DE102018209081A1

DE102018209081A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung eines dentalen Bauteils

Info

Publication number: DE102018209081A1
Application number: DE102018209081.5A
Authority: DE
Inventors: Andreas Schäfer
Original assignee: Sirona Dental Systems GmbH
Current assignee: Sirona Dental Systems GmbH
Priority date: 2018-06-07
Filing date: 2018-06-07
Publication date: 2019-12-12

Abstract

Eine Vorrichtung zur Herstellung eines dentalen Bauteils (60) weist eine transparente Transporteinrichtung (10) auf, die eine Kunststoffmasse aufnehmen kann, und sie entlang einer Transportrichtung (X) zwischen mehreren Positionen transportieren kann. Düsen (20, 22, 24, 26) sind relativ zu der Transporteinrichtung (10) beweglich angeordnet. Jede Düse (20, 22, 24, 26) ist jeweils mit einem Vorratsbehälter (21, 23, 25, 27) für eine Komponente verbunden. Eine Bauplattform (30), ist oberhalb der Transporteinrichtung (10) angeordnet. Weiterhin weist die Vorrichtung eine Lichtquelle (40) auf. Zur Herstellung des dentalen Bauteils (60) wird ein Dosierbereich (61, 62, 63, 64) der Transporteinrichtung (10) in einer Dosierposition positioniert. Eine Komponente wird auf den Dosierbereich (61, 62, 63, 64) dosiert. Diese Schritte werden wiederholt, wobei bei jedem Wiederholen eine andere Komponente dosiert wird. Dann wird der Dosierbereich (61, 62, 63, 64) in einer Bauposition positioniert und die Bauplattform (30) auf den Komponenten platziert. Die Komponenten werden durch die Transporteinrichtung (10) hindurch belichtet. Dadurch wird eine gehärtete Schicht erhalten, die mittels der Bauplattform (30) von der Transporteinrichtung (10) abgelöst wird. Dies wird wiederholt, bis das dentale Bauteil (60) fertiggestellt ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung eines dentalen Bauteils. Weiterhin betrifft sie ein Verfahren zur Herstellung eines dentalen Bauteils, das insbesondere mittels der Vorrichtung durchgeführt werden kann.
Stand der Technik
Zur Herstellung von dentalen Bauteilen, wie beispielsweise Kronen oder Prothesen aus Kunststoff oder Kunststoffverbundwerkstoffen, sind verschiedene Verfahren bekannt. Beispielsweise kann eine spanende Bearbeitung von voreingefärbten Kunststoffblöcken erfolgen. Das dentale Bauteil kann auch durch Zusammenfügen vorgefertigter Teile hergestellt werden. So kann beispielsweise ein Prothesenbett spanend hergestellt werden und vorgefertigte Zähne dann in dieses eingeklebt werden. Weiterhin sind auch generative Verfahren nach dem Prinzip des Heißdrahtschmelzens bekannt.
Eine weitere Art generativer Verfahren, die zur Herstellung von dentalen Bauteilen angewandt werden können, sind 3D-Druckverfahren. Beispielsweise ist aus der EP 2 187 835 B1 ein Verfahren zur Herstellung einer dreidimensionalen Zahnprothese bekannt, in dem mehrere Querschnittschichten eines polymerisierbaren Materials auf die Oberfläche eines Trägers aufgedruckt werden. Die ungehärtete Prothese wird im Mund eines Patienten platziert und durch Anlegen eines ausreichenden Drucks geformt. Dann wird die geformte Prothese wieder aus dem Mund entfernt und durch Bestrahlung gehärtet. Dieses Verfahren ermöglicht zwar die Herstellung eines dentalen Bauteils mit dreidimensionalen mehrfarbigen Farbverläufen, ist jedoch aufwendig.
Außerhalb der Zahnmedizintechnik sind auch Verfahren zur Herstellung dreidimensionaler Objekte bekannt, die keinen Träger benötigen und in denen das Objekt unmittelbar im Anschluss an einen Druckvorgang gehärtet wird. Das DLP-Verfahren (Digital Light Processing), das der Stereolithographie ähnelt, sieht beispielsweise vor, dass ein photosensitives Harz in einer transparenten Wanne bevorratet wird. Die Wanne wird von unten beleuchtet, wobei das Harz lokal Schicht für Schicht aushärtet. Das auf diese Weise erzeugte ausgehärtete Objekt wird im DLP-Verfahren mittels einer sogenannten Bauplattform von oben allmählich aus der Wanne abgehoben, während an seiner Unterseite durch Belichtung weitere Schichten ausgehärtet werden. Dieses Verfahren ermöglicht allerdings keine mehrfarbigen Farbverläufe, wie sie zur Herstellung naturgetreuer dentaler Bauteile erforderlich sind.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Herstellung eines dentalen Bauteils herzustellen, welches es ermöglicht aufgrund von Patientendaten ein naturgetreu gefärbtes dentales Bauteil schnell und präzise herzustellen. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen dentalen Bauteils bereitzustellen, welches insbesondere von der Vorrichtung Gebrauch machen kann.
Darstellung der Erfindung
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zur Herstellung eines dentalen Bauteils gelöst, welche eine transparente Transporteinrichtung aufweist.
Damit kann ein mehrfarbiges dentales Bauteil hergestellt werden, indem die auszuhärtende Schicht optimal vorbereitet wird, so dass beim Aushärten der Kontur die Präzision durch genaue Bestrahlung hergestellt werden kann und nur wenig Überschussmaterial übrig bleibt.
Bei dem dentalen Bauteil handelt es sich insbesondere um eine Restauration, eine Prothese, eine Aufbissschiene oder einen Abformlöffel. Die Transporteinrichtung ist eingerichtet, um eine Kunststoffmasse aufzunehmen und diese entlang einer Transportrichtung zwischen mehreren Positionen in der Vorrichtung zu transportieren. Unter einer Kunststoffmasse wird jede Masse verstanden, welche zumindest eine Kunststoffmonomerenkomponente und/oder Kunststoffoligomerenkomponente enthält. Mehrere Düsen sind entlang der Transportrichtung hintereinander über der Transporteinrichtung beweglich angeordnet. Sie sind orthogonal zu der Transportrichtung beweglich. Jede Düse ist jeweils mit einem Vorratsbehälter für eine Komponente verbunden. Unter einer Komponente wird hierbei jede mittels der Düse verspritzbare Komponente verstanden, die fest, flüssig oder auch pastös sein kann. Es kann sich um eine Reinsubstanz oder um ein Gemisch mehrerer Substanzen handeln. Eine Bauplattform ist oberhalb der Transporteinrichtung angeordnet. Weiterhin weist die Vorrichtung eine erste Lichtquelle auf. Die erste Lichtquelle ist insbesondere eingerichtet, um Licht im UV-Bereich auszustrahlen. Vorzugsweise ist sie als Projektor ausgeführt. Dieser kann gezielt und genau die auszuhärtende Kontur bestrahlen. Soweit im Zusammenhang mit der transparenten Transporteinrichtung oder weiteren Merkmalen der Vorrichtung der Begriff „transparent“ verwendet wird, so ist dieser so zu verstehen, dass das jeweilige transparente Element Bereiche aufweist, die vom Licht der ersten Lichtquelle durchstrahlt werden können. Es sollen also auch solche Elemente als transparent verstanden werden, welche das Licht teilweise absorbieren. Ebenfalls sollen solche Elemente als transparent verstanden werden, welche zwar in einem Teilbereich das Licht nicht oder nur teilweise absorbieren, jedoch auch andere Teilbereiche aufweisen, welche für das Licht undurchlässig sind. Bei den undurchlässigen Teilbereichen kann es sich beispielsweise um Schienen zum Führen einer Platte oder um Rollen eines Förderbandes handeln.
Die Vorrichtung ermöglicht es, mittels der Düsen verschiedene Komponenten auf der Transporteinrichtung zu mischen. Wenn zumindest eine der Düsen in ihrem Vorratsbehälter eine Kunststoffmasse enthält, die photosensitiv ist, so kann das Gemisch mittels der ersten Lichtquelle ausgehärtet werden. Hierdurch wird eine gehärtete Schicht erhalten, die mittels der Bauplattform von der Transporteinrichtung abgelöst werden kann.
In einer Ausführungsform der Vorrichtung weist die Transporteinrichtung eine transparente Platte auf. Diese ist entlang der Transportrichtung verfahrbar angeordnet. In einer Position ist sie zwischen der Bauplattform und der ersten Lichtquelle angeordnet. Wenn die Kunststoffmasse mittels der Düsen auf die transparente Platte aufgebracht wird, kann diese nach ihrem Verfahren in die Position zwischen der Bauplattform und der Lichtquelle mittels der Bauplattform auf die Platte aufgedrückt werden. Die Lichtquelle kann die Kunststoffmasse anschließend durch die transparente Platte hindurch belichten, so dass sie aushärtet. Dabei bleibt sie an der Bauplattform haften und kann beim Abheben der Bauplattform von der transparenten Platte von dieser entfernt werden. Wird nun eine weitere Kunststoffmasse auf die transparente Platte aufgebracht und wiederum mittels der Bauplattform angepresst, so verbindet sie sich beim Aushärten mittels der Lichtquelle mit der ersten gehärteten Schicht, die bereits an der Bauplattform anhaftet. Sie kann nun zusammen mit dieser mittels der Bauplattform von der transparenten Platte abgehoben werden. Indem diese Schritte wiederholt werden, ist es möglich ein dentales Bauteil Schicht für Schicht aufzubauen. Wenn in jeder Schicht durch die Düsen ein unterschiedliches Gemisch gefärbter Kunststoffmonomeren und/oder Kunststoffoligomeren auf die transparente Platte aufgebracht wird, ist es möglich dreidimensionale Farbverläufe zu erzeugen.
In einer anderen Ausführungsform der Vorrichtung, weist die Transporteinrichtung ein transparentes Förderband auf. Dabei ist es bevorzugt, dass eine transparente Platte so zwischen der Bauplattform und der ersten Lichtquelle angeordnet ist, dass das Förderband zwischen der Bauplattform und der ersten Platte verläuft und dabei auf der Platte aufliegt. In dieser Ausführungsform wird die Kunststoffmasse nicht direkt auf die transparente Platte, sondern auf das transparente Förderband aufgebracht. Wenn sie dann auf eine Position über der transparenten Platte transportiert wird, ist wie in der ersten Ausführungsform ein Anpressen der Kunststoffmasse auf die transparente Platte möglich. Während die bewegliche erste Platte in der ersten Ausführungsform sowohl für den Transport der Kunststoffmasse verantwortlich ist als auch die notwendige Stabilität der Transporteinrichtung für das Anpressen mittels der Bauplattform bereitstellt, erfolgt in der zweiten Ausführungsform der Transport mittels des Förderbandes, während die dort stationäre transparente Platte lediglich als stabile Fläche dient, auf welche die Bauplattform aufgedrückt werden kann. Wenn die ausgehärtete Kunststoffmasse mittels der Bauplattform von dem Förderband entfernt wird, hebt sich dieses von der transparenten Platte ab. Dies führt zu einem Abschäleffekt zwischen dem Förderband und der Kunststoffmasse, welcher das Entfernen erleichtert.
Es ist in der zweiten Ausführungsform bevorzugt, dass das Förderband als Endlosförderband ausgeführt ist. Dieses weist einen ersten Abschnitt auf, welcher entlang der Transportrichtung von den Düsen in Richtung der Bauplattform bewegbar ist. Ein zweiter Abschnitt ist entlang der Transportrichtung von der Bauplattform in Richtung der Düsen bewegbar. Die erste Lichtquelle ist dabei zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt angeordnet. Sie ist dem ersten Abschnitt zugewandt und die transparente Platte ist zwischen dem ersten Abschnitt und der ersten Lichtquelle angeordnet. Die Ausführung des Förderbandes als Endlosförderband ermöglicht es, dieses bei der Herstellung des dentalen Bauteils stets nur in einer einzigen Richtung fahren zu lassen. Durch die Anordnung der ersten Lichtquelle zwischen den beiden Abschnitten des Förderbandes, muss deren Licht nur einen Abschnitt des Förderbandes durchstrahlen. Dadurch wird eine unnötige Absorption im zweiten Abschnitt verhindert, zur welcher es käme, wenn die erste Lichtquelle unter der gesamten Transporteinrichtung und damit auch unterhalb des zweiten Abschnitts angeordnet wäre.
In einer dritten Ausführungsform ist es bevorzugt, dass die Transporteinrichtung eine transparente Scheibe aufweist, die um eine Achse drehbar angeordnet ist. Sie ist in einer Position zwischen der Bauplattform und der ersten Lichtquelle angeordnet. Auch diese Ausführung der Transporteinrichtung ermöglicht es, sie bei der Herstellung des dentalen Bauteils stets nur in einer einzigen Richtung zu bewegen, indem die Scheibe um die Achse gedreht wird.
Die transparente Platte bzw. das transparente Förderband bzw. die transparente Scheibe bestehen vorzugsweise aus Polytetrafluorethylen (PTFE) oder weisen eine Beschichtung aus Polytetrafluorethylen auf. Auf diesem Material haftet die ausgehärtete Kunststoffmasse nicht allzu stark, so dass sie von der Platte bzw. dem Förderband gelöst werden kann.
Nach Ablösen einer gehärteten Schicht von der Transporteinrichtung können nicht ausgehärtete Reste der Kunststoffmasse auf dieser zurückbleiben. Um diese zu entfernen, ist in unterschiedlichen Ausführungsformen der Vorrichtung eine Reinigungseinrichtung vorgesehen. Diese ist in einer Ausführungsform als Abstreifeinrichtung, insbesondere in Form eines Rakels, ausgeführt, welche entlang der Transportrichtung auf der von den Düsen abgewandten Seite der Bauplattform so angeordnet ist, dass sie über die Oberfläche der Transporteinrichtung streift, wenn diese entlang der Transportrichtung an der Reinigungseinrichtung entlanggeführt wird. Wenn die Transporteinrichtung eine bewegliche Platte aufweist, kann diese nach Entfernen einer gehärteten Schicht mittels der Bauplattform zunächst an der Abstreifeinrichtung entlang geführt werden, bevor sie wieder unter die Düsen bewegt wird. Weist die Transporteinrichtung ein Förderband auf, so läuft dieses von den Düsen zur transparenten Platte und dann weiter zur Abstreifeinrichtung.
In einer anderen Ausführungsform ist die Reinigungseinrichtung als zweite Lichtquelle ausgeführt. Mittels der zweiten Lichtquelle kann die Transporteinrichtung nach Entfernen der Bauplattform insbesondere von ihrer Oberseite erneut belichtet werden, um auf diese Weise nicht ausgehärtete Kunststoffmasse nachzuhärten, so dass diese sich bei Bewegung der Transporteinrichtung von selbst von dieser löst. Wenn die Transporteinrichtung eine bewegliche Platte aufweist, so ist die zweite Lichtquelle insbesondere so angeordnet, dass sie die Platte unmittelbar nach Entfernen der Bauplattform belichten kann, ohne dass hierzu eine Bewegung der Platte erforderlich ist. Wenn die Transporteinrichtung hingegen ein Förderband aufweist, so ist die zweite Lichtquelle insbesondere entlang der Transportrichtung auf der von den Düsen abgewandten Seite der Bauplattform angeordnet. Beim Weiterlaufen des Förderbandes nach Entfernen der Bauplattform werden nicht ausgehärtete Kunststoffreste dann automatisch zur zweiten Lichtquelle hin bewegt.
Um mittels der Düsen die Komponenten gemäß einer Vorgabe in zwei Dimensionen auf der Transporteinrichtung auftragen zu können, ist die Beweglichkeit der Düsen orthogonal zur Transportrichtung vorteilhaft, während entlang der Transportrichtung die Düse durch ein Bewegen der Transporteinrichtung an der jeweils gewünschten Stelle relativ zur Transporteinrichtung positioniert werden kann. Insbesondere dann wenn die Transporteinrichtung ein Förderband aufweist, ist es allerdings vorteilhaft, wenn die Düsen auch entlang der Transportrichtung beweglich angeordnet sind. In der Ausführungsform der Vorrichtung, welche ein Förderband aufweist, muss dieses, während die Bauplattform auf das Förderband aufgepresst ist, stillstehen. Entlang der Transportrichtung bewegliche Düsen ermöglichen es dann an einer anderen Position des Förderbandes bereits neue Komponenten auf das Förderband aufzubringen. Aber auch dann wenn die Transporteinrichtung eine bewegliche Platte aufweist, kann es vorteilhaft sein, wenn die Düsen entlang der Transportrichtung beweglich angeordnet sind. In dieser Ausführungsform der Vorrichtung steht die Platte dann während des Aufbringens der Komponenten still und die Verteilung der Komponenten in zwei Dimensionen kann allein durch Ansteuern der Düsen realisiert werden.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist es allerdings auch möglich, mittels der Düsen die Komponenten in zwei Dimensionen auf der Transporteinrichtung aufzutragen, indem die Düsen fest stehen und die Transporteinrichtung bewegt wird.
In dem Verfahren zur Herstellung eines dentalen Bauteils wird ein Dosierbereich einer transparenten Transporteinrichtung in einer Dosierposition positioniert. Unter dem Dosierbereich wird ein Bereich verstanden, in dem eine oder mehrere Komponenten dosiert werden sollen. In der Dosierposition erfolgt das Dosieren einer Komponente auf den Dosierbereich mittels einer Düse. Diese beiden Schritte werden einfach oder mehrfach wiederholt. Dabei wird vorzugsweise bei jedem Wiederholen des Positionierens eine andere Dosierposition gewählt. Bei jedem Wiederholgen des Dosierens wird eine andere Düse verwendet, um eine andere Komponente zu dosieren. Der Dosierbereich wird also von einer Düse zur nächsten verfahren und dabei wird jeweils eine Komponente auf den Dosierbereich dosiert. Die Düse kann während des Dosierens relativ zum Dosierbereich bewegt werden.
Anschließend erfolgt ein Positionieren des Dosierbereichs in einer Bauposition. In der Bauposition wird eine Bauplattform auf den Komponenten platziert. Die Komponenten werden durch die Transporteinrichtung hindurch belichtet, um eine gehärtete Schicht zu erhalten. Das Belichten erfolgt also von der von der Bauplattform abgewandten Seite der Transporteinrichtung. Die gehärtete Schicht wird mittels der Bauplattform von der Transporteinrichtung abgelöst. Alle vorhergehenden Schritte des Verfahrens werden einfach oder mehrfach wiederholt, bis das herzustellende dentale Bauteil die gewünschte Größe erreicht hat.
Um das Erzeugen der gehärteten Schicht zu ermöglichen, handelt es sich bei mindestens einer der Komponenten um ein photosensitives Kunststoffmonomer oder Kunststoffoligomer, das mittels Belichtens gehärtet werden kann. Bei den Monomeren oder Oligomeren handelt es sich insbesondere um Monomere oder Oligomere von Acrylharzen, von Epoxidharzen oder von Vinylesterharzen. Vorzugsweise werden in den Schritten des Dosierens mindestens drei Kunststoffmonomerenkomponenten und/oder Kunststoffoligomerenkomponenten in den Dosierbereich dosiert, welche jeweils unterschiedliche Pigmente enthalten. Bei den Pigmenten kann es sich insbesondere um Gemische von Farbpigmenten handeln, in deren Kontaktbereich es zu einer Durchmischung kommt, die einen natürlichen Farbverlauf erzeugt.
Neben Kunststoffmonomerenkomponenten können beim Dosieren auch weitere Komponenten in den Dosierbereich eingemischt werden. Es ist dabei bevorzugt, dass in mindestens einem Dosierschritt mindestens ein Füllstoff in den Dosierbereich dosiert wird, um eine Stützstruktur bzw. Feststruktur zu erzeugen. Hierbei handelt es sich insbesondere um einen keramischen Füllstoff, wie beispielsweise amorphes oder sphärisches Siliziumoxid oder um Borosilikatgläser. Dies ermöglicht die Einstellung der mechanischen Festigkeit sowie die Reduzierung des Polymerisationsschrumpfes des dentalen Bauteils. Hierzu liegt der Füllstoffanteil an den dosierten Komponenten vorzugsweise im Bereich von 50 Gew.-% bis 85 Gew.-%.
Zwischen dem Ablösen der Schicht von der Transporteinrichtung und dem Wiederholen des Positionierens des Dosierbereichs in einer Dosierposition wird der Dosierbereich vorzugsweise in einer Reinigungsposition positioniert. In der Reinigungsposition werden nicht gehärtete Komponenten in einer Ausführungsform des Verfahrens mechanisch aus dem Dosierbereich entfernt. In einer anderen Ausführungsform des Verfahrens werden sie belichtet, um so auszuhärten und sich von der Transporteinrichtung zu lösen.
Das Positionieren in einer Dosierposition erfolgt in einer Ausführungsform des Verfahrens, indem der Dosierbereich unter eine Düse bewegt wird. Dies kann durch eine Bewegung der Transporteinrichtung erfolgen. In einer anderen Ausführungsform des Verfahrens erfolgt das Positionieren in einer Dosierposition, indem eine Düse über den Dosierbereich bewegt wird. Dies erfordert eine Beweglichkeit der Düse entlang der Transportrichtung der Transporteinrichtung. In dieser Ausführungsform des Verfahrens ist es bevorzugt, dass mehrere Dosierbereiche vorgesehen sind. Dabei werden für einen ersten Dosierbereich die Schritte des Positionierens in der Dosierposition und das Dosieren der Komponenten durchgeführt, während gleichzeitig in einem zweiten Dosierbereich die Bauplattform auf den Komponenten platziert, die Komponenten belichtet und die gehärtete Schicht von der Transporteinrichtung abgelöst wird. Dies ermöglicht eine besonders schnelle Durchführung des Verfahrens, da während eine Schicht ausgehärtet wird, bereits die Komponenten für die nächste Schicht aufgebracht werden können. Hierzu weist die Transporteinrichtung insbesondere ein Förderband auf.
Das Verfahren kann insbesondere unter Verwendung der Vorrichtung durchgeführt werden, wobei sich der Dosierbereich auf der Transporteinrichtung befindet.
Figurenliste
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

1 zeigt eine schematische isometrische Darstellung einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
3 zeigt eine schematische isometrische Darstellung eines anderen Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung gemäß der Erfindung.
4 zeigt eine schematische isometrische Darstellung noch eines anderen Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung gemäß der Erfindung.
5 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Ausführungsbeispiele
In einem ersten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist diese eine Transporteinrichtung 10 auf, die über eine Platte 11 verfügt, die an Schienen 12 entlang einer Transportrichtung X beweglich geführt ist. Zwischen den Schienen 12 sind entlang der Transportrichtung X hintereinander eine erste Düse 20 mit einem ersten Vorratsbehälter 21, eine zweite Düse 22 mit einem zweiten Vorratsbehälter 23, eine dritte Düse 24 mit einem dritten Vorratsbehälter 25 und eine vierte Düse 26 mit einem vierten Vorratsbehälter 27 angeordnet. Die Düsen 20, 22, 24, 26 sind in einer orthogonalen Richtung Y zur Transportrichtung X beweglich angeordnet. Der erste Vorratsbehälter 21 enthält Acrylharzmonomere, in die Farbpigmente einer ersten Farbe eingemischt sind. Der zweite Vorratsbehälter 23 enthält Acrylharzmonomere, in die Farbpigmente einer zweiten Farbe eingemischt sind. Der dritte Vorratsbehälter 25 enthält Acrylharzmonomere, in die Farbpigmente einer dritten Farbe eingemischt sind. Der vierte Vorratsbehälter 27 enthält amorphe Siliziumoxidpartikel mit einer maximalen Partikelgröße von 0,7 µm. In der dargestellten Position der Platte 11 ist eine Bauplattform 30 über dieser angeordnet. Sie ist entlang einer Achse Z in Richtung der Platte 11 bewegbar und kann auf diese angedrückt werden. Auf der von der Bauplattform 30 abgewandten Seite der Platte 11 befindet sich eine UV-Lichtquelle 40 in Form eines Projektors. Die Platte 11 besteht aus mit PTFE beschichtetem Quarzglas, das für UV-Licht transparent ist. Auf der von den Düsen 20, 22, 24, 26 abgewandten Seite der Bauplattform 30 ist an den Schienen 12 eine Reinigungseinrichtung 50 in Form eines Rakels angebracht. Ein bereits teilweise fertiggestelltes dentales Bauteil 60 haftet an der Bauplattform 30 an. In einem Dosierbereich 61 auf der Platte 11 können Komponenten aus den Vorratsbehältern 21, 23, 25, 27 dosiert werden.
2 zeigt wie in einem Ausführungsbeispiel des Verfahrens die Herstellung des dentalen Bauteils 60 abläuft. Das Verfahren beginnt in einem Schritt S01. In einem Schritt S02 wird die Platte 11 unter die erste Düse 20 verfahren. Im Schritt S03 werden gefärbte Acrylharzmonomere aus dem zweiten Vorratsbehälter 23 in den Dosierbereich 61 dosiert. Im Schritt S05 wird eine Wiederholung der Schritte S02 und S03 mit der zweiten Düse und der dritten Düse durchgeführt, so dass gefärbte Acrylharzmonomere mit allen drei unterschiedlichen Farben im Dosierbereich 61 gemischt werden. Anschließend wird im Schritt S06 die Platte 11 unter die fünfte Düse 28 verfahren und im Schritt S07 wird so viel Siliziumoxid in die Acrylharzmonomere im Dosierbereich 61 eingemischt, dass dessen Anteil an der Komponentenmischung 60 Gew.-% beträgt. Anschließend wird die Platte 11 im Schritt S08 zwischen die Bauplattform 30 und die Lichtquelle 40 verfahren. Im Schritt S09 wird die Bauplattform 30 entlang der Achse Z verfahren, so dass sie auf den Komponenten im Dosierbereich 61 platziert wird und diese an die Platte 11 andrückt. Dabei verlaufen die vorher aufgebrachten gefärbten Acrylharzmonomere ineinander, so dass ein kontinuierlicher Farbverlauf entsteht. Im Schritt S10 werden die Komponenten mittels der Lichtquelle 40 eine Sekunde lang durch die Platte 11 hindurch mit UV-Licht belichtet und härten dabei aus. Anschließend wird in dem Schritt S11 die Bauplattform 30 wieder entlang der Achse Z von der Platte 11 entfernt, wobei die gehärtete Schicht der Komponenten als Teil eines noch unfertigen dentalen Bauteils 60 an der Bauplattform 30 anhaften bleibt. Die Platte 11 wird nun in einem Schritt S12 unter die Reinigungseinrichtung 50 bewegt, wobei nicht ausgehärtete Komponenten von der Oberfläche der Platte 11 abgestreift werden. Wenn im Schritt S13 von einem nicht dargestellten Rechengerät, welches das Verfahren steuert, festgestellt wird, dass das dentale Bauteil 60 noch nicht fertiggestellt wurde, so wird das Verfahren mit dem Schritt S02 fortgesetzt, indem die Platte entlang der Schienen 12 wieder unter der ersten Düse 20 platziert wird. Nach Fertigstellung des dentalen Bauteils 60 wird dieses in einem Schritt S14 von der Bauplattform 30 entfernt und nachbearbeitet. Die Nachbearbeitung besteht darin, dass überschüssiges, nicht ausgehärtetes Harz durch einen Waschvorgang entfernt wird. Danach wird das Bauteil 60 mit UV-Licht nachbelichtet um eine vollständige Vernetzung der Kunststoffmoleküle sicherzustellen. Anschließend werden eventuell vorhandene Stützstrukturen manuell entfernt. Dann wird das Verfahren in einem Schritt S15 beendet.
In einem nicht dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist die Reinigungsvorrichtung 50 nicht als Rakel, sondern als weitere UV-Lichtquelle ausgeführt. Diese ist oberhalb der Schienen 12 angeordnet. Im Schritt S13 wird bei Verwendung dieses Ausführungsbeispiels der Vorrichtung die Platte 11 zunächst nicht bewegt. Stattdessen wird sie in ihrer Position zwischen der Bauplattform 30 und der ersten Lichtquelle 40 mittels der UV-Lichtquelle der Reinigungseinrichtung 50 nochmals belichtet, so dass die verbleibenden Komponenten aushärten. Die Platte 11 wird dann gegenüber den Schienen 12 gekippt, so dass die nun ausgehärteten Komponenten sich von dieser lösen. Dann wird die Platte 11 in ihre Ausgangsposition zurückgeschwenkt und das Verfahren wird wie im ersten Ausführungsbeispiel fortgesetzt.
Ein drittes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist in 3 dargestellt. Dieses unterscheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel darin, dass die Platte 11 aus unbeschichtetem Quarzglas besteht und nicht an Schienen 12 geführt ist. Stattdessen ist sie unbeweglich zwischen der Bauplattform 30 und der Lichtquelle 40 montiert. Die Transporteinrichtung 10 weist ein Endlosförderband 13 auf, das aus einer transparenten PTFE-Folie besteht. Sein oberer Abschnitt 14 läuft über die Platte 11 und ist der Bauplattform 30 zugewandt. Sein unterer Abschnitt 15 ist von der Bauplattform 30 der Platte 11 und der Lichtquelle 40 abgewandt. Die Lichtquelle 40 ist zwischen dem oberen Abschnitt 14 und dem unteren Abschnitt 15 angeordnet. Das Förderband 13 läuft entlang einer Drehrichtung D über Rollen 16, 17, 18, 19. Alle weiteren baulichen Merkmale der Vorrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel entsprechen jenen des ersten Ausführungsbeispiels, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen. Allerdings sind die Düsen 20, 22, 24, 26, 28 nicht nur in der orthogonalen Richtung Y, sondern auch in der Transportrichtung X beweglich angeordnet.
Bei der Herstellung eines dentalen Bauteils mittels der Vorrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel, ist nicht nur ein Dosierbereich vorgesehen. Stattdessen sind sechs Dosierbereiche 61, 62, 63, 64, 65 vorhanden. Wenn das Förderband 13 stillsteht, werden im ersten Dosierbereich die Schritte S09 bis S11 durchgeführt. Im zweiten Dosierbereich 62 wird der Schritt S07 durchgeführt. Im dritten Dosierbereich 63, im vierten Dosierbereich 64 und im fünften Dosierbereich 65 wird der Schritt S03 für jeweils eine der gefärbten Acrylharzmonomerenkomponenten durchgeführt. Während bei Verwendung der Vorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel die Düsen 20, 22, 24, 26, 28 nur in der orthogonalen Richtung Y bewegt werden und die Bewegung der Düsen 20, 22, 24, 26, 28 entlang der Transportrichtung X relativ zum Dosierbereich durch ein Verfahren der Platte 11 entlang den Schienen 12 erfolgt, steht das Förderband 13 beim Dosieren still. Deshalb werden die Düsen 20, 22, 24, 26, 28 beim Dosieren auch entlang der Transportrichtung X hin- und herbewegt, um ein zweidimensionales Verteilen der Komponenten im jeweiligen Dosierbereich 62, 63, 64, 65 zu ermöglichen. Wenn bei stillstehendem Förderband 13 alle möglichen Verfahrensschritte abgeschlossen wurden, wird das Förderband 13 entlang der Transportrichtung X weiterverfahren, um die Dosierbereiche dem jeweils nächsten Verfahrensschritt zuzuführen. Der Dosierbereich 61, von welchem die gehärtete Schicht abgelöst wurde, erreicht dabei die Reinigungsvorrichtung 50, an der nicht ausgehärtete Komponenten vom Förderband 13 abgestreift werden.
In einem nicht dargestellten vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Reinigungsvorrichtung 50 des dritten Ausführungsbeispiels nicht als Rakel, sondern als weitere UV-Lichtquelle ausgeführt. Diese ist so oberhalb des Förderbandes 13 angeordnet, dass nicht ausgehärtete Komponenten bei ihrem Passieren erneut belichtet werden und aushärten. Dadurch haften sie nicht mehr an das Förderband 13 an, lösen sich beim Passieren der nächsten Rolle 16 von diesem und fallen in die Tiefe.
Ein fünftes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist in 4 dargestellt. Die transparente Transportvorrichtung 10 weist in diesem Ausführungsbeispiel eine kreisförmige Scheibe 70 auf, die aus mit einer transparenten PTFE-Folie beschichtetem Quarzglas besteht. Die Scheibe 70 ist mittels einer Achse 71 entlang einer Drehrichtung D drehbar gelagert. Die Drehrichtung D entspricht dabei der Transportrichtung X. Wie in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen ist eine Bauplattform 30 über der Scheibe 70 angeordnet. Sie ist entlang einer Achse Z in Richtung der Scheibe 70 bewegbar und kann auf diese angedrückt werden. Auf der von der Bauplattform 30 abgewandten Seite der Scheibe 70 befindet sich eine UV-Lichtquelle 40 in Form eines Projektors. Die Düsen 20, 22, 24, 26 mit ihren Vorratsbehältern 21, 23, 25, 27 sind in der Ebene der Scheibe 70 frei beweglich angeordnet. Sie können alle Acrylharzmonomere bzw. Siliziumdioxidpartikel im selben Dosierbereich 62 aufbringen. Hierdurch ändert sich der Verfahrensablauf gemäß 2 dergestalt, dass der Schritt S02 vor Betätigung aller Düsen nur ein einziges Mal durchgeführt wird und der Schritt S05 entfällt. Dies ist in 5 dargestellt. Die als Rakel ausgeführte Reinigungsvorrichtung 50 ist in einem solchen Winkel über der Scheibe 70 angeordnet, dass nicht ausgehärtete Komponenten von der Oberfläche der Scheibe 70 abgestreift werden und durch deren Drehbewegung seitlich von der Scheibe 70 herunterfallen.
In weiteren nicht dargestellten Ausführungsbeispielen erfolgt eine Bewegung der Düsen 20, 22, 24, 26 relativ zur Platte 11 bzw. relativ zum Förderband 13 bzw. relativ zur Scheibe 70 nicht dadurch, dass die Düsen 20, 22, 24, 26 bewegt werden. Stattdessen ist die Platte 11 bzw. das Förderband 13 bzw. die Scheibe 70 beweglich gelagert und wird relativ zu den Düsen 20, 22, 24, 26 bewegt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2187835 B1 [0003]

Claims

Vorrichtung zur Herstellung eines dentalen Bauteils (60), aufweisend - eine transparente Transporteinrichtung (10), die eingerichtet ist, um eine Kunststoffmasse aufzunehmen, und diese entlang einer Transportrichtung (X) zwischen mehreren Positionen in der Vorrichtung zu transportieren, - mehrere Düsen (20, 22, 24, 26), die relativ zu der Transporteinrichtung (10) beweglich angeordnet sind, wobei jede Düse (20, 22, 24, 26) jeweils mit einem Vorratsbehälter (21, 23, 25, 27) für eine Komponente verbunden ist, - eine Bauplattform (30), die oberhalb der Transporteinrichtung (10) angeordnet ist, und - eine erste Lichtquelle (40).
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Lichtquelle (40) ein Projektor ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Transporteinrichtung (10) eine transparente Platte (11) aufweist, die entlang der Transportrichtung (X) verfahrbar angeordnet ist, und die in einer Position zwischen der Bauplattform (30) und der ersten Lichtquelle (40) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Transporteinrichtung (10) ein transparentes Förderband (13) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine transparente Platte (11) so zwischen der Bauplattform (30) und der ersten Lichtquelle (40) angeordnet ist, dass das Förderband (13) zwischen der Bauplattform (30) und der Platte (11) verläuft und dabei auf der Platte (11) aufliegt.
Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Förderband (13) als Endlosförderband ausgeführt ist, welches einen ersten Abschnitt (14) aufweist, welcher entlang der Transportrichtung (X) von den Düsen (20, 22, 24, 26) in Richtung der Bauplattform (30) bewegbar ist und einen zweiten Abschnitt aufweist (15), welcher entlang der Transportrichtung (X) von der Bauplattform (30) in Richtung der Düsen (20, 22, 24, 26) bewegbar ist, wobei die erste Lichtquelle (40) zwischen dem ersten Abschnitt (13) und dem zweiten Abschnitt (14) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Transporteinrichtung (10) eine transparente Scheibe (70) aufweist, die um eine Achse (71) drehbar angeordnet ist, und die in einer Position zwischen der Bauplattform (30) und der ersten Lichtquelle (40) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie weiterhin eine Reinigungseinrichtung (50) aufweist, die als Abstreifeinrichtung ausgeführt ist, welche entlang der Transportrichtung (X) auf der von den Düsen (20, 22, 24, 26) abgewandten Seite der Bauplattform (30) so angeordnet ist, dass sie über die Oberfläche der Transporteinrichtung (10) streift, wenn diese entlang der Transportrichtung (X) an der Reinigungseinrichtung (50) entlanggeführt wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie weiterhin eine Reinigungseinrichtung (50) aufweist, die als zweite Lichtquelle ausgeführt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsen (20, 22, 24, 26) entlang der Transportrichtung (X) und orthogonal (Y) zu der Transportrichtung (X) beweglich angeordnet sind.
Verfahren zur Herstellung eines dentalen Bauteils (60), umfassend die folgenden Schritte: a) Positionieren (S04, S07) eines Dosierbereichs (61, 62, 63, 64) einer transparenten Transporteinrichtung (10) in einer Dosierposition, b) Dosieren (S05, S08) einer Komponente auf den Dosierbereich (61, 62, 63, 64) mittels einer Düse (20, 22, 24, 26), c) einfaches oder mehrfaches Wiederholen der Schritte a und b, wobei in jedem Schritt b eine andere Düse (20, 22, 24, 26) verwendet wird, um eine andere Komponente zu dosieren, d) Positionieren (S09) des Dosierbereichs (61, 62, 63, 64) in einer Bauposition, e) Platzieren (S10) einer Bauplattform (30) auf den Komponenten, f) Belichten (S11) der Komponenten durch die Transporteinrichtung (10) hindurch, um eine gehärtete Schicht zu erhalten, g) Ablösen (S12) der Schicht von der Transporteinrichtung (10) mittels der Bauplattform (30), und h) einfaches oder mehrfaches Wiederholen der Schritte a bis g.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass bei jedem Wiederholen des Schritts a eine andere Dosierposition gewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass in den Schritten a bis c mindestens drei Kunststoffmonomerenkomponenten und/oder Kunststoffoligomerenkomponenten in den Dosierbereich (61, 62, 63, 64) dosiert werden, wobei die Kunststoffmonomerenkomponenten und/oder Kunststoffoligomerenkomponenten jeweils unterschiedliche Pigmente enthalten.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass in den Schritten a bis c mindestens ein Füllstoff in den Dosierbereich (61, 62, 63, 64) dosiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Schritten g und h der Dosierbereich (61, 62, 63, 64) in einer Reinigungsposition positioniert wird (S13) und nicht gehärtete Komponenten mechanisch aus dem Dosierbereich (61, 62, 63, 64) entfernt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Schritten g und h der Dosierbereich (61, 62, 63, 64) in einer Reinigungsposition positioniert wird (S13) und nicht gehärtete Komponenten im Dosierbereich (61, 62, 63, 64) belichtet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Positionieren in eine Dosierposition erfolgt, indem der Dosierbereich (61, 62, 63, 64) unter eine Düse (20, 22, 24, 26) bewegt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Positionieren in eine Dosierposition erfolgt, indem eine Düse (20, 22, 24, 26) über den Dosierbereich (61, 62, 63, 64) bewegt wird.
Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Dosierbereiche (61, 62, 63, 64) vorgesehen sind und gleichzeitig die Schritte a bis c für einen ersten Dosierbereich (62, 63, 64) durchgeführt werden und die Schritte e bis g für einen zweiten Dosierbereich (61) durchgeführt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass es unter Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 durchgeführt wird, wobei sich der Dosierbereich (61, 62, 63, 64) auf der Transporteinrichtung (10) befindet.