohne dass die Verbindung zwischen den Segmenten vollständig durchtrennt wird. Somit kann das Dentalmodell als Ganzes auf die Montageplatte aufgesetzt werden, obwohl es in Segmente unterteilt ist. Die federnde Ausbildung der Verbindungsbrücken ermöglicht dabei eine Bewegung der einzelnen Segmente gegeneinander, wodurch Löcher an der Unterseite der einzelnen Segmente einfacher mit Stiften im Boden der Montageplatte in Eingriff gebracht werden können.
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Weiterhin ist es ebenfalls möglich, dass mindestens eine der Verbindungsbrücken flexibel, aber ohne Federwirkung auf die beiden Segmente, ausgebildet ist. Auch in diesem Fall ist eine Bewegung benachbarter Segmente zueinander möglich, obwohl diese über die mindestens eine Verbindungsbrücke zusammenhängen.
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Bei dem erfinderischen Dentalmodell handelt es sich bevorzugt um ein Modell zumindest eines Teilbereichs eines menschlichen Unterkiefers oder Oberkiefers. Wenn dann noch in dem Modell der Zwischenraum zwischen jeweils zwei Segmenten eine spaltartige Ausnehmung umfasst, dann liegt ein Sägeschnittmodell des Ober- oder Unterkiefers vor.
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Weiter bevorzugt umfasst das Dentalmodell zumindest einen Teilbereich eines menschlichen Unterkiefers und zumindest einen Teilbereich eines menschlichen Oberkiefers, welche durch zumindest eine Verbindungsbrücke miteinander verbunden sind. Bevorzugt bildet die mindestens eine Verbindungsbrücke dabei die ausschließliche Verbindung zwischen den beiden Kieferteilen.
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Hierdurch wird es möglich, eine Okklusion, wie sie beim Patienten vorliegt, nachzubilden. Falls notwendig, ist eine Anbringung der beiden Kieferteile in einem Artikulator erleichtert.
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Bevorzugt ist weiterhin die mindestens eine Verbindungsbrücke zwischen Oberkiefer und Unterkiefer so ausgebildet, dass sie eine Bewegungsimitation des dem Dentalmodell zugeordneten realen Patientenober- und -unterkiefers zueinander gestattet. Zum Einen bedeutet dies, dass eine longitudinale Bewegung beim Zubeissen simuliert werden kann. Zum Anderen kann eine Transversalbewegung von Ober- und Unterkiefer ermöglicht werden, welche eine Simulation der Seitwärtsbewegungen des Unterkiefers ermöglicht. In diesem Falle kann, insbesondere beim unmittelbaren Aneinandergrenzen der einzelnen Segmente innerhalb eines Zahnbogens, die dynamische Okklusion exakt so dargestellt werden, wie sie in der realen Mundsituation vorliegt.
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Bevorzugt sind bei einem Dentalmodell entsprechend mindestens einer vorhandenen Zahnposition Löcher im Boden des Dentalmodells vorhanden, insbesondere in Form und Anordnung komplementär zu einer Form und Anordnung von Eingriffsstiften, die an einer Halteplattform für das Dentalmodell ausgebildet sind. Auf diese Weise können Bohrvorgänge am mittels eines generativen Schichtbauverfahrens hergestellten Dentalmodell vermieden werden, durch welche das Dentalmodell beschädigt werden kann.
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Vorzugsweise wird durch die Anzahl und/oder Anordnung der Löcher im Boden an einer Zahnposition, insbesondere im Zusammenwirken mit der Halteplattform, die Lage eines Zahns oder Segments im Dentalmodell kodiert. Durch die Kodierung ist der Vorgang des Anordnens der Segmente des Dentalmodells auf einer Modellplattform vereinfacht, da Verwechslungen zwischen Zähnen oder Segmenten sofort erkannt werden.
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Das erfindungsgemäße Modellierungsverfahren für ein Dentalmodell, das zumindest einen Teilbereich eines menschlichen Kiefers wiedergibt, enthält die folgenden Schritte: Aufteilen des Dentalmodells in eine Mehrzahl von Segmenten mit zwei benachbarten Segmenten, bei denen mindestens eine Verbindung zwischen diesen zwei Segmenten in mindestens einer überbrückenden Verbindungsbrücke besteht, welche geeignet ist, die Orientierung und Lage der beiden Segmente zueinander zu fixieren, und Anordnen der zumindest einen Verbindungsbrücke außerhalb eines Zahnbogens des Dentalmodells, insbesondere die Segmente überbrückend, und einstückige Ausbildung der mindestens einen Verbindungsbrücke mit den beiden Segmenten.
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Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird bei der Erstellung eines computergestützten Modells für die nachfolgende Herstellung eines Dentalmodells mittels eines generativen Schichtbauverfahrens das Dentalmodell in eine Mehrzahl von Segmenten zerlegt. Das Vorhandensein von Verbindungsbrücken in dem CAD-Modell sorgt dann bei dem nachfolgenden Herstellungsvorgang des Dentalmodells dafür, dass nach Abschluss des Herstellvorgangs die Lagebeziehung zwischen den einzelnen Segmenten durch die Verbindungsbrücken festgelegt ist, so dass das Dentalmodell trotz der Zerlegung in Einzelsegmente zusammenhängend der generativen Schichtbauvorrichtung entnommen werden kann.
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Bevorzugt dient das Modellierungsverfahren der Herstellung des Dentalmodells mittels eines generativen Schichtbauverfahrens und enthält folgende Schritte: Abändern eines dreidimensionalen computerbasierten Modells des herzustellenden Dentalmodells, wobei das computerbasierte Modell in Segmente zerlegt wird, Herstellen des Dentalmodells mittels eines generativen Schichtbauverfahrens auf der Grundlage des abgeänderten dreidimensionalen computerbasierten Modells. Gerade bei der Herstellung mittels eines generativen Schichtbauverfahrens ist es möglich, die Verbindungsbrücken auf einfache Weise einstückig mit den Segmenten des Dentalmodells herzustellen.
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Das erfindungsgemäße Computerprogramm enthält eine Abfolge von Befehlen, mittels derer eine Vorrichtung zur Modellierung eines Dentalmodells, das zumindest einen Teilbereich eines menschlichen Kiefers wiedergibt, in die Lage versetzt wird, ein obiges Modellierungsverfahren durchzuführen, wenn das Computerprogramm in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgeführt wird. Dadurch kann das erfindungsgemäße Verfahren in flexibler Weise programmgesteuert erfolgen.
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Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Zeichnungen.
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1 zeigt eine Unteransicht eines erfindungsgemäßen Dentalmodells (Sägeschnittmodells).
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2 zeigt eine Draufsicht auf den in 1 gezeigten Teilbereich des erfindungsgemäßen Dentalmodells.
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3 zeigt mögliche Abwandlungen der Gestalt der Verbindungsbrücken zwischen Segmenten des Dentalmodells.
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4 zeigt eine Ansicht eines Dentalmodells, bei welchem ein Oberkieferteil und ein Unterkieferteil einstückig miteinander verbunden sind,
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5 zeigt eine schematische Darstellung einer Lasersintervorrichtung als Beispiel einer generativen Schichtbauvorrichtung zur Herstellung des erfindungsgemäßen Dentalmodells und
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6 eine schematische Darstellung eines menschlichen Schädels zur Veranschaulichung der relativen Lage der Ebenen von Ober- und Unterkiefer.
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Für eine Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens soll zunächst nachfolgend beispielhaft ein Lasersinterverfahren mit Bezugnahme auf die in 5 dargestellte Lasersintervorrichtung beschrieben werden.
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Die Vorrichtung weist einen Baubehälter 1 auf, in dem ein Träger 2 zum Tragen eines zu bildenden Objekts 3 vorgesehen ist. Der Träger 2 ist über eine Höheneinstelleinrichtung 4 in vertikaler Richtung in dem Baubehälter verfahrbar. Die Ebene, in der aufgetragenes pulverförmiges Aufbaumaterial verfestigt wird, definiert eine Arbeitsebene 5. Zum Verfestigen des pulverförmigen Materials in der Arbeitsebene 5 ist ein Laser 6 vorgesehen, der einen Laserstrahl 7 erzeugt, welcher über eine Ablenkeinrichtung 8 und gegebenenfalls eine Fokussiereinheit 9 auf die Arbeitsebene 5 fokussiert wird. Es ist eine Steuerung 10 vorgesehen, die die Ablenkeinrichtung 8 und gegebenenfalls die Fokussiereinheit 9 derart ansteuern kann, dass der Laserstrahl 7 auf jede beliebige Stelle der Arbeitsebene 5 gelenkt werden kann. Die Steuerung 10 wird über Daten, die die Struktur des herzustellenden Objekts (ein dreidimensionales CAD-Modell des Objekts) beinhalten, angesteuert. Insbesondere enthalten die Daten genaue Informationen über jede zu verfestigende Schicht bei der Herstellung des Objekts.
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Ferner ist eine Zuführvorrichtung 11 vorgesehen, mit der pulverförmiges Aufbaumaterial für eine neue selektiv zu verfestigende Schicht zugeführt werden kann. Mittels eines Beschichters 12 wird das Aufbaumaterial in der Arbeitsebene 5 aufgebracht und geglättet.
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Im Betrieb wird der Träger 2 abgesenkt, eine neue Pulverschicht aufgetragen und mittels des Laserstrahls 7 an den dem Querschnitt des jeweiligen Objekts in dieser Schicht entsprechenden Stellen in der Arbeitsebene 5 verfestigt. Diese Vorgehensweise wird Schicht für Schicht solange wiederholt, bis das Objekt fertiggestellt ist.
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Als pulverförmiges Aufbaumaterial können alle für das Lasersinterverfahren geeigneten Pulver bzw. Pulvermischungen verwendet werden. Solche Pulver umfassen z. B. Kunststoffpulver wie Polyamid oder Polystyrol, PAEK (Polyaryl Ether Ketone), Elastomere, wie PEBA (Polyether Block Amide), Metallpulver, z. B. Edelstahlpulver oder andere, dem jeweiligen Zweck angepasste Metallpulver, insbesondere Legierungen, kunststoffbeschichteten Sand oder Keramikpulver.
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Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf 1 bis 4 beschrieben, wie ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Dentalmodells auf der eben beschriebenen Lasersintervorrichtung durchgeführt werden kann, wobei nur die Besonderheiten gegenüber dem herkömmlichen Vorgehen beschrieben werden
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Bei einem generativen Fertigungsverfahren, wie beispielsweise einem Lasersinterverfahren, bei dem Objekte schichtweise aus einem Baumaterial hergestellt werden, liegt zunächst ein computergestütztes Modell (CAD-Modell) des herzustellenden Objekts vor, welches in Schichten zerlegt wird (sog. slicing), die den zu verfestigenden Schichten des Aufbaumaterials entsprechen. Diese Daten (auch Produktionsdaten genannt), welche die Strukturinformationen über das Objekt enthalten, werden von der Steuereinrichtung 10 für die Herstellung des Objekts verarbeitet.
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Ein CAD-Modell zumindest eines Teils eines von Zahnfleisch umgebenen Kieferknochens, in welchem auch ein Zahn 23 oder Zahnstumpf 24 vorhanden sein kann, kann berührungslos z. B. durch einen Oralscan oder eine CT-Aufnahme gewonnen werden. Man kann dieses CAD-Modell auch durch Scannen eines Abdrucks des Gebisses (Negativ-Form) oder durch Scannen eines Gipsmodells des Gebisses (Positiv-Form) gewinnen.
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Das CAD-Modell kann entweder den Oberkiefer und den Unterkiefer umfassen oder aber sich auf nur eine Kieferhälfte (Oberkiefer oder Unterkiefer) oder nur Teile von Ober- und/oder Unterkiefer beschränken. In diesem CAD-Modell (den Rohdaten) werden dann (im Wesentlichen senkrecht zur Linie des Zahnbogens) Schnitte (Spalte) 22 an jenen Stellen angebracht, an denen dies vom Zahntechniker gewünscht ist. Durch diese Schnitte 22 wird das Modell in Segmente 21 zerlegt. Da es sich um eine Zerlegung im CAD-Modell handelt, können die einzelnen Segmente 21 nach ihrer tatsächlichen Herstellung an den Schnitten exakt aufeinander passen, so dass das Dentalmodell nach seiner tatsächlichen Herstellung ein exaktes Abbild zumindest eines Teils des Kiefers ist. Selbst wenn während der Herstellung des Dentalmodells die Schnitte (Spalte) eine von Null verschiedene Breite aufweisen, so spielt dies für das fertige Dentalmodell keine Rolle: Beim Aneinanderlegen der Schnittflächen der Segmente 21 entsteht ein 1:1-Modell des realen Kiefers. Im Gegensatz dazu wird in Dentalmodellen, die als Ganzes hergestellt werden und nachfolgend z. B. durch Sägen in ein Sägeschnittmodell umgewandelt werden, stets ein Materialverlust an den Sägeschnitten und damit verbunden auch ein Verlust an Information über die tatsächliche Struktur des Kiefers an den Sägeschnitten vorhanden sein.
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Nun werden erfindungsgemäß im CAD-Modell in einem weiteren Schritt an den Schnitten 22 Verbindungsbrücken 25 angebracht, durch welche eine Verbindung zwischen jeweils zwei aneinandergrenzenden Segmenten 21 geschaffen wird. Erfindungsgemäß liegen diese Verbindungsbrücken 25 zumindest teilweise, bevorzugt ausschließlich, außerhalb der Schnitte 22, also außerhalb eines Zahnbogens. Dabei haben die Verbindungsbrücken außerhalb der Schnitte 22 eine im Wesentlichen U-förmige oder V-förmige Gestalt, wobei jeder Schenkel des ”U” oder ”V” in Verbindung mit jeweils einem Segment steht. Die Bezeichnung ”im Wesentlichen U-förmige oder V-förmige Gestalt” soll dabei gemäß der vorliegenden Anmeldung alle Gestalten abdecken, bei denen in einer Ebene durch die spaltförmige Ausnehmung und die angrenzenden beiden Segmente zwei Schenkel an einem Scheitelpunkt miteinander verbunden sind. Die Schenkel müssen dabei nicht notwendig gerade sein, sondern können beliebig geschwungen sein, solange sie jeweils in Verbindung mit einem angrenzenden Segment stehen. Beispielsweise kann die Gestalt auch birnenförmig sein.
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3 zeigt als weiteres Beispiel neben einer V-förmigen Gestalt 35 eine zylindrische Gestalt 45.
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Bevorzugt beschreibt die Bezeichnung ”im Wesentlichen U-förmige oder V-förmige Gestalt” einen Schnitt durch eine Verbindungsbrücke in einer Ebene, in der sich die Verbindungsbrücke vestibulär (also an der konvexen Seite) oder oral (also an der konkaven Seite) entlang des Zahnbogens erstreckt.
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Nun wird das CAD-Modell noch in Schichten zerlegt, welche den zu verfestigenden Schichten des Aufbaumaterials (bevorzugt Kunststoff, z. B. Polyamid) entsprechen. Auf der Grundlage der daraus resultierenden Daten (auch Produktionsdaten genannt) erfolgt nachfolgend die Herstellung des Modells mittels eines generativen Schichtbauverfahrens, bevorzugt eines pulverbasierten Lasersinterverfahren, wie es mit Bezug auf 5 beschrieben wurde.
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Im weiter oben beschriebenen Beispiel einer Lasersintervorrichtung sind die Produktionsdaten jene Daten, welche die Strukturinformationen über das Dentalmodell enthalten und mit denen die Steuerung 10 angesteuert wird. Falls es sich bei dem generativen Schichtbauverfahren nicht um ein Lasersinterverfahren handelt, kann in gleicher Weise vorgegangen werden und die Produktionsdaten, die in einem gängigen Format vorliegen, beispielsweise dem STL-Format, werden auch in solch einem Fall von einer Steuerung 10 der entsprechenden generativen Schichtbauvorrichtung verarbeitet. Insbesondere kann für das erfindungsgemäße Verfahren ein Fused Deposition Modelling (FDM), ein 3D-Drucken sowie ein Maskensinterverfahren, jeweils mit pulverförmigem Ausgangsmaterial, anstelle des Lasersinterverfahrens verwendet werden.
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Durch das Vorhandensein der erfindungsgemäßen Verbindungsbrücken kann das Dentalmodell nach dessen Herstellung mittels eines generativen Schichtbauverfahrens zusammenhängend der Herstellvorrichtung entnommen werden, obwohl es eigentlich in Segmente zerlegt ist. Die Zerlegung in Segmente liefert dabei auch den Vorteil, dass der Verzug des Dentalmodells gegenüber der Herstellung in einem Stück verringert ist, wie es bereits in
DE 10 2013 204 146 A1 beschrieben wurde
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Für die Herstellung eines Sägeschnittmodells ist es schließlich noch erforderlich, die Verbindungsbrücken zu durchtrennen, was beispielsweise mittels Sägens geschehen kann. Hier hat eine außerhalb eines Schnitts (einer spaltartigen Ausnehmung) angeordnete Verbindungsbrücke den Vorteil, dass sie ohne Gefährdung der an sie angrenzenden Segmente durchtrennbar ist und insbesondere Rückstände an den zum Schnitt hin zeigenden Stirnflächen der Segmente vermieden werden.
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Bevorzugt sind die erfindungsgemäßen, außerhalb der Schnitte (Spalte) angebrachten Verbindungsbrücken federnd, so dass eine Federkraft auf die an einen Schnitt (Spalt) angrenzenden beiden Segmente dergestalt ausgeübt wird, dass die beiden Segmente entweder zueinander hingezogen und/oder voneinander weggedrückt werden. Insbesondere wirkt die Federkraft zwischen den Schenkeln der im Wesentlichen U-förmigen oder V-förmigen Gestalt. Denkbar wäre auch, dass eine Verbindungsbrücke in ähnlicher Weise eine Federkraft ausübt, wie eine Tellerfeder. Insbesondere wäre es sogar möglich, dass eine Verbindungsbrücke einen Schnitt vollständig (also eine 360°-Umschließung) umgibt und dann tatsächlich in Gestalt zweier aufeinander liegender Tellerfedern ausgebildet ist.
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Durch die federnde Ausbildung der Verbindungen zwischen den einzelnen Segmenten 21 eines Kieferteils kann letzteres leichter auf einer in der Einleitung erwähnten vorgefertigten Standardmontageplatte mit Stiften in einem festen Rasterabstand angeordnet werden. Hierbei sei erwähnt, dass bei Herstellung des Dentalmodells mittels eines generativen Schichtbauverfahrens die den Stiften entsprechenden Löcher im Boden des Dentalmodells unmittelbar generiert werden können, ohne dass nach Entnahme des Dentalmodells aus der generativen Schichtbauvorrichtung ein nachfolgender Bohrvorgang für die Löcher notwendig ist.
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Natürlich ist es bei einem generativen Schichtbauverfahren zur Herstellung des Dentalmodells möglich, die Verbindungsbrücken aus einem anderen Aufbaumaterial zu generieren als den Rest des Dentalmodells. Allerdings ist es naturgemäß einfacher, das gesamte Modell samt Verbindungsbrücken aus ein und demselben pulverförmigen Aufbaumaterial zu fertigen. Hierbei kann die Federwirkung der Verbindungsbrücken durch Bemessung der Wandstärke der im Wesentlichen U-förmigen oder V-förmigen Gestalt eingestellt werden.
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Es ist sogar möglich, durch Vorsehen einer Gitterstruktur im Bereich der Verbindungsbrücken Verbindungsbrücken zu generieren, die gummiartige, elastische Eigenschaften haben, wodurch die Federkraft auf die beiden angrenzenden Segmente erzeugt wird. Bei der Erstellung von gummiartigen Verbindungsbrücken kann sogar auf die im Wesentlichen U-förmige oder V-förmige Gestalt der außenliegenden Verbindungsbrücken verzichtet werden.
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Weiterhin ist es möglich, die Verbindungsbrücken auch flexibel, jedoch ohne elastische Eigenschaft bzw. Federwirkung auf die angrenzenden Segmente auszubilden. Dies kann beispielsweise durch entsprechende Wahl der Wandstärke oder durch Ausbilden von Verbindungsbrücken mit einer internen Gitterstruktur geschehen
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Ein Dentalmodell kann, wie bereits ausgeführt wurde, auch den gesamten Kiefer (Oberkiefer und Unterkiefer) umfassen, oder einen Teilbereich desselben, der einen Abschnitt des Oberkiefers und einen Abschnitt des Unterkiefers umfasst. In solch einem Fall ist es im Rahmen der Erfindung möglich, dass das Dentalmodell die exakte Okklusion in der realen Mundsituation wiedergeben kann, selbst ohne Montage in einem Artikulator. Dies ist durch einstückige Herstellung einer Verbindungsbrücke zwischen Ober- und Unterkiefer(-teil) in einem generativen Schichtbauverfahren möglich. Die Verbindungsbrücke wird hierbei auch eine im Wesentlichen U-förmige oder V-förmige Gestalt aufweisen und kann theoretisch mit den Zahnbögen an beliebiger Stelle, bevorzugt jedoch an deren konkaver Seite, verbunden sein. So verhält es sich auch bei der in 4 beispielhaft gezeigten Verbindungsbrücke 55.
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Für eine Verbindungsbrücke zwischen Ober- und Unterkiefer gibt es die gleichen Variationsmöglichkeiten der Ausgestaltung, wie sie für Verbindungsbrücken zwischen Segmenten 21 innerhalb des Ober- oder Unterkiefers beschrieben wurden. Beispielsweise kann die Verbindungsbrücke eine Federwirkung aufweisen oder flexibel, jedoch ohne Federwirkung sein. In beiden Fällen ist dadurch ein exaktes Aufeinanderlegen von Oberkiefer und Unterkiefer aufeinander zur Simulation der Okklusion in der realen Mundsituation möglich. Weiterhin ist es möglich, die Verbindungsbrücke zwischen Oberkieferteil und Unterkieferteil so auszubilden, das ebenfalls Seitwärtsbewegungen von Oberkiefer und Unterkiefer gegeneinander gestattet. Auf diese Weise wird es zusätzlich möglich, auch Transversalbewegungen der Kiefer und damit eine dynamische Okklusionssituation zu studieren.
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Schließlich ist es ohne Weiteres möglich, dass zusätzlich das Unterkieferteil und/oder das Oberkieferteil durch Schnitte segmentiert sind. In diesem Fall wird dann das Studium der Bewegung von Unterkiefer und Oberkiefer zueinander in einem Zustand durchgeführt, in dem sowohl das Unterkieferteil als auch das Oberkieferteil jeweils auf einer Montageplatte angeordnet sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013204146 A1 [0002, 0002, 0004, 0050]
