DE102019126890A1 - Method of manufacturing an aligner - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Aligners (12), mittels dessen eine Zahnfehlstellung eines Patienten behandelbar ist, umfassend die folgenden Verfahrensschritte:a) Es wird ein Zahnmodell mit modellierten Zähnen erstellt, die in solcher Weise relativ zueinander angeordnet sind, dass Zahnpositionen der modellierten Zähne Soll-Positionen von Zähnen des Patienten entsprechen.b) Über das Zahnmodell wird eine Alignerfolie (1) tiefgezogen, sodass sich in der Alignerfolie (1) ein Zahnabschnitt (2) ausbildet, der über eine Folienebene (3) der Alignerfolie (1) hinaus vorsteht und ein Negativ (4) der modellierten Zähne bildet.c) Die Alignerfolie (1) wird derart bearbeitet, dass der Zahnabschnitt (2) von der übrigen Alignerfolie (1) entlang einer Trennlinie (11) abgetrennt wird, woraufhin der abgetrennte Zahnabschnitt (2) den Aligner (12) bildet.Um ein Verfahren zur Herstellung eines Aligners der vorbeschriebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass es im Hinblick auf seine Wirtschaftlichkeit optimiert ist und sich vorzugsweise für eine industrielle Fertigung eignet, ist gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehen, dass das Abtrennen des Zahnabschnitts (2) von der übrigen Alignerfolie (1) mittels eines Lasers (10) vorgenommen wird, wobei eine Ausrichtung eines mittels des Lasers (10) erzeugten Laserstrahls relativ zu der Alignerfolie (1) während des Abtrennens des Zahnabschnitts (2) unverändert bleibt und der Laser (10) und die Alignerfolie (1) derart relativ zueinander bewegt werden, dass der Laserstrahl entlang der Trennlinie (11) geführt wird. Alternativ kann vorgesehen sein, dass eine Position des Lasers (10) während des Abtrennens des Zahnabschnitts (2) relativ zu der Alignerfolie (1) unverändert bleibt und der mittels des Lasers (10) erzeugte Laserstrahl mittels mindestens eines bewegbaren Reflektors derart umgelenkt wird, dass der Laserstrahl entlang der Trennlinie (11) geführt wird.The invention relates to a method for producing an aligner (12), by means of which a tooth misalignment of a patient can be treated, comprising the following method steps: a) A tooth model is created with modeled teeth which are arranged relative to one another in such a way that tooth positions of the The modeled teeth correspond to the target positions of the patient's teeth. b) An aligner film (1) is deep-drawn over the tooth model so that a tooth section (2) is formed in the aligner film (1), which over a film level (3) of the aligner film (1 ) protrudes and forms a negative (4) of the modeled teeth. c) The aligner sheet (1) is processed in such a way that the tooth section (2) is separated from the remaining aligner sheet (1) along a separating line (11), whereupon the separated Tooth section (2) forms the aligner (12). In order to further develop a method for producing an aligner of the type described above in such a way that it can be e economic efficiency is optimized and is preferably suitable for industrial production, it is provided according to the present invention that the separation of the tooth section (2) from the rest of the aligner film (1) is carried out by means of a laser (10) Laser (10) generated laser beam relative to the aligner film (1) remains unchanged during the separation of the tooth section (2) and the laser (10) and the aligner film (1) are moved relative to one another in such a way that the laser beam along the dividing line (11) to be led. Alternatively, it can be provided that a position of the laser (10) remains unchanged during the separation of the tooth section (2) relative to the aligner film (1) and the laser beam generated by means of the laser (10) is deflected by means of at least one movable reflector in such a way that the laser beam is guided along the dividing line (11).
Description
Einleitungintroduction
Die vorliegende Anmeldung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Aligners, mittels dessen eine Zahnfehlstellung eines Patienten behandelbar ist, bei dem zunächst ein Zahnmodell mit modellierten Zähnen erstellt wird, die in solcher Weise relativ zueinander angeordnet sind, dass Zahnpositionen der modellierten Zähne Soll-Positionen von Zähnen des Patienten entsprechen. Über das Zahnmodell wird eine Alignerfolie tiefgezogen, sodass sich in der Alignerfolie ein Zahnabschnitt ausbildet, der über eine Folienebene der Alignerfolie hinaus vorsteht und ein Negativ der modellierten Zähne bildet. Daraufhin wird die Alignerfolie derart bearbeitet, dass der Zahnabschnitt von der übrigen Alignerfolie entlang einer Trennlinie abgetrennt wird, woraufhin der abgetrennte Zahnabschnitt den Aligner bildet.The present application relates to a method for producing an aligner, by means of which a tooth misalignment of a patient can be treated, in which first a tooth model is created with modeled teeth which are arranged relative to one another in such a way that tooth positions of the modeled teeth target positions of teeth of the patient. An aligner film is deep-drawn over the tooth model so that a tooth section is formed in the aligner film, which protrudes beyond a film level of the aligner film and forms a negative of the modeled teeth. The aligner film is then processed in such a way that the tooth section is separated from the rest of the aligner film along a separating line, whereupon the separated tooth section forms the aligner.
Stand der TechnikState of the art
Aligner, die auch als Zahnschienen bezeichnet werden können, sind aus dem Stand der Technik beispielsweise aus der
Um die Zähne von dem Ist-Zustand in den Soll-Zustand zu überführen, müssen manche Zähne bis zu mehrere Millimeter bewegt werden. Ein einzelner Aligner kann jedoch lediglich eine Korrektur von 0,2 mm bis 0,3 mm bewirken, weshalb typischerweise mehrere, nacheinander zu verwendende und in ihrer individuellen Form unterschiedliche Aligner verwendet werden müssen, um die Überführung der zu behandelnde Zähne von ihrem Ist-Zustand zu ihren Soll-Zustand erreichen zu können. Die einzelnen Aligner müssen dazu in einer vorgegebenen Reihenfolge jeweils für typischerweise ein bis zwei Wochen eingesetzt werden. Dabei ist vorgesehen, dass jeder weitere Aligner die Zähne immer mehr in Richtung des Soll-Zustands überführt bis schließlich der letzte Aligner die Zähne in ihren Soll-Zustand bringt.In order to transfer the teeth from the actual state to the target state, some teeth have to be moved by up to several millimeters. However, a single aligner can only effect a correction of 0.2 mm to 0.3 mm, which is why typically several aligners, which are to be used one after the other and which differ in their individual form, have to be used in order to transfer the teeth to be treated from their actual state to be able to achieve their target state. For this purpose, the individual aligners must be used in a predetermined order for typically one to two weeks. It is provided that each additional aligner moves the teeth more and more in the direction of the target state until finally the last aligner brings the teeth into their target state.
Beim Herstellungsprozess jedes einzelnen Aligners werden zunächst Zahnmodelle benötigt, die entsprechende Zwischenschritte zwischen dem Ist-Zustand und dem Soll-Zustand der Zähne widerspiegeln. Jedes der Zahnmodelle gibt dabei einen dieser geplanten Zwischenschritte wieder, wobei die modellierten Zähne sich in einer Soll-Position für den jeweiligen Behandlungsschritt befinden, der mit einem jeweilig herzustellenden Aligner bei dem Patienten erreicht werden soll. Zur Ausformung der einzelnen Aligner werden typischerweise erst eine Trennfolie und anschließend eine Alignerfolie über das jeweilige Zahnmodell tiefgezogen. Die Trennfolie soll verhindern, dass die Alignerfolie in die Zahnzwischenräume des Zahnmodells eindringt. Ein Eindringen der Alignerfolie in die Zahnzwischenräume ist unerwünscht, da sie sich in aller Regel nur beschwerlich von dem Zahnmodell entfernen lassen würde. Nachdem die Alignerfolie ausgehärtet ist, werden die Trennfolie und die Alignerfolie zunächst bis zum Rand des Zahnmodells hin gekürzt. Typischerweise geschieht dies mittels einer fräsenden oder schneidenden Bearbeitung der Alignerfolie. Anschließend wird die Alignerfolie durch ein Heraushebeln oder -drücken von dem Zahnmodell abgelöst. Nachdem die Alignerfolie von dem Zahnmodell abgelöst wurde, wird die Alignerfolie weiter bearbeitet, sodass diese in einem fertigen Zustand den eigentlichen Aligner bildet. Beispielsweise kann der Aligner händisch mit einer Schere aus der Alignerfolie ausgeschnitten werden.In the manufacturing process of each individual aligner, tooth models are first required that reflect the corresponding intermediate steps between the actual and the target state of the teeth. Each of the tooth models reproduces one of these planned intermediate steps, the modeled teeth being in a target position for the respective treatment step that is to be achieved in the patient with a respective aligner to be produced. To shape the individual aligners, first a separating film and then an aligner film are typically deep-drawn over the respective tooth model. The separating film is intended to prevent the aligner film from penetrating the spaces between the teeth of the tooth model. Penetration of the aligner film into the interdental spaces is undesirable, since it would generally be difficult to remove from the tooth model. After the aligner film has hardened, the separating film and the aligner film are first shortened to the edge of the tooth model. Typically, this is done by milling or cutting the aligner film. The aligner film is then detached from the tooth model by levering or pushing it out. After the aligner film has been removed from the tooth model, the aligner film is processed further so that it forms the actual aligner in a finished state. For example, the aligner can be cut out of the aligner sheet by hand with scissors.
Als nachteilig hat sich herausgestellt, dass ein händisches Umbohren oder Zuschneiden der Alignerfolie nicht nur sehr zeitaufwendig und fehleranfällig ist, sondern außerdem zu Beschädigungen an der ausgehärteten Alignerfolie führen kann, die eine Verwendung des Aligners unmöglich machen. Eine Alternative für die händische Fertigstellung eines Aligners bietet die Bearbeitung in einer dreidimensionalen CNC-Fräse, in der die ausgehärtete Alignerfolie fest eingespannt wird und automatisiert eine vorprogrammierte Bewegung vollführt, sodass der Aligner entlang einer gewünschten Fräskante ausgeschnitten wird. Die Führung der Alignerfolie kann beispielsweise mittels eines Hexapods erfolgen, mittels dessen die Alignerfolie in alle Richtungen bewegbar ist. Zudem kann auch ein Fräskopf der CNC-Fräse bewegbar ausgebildet sein und somit zusätzliche Freiheitsgrade für die Bearbeitung der Alignerfolie schaffen. Die Fertigstellung des Aligners mit einer dreidimensionalen CNC-Fräse bringt äußerst präzise und zuverlässige Ergebnisse hervor, wobei der Aligner die komplette Kontur der einzelnen Zähne abbilden kann, also auch eine Kante entlang des Zahnfleisches (Gingiva). Jedoch ist die Anschaffung einer entsprechenden CNC-Fräse kostenintensiv. Ferner ist die Bearbeitung des Aligners in einer CNC-Fräse aufwändig und zeitintensiv, da jeder einzelne Aligner ordnungsgemäß in die Fräse eingespannt werden muss, die jeweils erforderlichen Geometriedaten eingegeben werden müssen, wobei immer nur ein einzelner Aligner in der Fräse bearbeitet werden kann.It has been found to be disadvantageous that manual drilling or cutting of the aligner film is not only very time-consuming and error-prone, but can also lead to damage to the cured aligner film, which makes it impossible to use the aligner. An alternative to the manual completion of an aligner is the processing in a three-dimensional CNC milling machine, in which the cured aligner film is firmly clamped and automatically performs a preprogrammed movement so that the aligner is cut out along a desired milling edge. The aligner foil can be guided, for example, by means of a hexapod, by means of which the aligner foil can be moved in all directions. In addition, a milling head of the CNC milling machine can also be designed to be movable and thus create additional degrees of freedom for processing the aligner film. The completion of the aligner with a three-dimensional CNC milling machine produces extremely precise and reliable results, whereby the aligner can depict the complete contour of the individual teeth, including an edge along the gums (gingiva). However, purchasing a corresponding CNC milling machine is expensive. Furthermore, the processing of the aligner in a CNC milling machine is complex and time-consuming, since each individual aligner has to be properly clamped into the milling machine and the required geometry data has to be entered, whereby only one single aligner can be processed in the milling machine.
Folglich ist es weder bei der händischen noch bei der vorbeschriebenen maschinellen Fertigstellung der Aligner möglich, hohe Stückzahlen in kurzer Zeit zu fertigen, was sich letztlich auf den Preis der Aligner niederschlägt.As a result, it is not possible to produce large numbers of items in a short time, neither with the manual nor with the above-described machine production of the aligners, which ultimately affects the price of the aligners.
Aufgabetask
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines Aligners der vorbeschriebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass es im Hinblick auf seine Wirtschaftlichkeit optimiert ist und sich vorzugsweise für eine industrielle Fertigung eignet.The object of the present invention is to further develop a method for producing an aligner of the type described above in such a way that it is optimized with regard to its economic efficiency and is preferably suitable for industrial production.
Lösungsolution
Die vorstehende Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Abtrennen des Zahnabschnitts von der übrigen Alignerfolie mittels eines Lasers erfolgt, wobei eine Ausrichtung eines mittels des Lasers erzeugten Laserstrahls relativ zu der Alignerfolie während des Abtrennens des Zahnabschnitts unverändert bleibt und der Laser und die Alignerfolie derart relativ zueinander bewegt werden, dass der Laserstrahl entlang der Trennlinie geführt wird. Im Sinne der vorliegenden Anmeldung wird die „Ausrichtung“ als Winkel zwischen dem Laserstrahl und der Folienebene der Alignerfolie aufgefasst. Dieser Winkel kann insbesondere 90° betragen. Erfindungsgemäß erfolgt das Abtrennen des Aligners aus der Alignerfolie demnach mittels einer zweidimensionalen Relativbewegung des Lasers bezogen auf die Folienebene der Alignerfolie. Hierbei ist es gleichermaßen denkbar, dass nur der Laser oder nur die Alignerfolie oder sowohl der Laser als auch die Alignerfolie bewegt werden, sowohl nacheinander oder auch gleichzeitig. Besonders vorteilhaft ist eine Ausgestaltung, bei der der Laser in einer Ebene bewegt wird, die vorzugsweise parallel zu der Folienebene ist, während die Alignerfolie still steht bzw. liegt.The above object is achieved according to the invention in that the tooth section is separated from the rest of the aligner film by means of a laser, with an alignment of a laser beam generated by means of the laser relative to the aligner film remaining unchanged during the separation of the tooth section and the laser and the aligner film in this way relatively are moved towards each other so that the laser beam is guided along the dividing line. In the context of the present application, the “alignment” is understood as the angle between the laser beam and the plane of the aligner film. This angle can in particular be 90 °. According to the invention, the aligner is separated from the aligner film by means of a two-dimensional relative movement of the laser in relation to the plane of the aligner film. It is equally conceivable here for only the laser or only the aligner film or both the laser and the aligner film to be moved, both one after the other or at the same time. A configuration in which the laser is moved in a plane that is preferably parallel to the plane of the film while the aligner film is stationary is particularly advantageous.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat viele Vorteile. Insbesondere kann für das Abtrennen des Zahnabschnitts ein technisch einfacher Laser verwendet werden. Auf aufwändige Lasertechnik kann verzichtet werden. Ein einfaches Positionieren der Alignerfolie auf einer Ablagefläche unterhalb des Lasers reicht aus, um den Aligner zu bearbeiten und fertigzustellen. Demnach kann der Aligner mit einfachen Mitteln und auf schnelle Art und Weise fertiggestellt werden. Ein zeitintensives Einspannen der einzelnen Alignerfolie in eine Haltevorrichtung, wie beispielsweise einen Hexapoden, ist nicht erforderlich. In Bezug auf eine gewünschte Präzision des Abtrennens des Zahnabschnitts von der übrigen Alignerfolie ist das erfindungsgemäße Verfahren zudem deutlich gegenüber einer händischen Bearbeitung zu bevorzugen.The method according to the invention has many advantages. In particular, a technically simple laser can be used to cut off the tooth section. Elaborate laser technology can be dispensed with. Simply positioning the aligner film on a shelf below the laser is sufficient to process and complete the aligner. Accordingly, the aligner can be completed with simple means and in a quick manner. Time-consuming clamping of the individual aligner foils in a holding device such as a hexapod is not necessary. With regard to a desired precision in separating the tooth section from the rest of the aligner film, the method according to the invention is also clearly preferable to manual processing.
Darüber hinaus ist es gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich, mehrere Alignerfolien in einer Reihe oder in einer Gruppe anzuordnen, wobei die Alignerfolien nacheinander von dem Laser bearbeitet werden. Hierdurch lässt sich eine deutliche Zeitersparnis für die Fertigstellung der Aligner erzielen, da ein einzelnes Positionieren und Entfernen der einzelnen Aligner entfallen kann. Insbesondere kann mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens eine taktweise Fertigung von Alignern etabliert werden.In addition, according to the method according to the invention, it is possible to arrange several aligner foils in a row or in a group, the aligner foils being processed one after the other by the laser. This saves a considerable amount of time for the completion of the aligners, since individual positioning and removal of the individual aligners can be dispensed with. In particular, the method according to the invention can be used to establish a cyclical production of aligners.
Bei einer Ausrichtung des Laserstrahls gegenüber der Alignerfolie von 90° ist es in der Regel nur schwer möglich, die dem Zahnfleisch zugewandten Ränder des Aligners entsprechend der Kontur des Zahnfleisches anzupassen, jedoch überwiegen die Vorteile einer wirtschaftlichen Herstellung des Aligners gegenüber der lediglich optischen Optimierung des Aligners. Die Ausbildung der Ränder des Aligners als gerade Linien, die bevorzugt vorgenommen wird, hat für die eigentliche Funktion des Aligners zur Korrektur einer Zahnstellung keine Nachteile.With an alignment of the laser beam with respect to the aligner foil of 90 °, it is usually difficult to adapt the edges of the aligner facing the gums to the contour of the gums, but the advantages of economical manufacture of the aligner outweigh the merely optical optimization of the aligner . The formation of the edges of the aligner as straight lines, which is preferred, has no disadvantages for the actual function of the aligner for correcting a tooth position.
Soll jedoch die dem Zahnfleisch zugewandte Kontur der Zähne ebenfalls abgebildet werden, so wird vorgeschlagen, die Ausrichtung des Laserstrahls gegenüber der Folienebne der Alignerfolie zu neigen, insbesondere in einem Winkelbereich zwischen 20° und 70°, vorzugsweise zwischen 35° und 65°. Insbesondere ist eine Neigung des Laserstrahls (und damit zusammen vorzugsweise des Lasers als solchem) gegenüber der Folienebene von 45° vorteilhaft. Die Alignerfolie wird dabei vorzugsweise derart auf dem Untergrund positioniert, dass der Zahnabschnitt nach oben, das heißt in Richtung des Lasers, ragt. Die Abtrennung des Aligners entlang einer äußeren Kontur der Zähne erfolgt mittels einer (wahlweise in einzelnen Drehabschnitten) ausgeführten Drehung der Alignerfolie um 360°, wobei eine Drehachse, um die die Alignerfolie gedreht wird, vorzugsweise senkrecht zu der Folienebene orientiert ist. Insbesondere kann die Drehachse einen Schwerpunkt des Zahnabschnitt bzw. späteren Aligners enthalten. Als äußere Kontur der Zähne wird die Kontur der Zähne entlang der sichtbaren, dem Gaumen abgewandten Oberfläche der Zähne verstanden und als innere Kontur der Zähne die Kontur der Zähne entlang der dem Gaumen zugewandten Rückseite der Zähne.However, if the contour of the teeth facing the gums is also to be mapped, it is proposed to incline the alignment of the laser beam with respect to the plane of the aligner film, in particular in an angular range between 20 ° and 70 °, preferably between 35 ° and 65 °. In particular, an inclination of the laser beam (and therefore preferably the laser as such) relative to the plane of the film of 45 ° is advantageous. The aligner film is preferably positioned on the subsurface in such a way that the tooth section protrudes upwards, that is, in the direction of the laser. The aligner is separated along an outer contour of the teeth by rotating the aligner foil by 360 ° (optionally in individual rotating sections), with an axis of rotation about which the aligner foil is rotated is preferably oriented perpendicular to the plane of the foil. In particular, the axis of rotation can contain a center of gravity of the tooth section or later aligner. The outer contour of the teeth is understood to be the contour of the teeth along the visible surface of the teeth facing away from the palate, and the inner contour of the teeth is understood to be the contour of the teeth along the back of the teeth facing the palate.
Um daraufhin die Abtrennung des Aligners entlang einer inneren Kontur der Zähne vorzunehmen ohne den Laserstrahl durch den Zahnabschnitt bzw. den späteren Aligner zu führen und letzteren dadurch zu beschädigen, ist es in einer bevorzugten Vorgehensweise vorgesehen, den Laserstrahl entweder an einem der hintersten Backenzähne oder in der Mitte der Schneidzähne anzusetzen und die Alignerfolie während des Trennvorgangs zunächst um 180° zu drehen. Daraufhin wird der Trennvorgang gestoppt und die Alignerfolie wieder so gedreht, dass der nächste Trennvorgang an dem gegenüberliegenden Backenzahn oder abermals in der Mitte der Schneidzähne beginnen kann. Die Drehung der Alignerfolie erfolgt dann bei dem darauffolgenden Trennvorgang in umgekehrte Drehrichtung abermals um 180°.In order to then carry out the separation of the aligner along an inner contour of the teeth without guiding the laser beam through the tooth section or the later aligner and thereby damaging the latter, a preferred procedure provides for the laser beam either on one of the rearmost molars or in to the middle of the cutting teeth and to turn the aligner foil by 180 ° during the cutting process. The separating process is then stopped and the aligner film is rotated again so that the next separating process can begin on the opposite molar tooth or again in the middle of the cutting teeth. The rotation of the aligner foil then takes place during the next one Separating process in the opposite direction of rotation again by 180 °.
Um die Kontur der Zähne zum Zahnfleisch hin, also die Kontur des Gingiva, bei dem Aligner abzubilden, wird der Laser mit der unveränderlichen Ausrichtung des Laserstrahls während des Trennvorgangs entsprechend auf und ab bewegt, vorzugsweise auf der Senkrechten.In order to map the contour of the teeth towards the gums, i.e. the contour of the gingiva, with the aligner, the laser is moved up and down during the cutting process with the unchangeable alignment of the laser beam, preferably on the vertical.
Bei diesem Verfahren kann anstelle eines einfachen Lasers auch vorzugsweise ein Galvo-Laser genutzt werden, mittels dessen der Laserstrahl in einer zu dem Laserstrahl senkrechten Ebene mittels Galvo-Spiegeln abgelenkt werden kann. Aufgrund der Neigung des Laserstrahls gegenüber der Folienebene wird hierdurch erreicht, dass der Laserstrahl an dem tiefgezogenen Zahnabschnitt zumindest anteilsmäßig vertikal auf und ab bewegt werden kann. Auf diese Weise wird folglich die Möglichkeit geschaffen, eine Zahnfleischkontur mittels kombinierter Bewegung des Laserstrahls und relativer Verdrehung der Alignerfolie zu dem Laser gewissermaßen „girlandenförmig“ abzufahren und auf diese Weise einen Aligner herzustellen, der an die Zahnfleischkontur des Patienten angepasst ist.In this method, instead of a simple laser, a galvo laser can also preferably be used, by means of which the laser beam can be deflected by means of galvo mirrors in a plane perpendicular to the laser beam. Due to the inclination of the laser beam with respect to the plane of the film, it is achieved that the laser beam can be moved vertically up and down at least in proportion to the deep-drawn tooth section. In this way, the possibility is created to follow a gum contour by means of a combined movement of the laser beam and relative rotation of the aligner foil to the laser, so to speak “garland-shaped” and in this way to produce an aligner that is adapted to the gum contour of the patient.
Weiterhin ist die zugrunde liegende Aufgabe ferner dadurch lösbar, dass das Abtrennen des Zahnabschnitts von der übrigen Alignerfolie mittels eines Lasers erfolgt, wobei eine Position des Lasers während des Abtrennens des Zahnabschnitts relativ zu der Alignerfolie unverändert bleibt und der mittels des Lasers erzeugte Laserstrahl mittels mindestens eines Umlenkmittels, insbesondere eines bewegbaren Reflektors, derart (insbesondere fortwährend dynamisch) umgelenkt wird, dass der Laserstrahl entlang der Trennlinie geführt wird. Somit ist es nicht erforderlich, dass der Laser und/oder die Alignerfolie bewegt werden; vielmehr bewirkt das mindestens eine Umlenkmittel eine Umlenkung des Laserstrahls entlang der gewünschten und vorgegebenen Trennlinie. Dabei ist insbesondere der Einsatz eines so genannten Galvo-Lasers vorstellbar, bei dem das von einem Spiegel gebildete Umlenkmittel mittels eines sogenannten Galvos, also mittels eines Galvanometerantriebs, angetrieben wird. Der Laser ist hierbei vorzugsweise derart ausgerichtet, dass der Laserstrahl des Lasers in einer nicht-ausgelenkten Stellung mit der Folienebene einen Winkel von 90° einschließt.Furthermore, the underlying task can also be achieved in that the tooth section is separated from the rest of the aligner film by means of a laser, with a position of the laser remaining unchanged relative to the aligner film during the separation of the tooth section and the laser beam generated by the laser by means of at least one Deflection means, in particular a movable reflector, is deflected (in particular continuously dynamically) in such a way that the laser beam is guided along the dividing line. It is therefore not necessary for the laser and / or the aligner film to be moved; rather, the at least one deflection means deflects the laser beam along the desired and specified dividing line. In particular, the use of a so-called galvo laser is conceivable, in which the deflection means formed by a mirror is driven by means of a so-called galvo, that is to say by means of a galvanometer drive. The laser is preferably aligned in such a way that the laser beam of the laser encloses an angle of 90 ° with the plane of the film in a non-deflected position.
Auch bei dieser Variante kann der Aligner auf einer Aufstandsebene abgelegt und mittels des Lasers bearbeitet werden, wobei ein Einspannen der Alignerfolie in einem Hexapod entbehrlich ist. Mittels der Umlenkung des Laserstrahls mittels des mindestens einen Umlenkmittels ist es möglich, die dem Zahnfleisch zugewandten Ränder des Aligners entsprechend der Kontur des Zahnfleisches anzupassen. Hierdurch wird der optische Eindruck des Aligners beim Tragen desselben verbessert und der Aligner wirkt unauffälliger. Vorteilhafterweise wird der Laserstrahl mittels zweier Umlenkmittel fortwährend dynamisch umgelenkt, die vorzugsweise jeweils mit einem Galvo zusammenwirken.In this variant, too, the aligner can be placed on a support level and processed by means of the laser, with the aligner film being dispensed with in a hexapod. By deflecting the laser beam by means of the at least one deflecting means, it is possible to adapt the edges of the aligner facing the gums in accordance with the contour of the gums. This improves the visual impression of the aligner when wearing it and makes the aligner appear less noticeable. The laser beam is advantageously continuously and dynamically deflected by means of two deflection means, which preferably each work together with a galvo.
Bei der letztgenannten Alternative besteht ebenfalls der Vorteil, dass eine Vielzahl von Alignern in einem Wirkbereich des Lasers angeordnet werden können und nacheinander bearbeitet werden können, ohne die Aligner einzeln in den Wirkbereich legen und entfernen zu müssen, bevor ein weiterer Aligner positioniert werden kann. Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung kann eine Mehrzahl von Alignern bearbeitet werden, ohne dass die betroffenen Aligner bewegt werden müssen. Die Fertigstellung einer Vielzahl von Alignern in einem einzigen Takt rationalisiert den Herstellungsprozess von Alignern zusätzlich.The latter alternative also has the advantage that a large number of aligners can be arranged in an effective area of the laser and can be processed one after the other without having to place and remove the aligners individually in the effective area before another aligner can be positioned. In a particularly advantageous embodiment, a plurality of aligners can be processed without the aligners concerned having to be moved. Completing a large number of aligners in a single cycle further streamlines the aligner manufacturing process.
Zusätzlich oder alternativ zu den beiden vorgenannten erfindungsgemäßen Alternativen ist es vorgesehen, dass das Abtrennen des Zahnabschnitts von der übrigen Alignerfolie mittels eines Lasers erfolgt, wobei der Laser derart mit der Alignerfolie zusammenwirkt, dass die Trennlinie in einer Ebene liegt. Dies ist insbesondere der Fall, wenn die Alignerfolie unterhalb des Lasers positioniert wird und entweder der Laserstrahl oder die Alignerfolie in einer Ebene bewegt wird. Hierbei handelt es sich um ein Verfahren, bei dem die Abbildung von dem Zahnfleisch zugewandten Rändern entsprechend der Kontur des Zahnfleisches schwer möglich ist. Der fertige Aligner ist bei Durchführung dieses Verfahrens insbesondere dadurch gekennzeichnet, dass er, wenn er auf eine ebene Oberfläche wie beispielsweise eine Tischplatte aufgelegt ist, entlang der gesamten Trennlinie mit der Oberfläche in Kontakt steht.In addition or as an alternative to the two aforementioned alternatives according to the invention, it is provided that the tooth section is separated from the rest of the aligner film by means of a laser, the laser cooperating with the aligner film in such a way that the dividing line lies in one plane. This is particularly the case when the aligner foil is positioned below the laser and either the laser beam or the aligner foil is moved in one plane. This is a method in which it is difficult to depict the edges facing the gums in accordance with the contour of the gums. When this method is carried out, the finished aligner is particularly characterized in that, when it is placed on a flat surface such as a table top, it is in contact with the surface along the entire dividing line.
Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass die Bearbeitung der Alignerfolie von einer der Oberseite abgewandten Unterseite der Alignerfolie her erfolgt. Die Oberseite ist dabei diejenige Seite der Alignerfolie, an der der Zahnabschnitt der Alignerfolie über die Folienebene der Alignerfolie hinaus vorsteht. Die beschriebene Bearbeitung der Alignerfolie von deren Unterseite her kann vorteilhaft sein, wenn modellierte Zähne des Negativs, also des späteren Aligners, derart ausgerichtet sind, dass der Laserstrahl beim Schneiden der Alignerfolie vor dem gewünschten Auftreffen an einer Stelle der Alignerfolie, die Teil der Trennlinie sein soll, auf den Zahnabschnitt treffen würde, da die Trennlinie bezogen auf den Laser gewissermaßen im Schatten des Zahnabschnitts liegt. Die Folge wäre, dass der Zahnabschnitt - und mithin der spätere Aligner - beschädigt würde. Wird die Alignerfolie hingegen von der Unterseite her bearbeitet, kann eine Beschädigung des später erforderlichen abgetrennten Zahnabschnitts nicht eintreten.An advantageous development of the method according to the invention provides that the aligner foil is processed from an underside of the aligner foil facing away from the upper side. The top is that side of the aligner foil on which the tooth section of the aligner foil protrudes beyond the level of the aligner foil. The described processing of the aligner foil from its underside can be advantageous if modeled teeth of the negative, i.e. of the later aligner, are aligned in such a way that the laser beam when cutting the aligner foil before the desired impact at a point on the aligner foil that is part of the dividing line should, would hit the tooth section, since the parting line is in the shadow of the tooth section in relation to the laser. The consequence would be that the tooth section - and therefore the later aligner - would be damaged. If, on the other hand, the aligner film is processed from the underside, damage to the later required separated tooth section cannot occur.
Es kann vorteilhafterweise des Weiteren vorgesehen sein, dass die Auflagefläche, auf der die Alignerfolie aufgelegt wird, eine Ausnehmung aufweist, innerhalb der der Zahnabschnitt der Alignerfolie hineinragen kann, so dass die Unterseite der Alignerfolie, die bei der Bearbeitung zu dem Laser zeigt und somit oben liegt, eben verläuft. Die in der Auflagefläche vorgesehene Ausnehmung muss dabei so ausgebildet sein, dass der Zahnabschnitt darin Platz findet. Dabei kann es besonders von Vorteil sein, wenn unterhalb der Auflagefläche ein Container angeordnet ist, in den der von der übrigen Alignerfolie abgetrennte Zahnabschnitt direkt nach unten hineinfallen kann.It can advantageously also be provided that the support surface on which the aligner foil is placed has a recess within which the tooth section of the aligner foil can protrude, so that the underside of the aligner foil, which faces the laser during processing, and thus above lies, runs flat. The recess provided in the support surface must be designed in such a way that the tooth section can be accommodated in it. It can be particularly advantageous if a container is arranged below the support surface, into which the tooth section separated from the rest of the aligner foil can fall directly downwards.
Im Hinblick auf den Schneidvorgang ist es vorteilhaft, wenn der Laser entlang mindestens einer Raumachse, vorzugsweise in einer Ebene, translatorisch bewegbar ist, sodass der Laserstrahl entlang der Trennlinie führbar ist. Hierfür ist ein zweidimensional bewegbarer Laser nutzbar. Dabei ist ferner denkbar, dass eine Vielzahl von Alignerfolien auf die Auflagefläche in einem Wirkbereich des Lasers platziert wird und unmittelbar nacheinander von dem beweglichen Laser bearbeitet werden. Hierdurch reduziert sich abermals die Bearbeitungszeit für die Fertigstellung des Aligners, da ein gleichzeitiges Positionieren einer Vielzahl von Alignerfolien möglich ist.With regard to the cutting process, it is advantageous if the laser can be moved translationally along at least one spatial axis, preferably in a plane, so that the laser beam can be guided along the dividing line. A two-dimensionally movable laser can be used for this. It is also conceivable that a large number of aligner foils are placed on the support surface in an effective area of the laser and are processed immediately one after the other by the movable laser. This again reduces the processing time for completing the aligner, since a large number of aligner foils can be positioned at the same time.
In Bezug auf die Herstellung des Zahnmodells ist es besonders vorteilhaft, wenn mittels einer 3D-Modellierungssoftware ein virtuelles Zahnmodell erstellt wird, wobei vorzugsweise das virtuelle Zahnmodell mittels eines 3D-Druckers in das reale Zahnmodell umgesetzt wird. Ein auf diese Weise hergestelltes Zahnmodell ist äußerst präzise, so dass der damit tiefgezogene Aligner ebenfalls sehr genau gefertigt werden kann.With regard to the production of the tooth model, it is particularly advantageous if a virtual tooth model is created using 3D modeling software, the virtual tooth model preferably being converted into the real tooth model using a 3D printer. A tooth model produced in this way is extremely precise, so that the aligner deep-drawn with it can also be produced very precisely.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es vorgesehen, dass das virtuelle Zahnmodell neben den modellierten Zähnen ferner ein an die Zähne anmodelliertes Zahnfleisch umfasst. Ein mittels eines solchen Zahnmodells hergestellter Aligner kann folglich ebenfalls einen Abschnitt besitzen, in dem das Zahnfleisch abgebildet ist. Hierdurch kann das anschließende Abtrennen des Zahnabschnitts von der übrigen Alignerfolie vereinfacht werden. Das abgebildete Zahnfleisch kann dann auch als „Puffer“ dienen, wenn die Geometrie der abgebildeten Zähne das Abtrennen des Zahnabschnitts erschwert. In so einem Fall kann die Trennlinie in einer Ebene verlaufen, die einen größeren Abstand zu der Oberseite der Alignerfolie aufweist.According to a further embodiment of the method according to the invention, it is provided that, in addition to the modeled teeth, the virtual tooth model also includes gums modeled onto the teeth. An aligner produced by means of such a tooth model can consequently also have a section in which the gums are depicted. This can simplify the subsequent separation of the tooth section from the rest of the aligner film. The depicted gums can then also serve as a “buffer” if the geometry of the depicted teeth makes it difficult to separate the tooth section. In such a case, the dividing line can run in a plane which is at a greater distance from the upper side of the aligner foil.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das virtuelle Zahnmodell mit einer virtuellen Ebene geschnitten wird, die eine Unterseite des herzustellenden Aligners repräsentiert, sodass eine Schnittmenge aus der virtuellen Ebene und dem virtuellen Zahnmodell eine von einer Randkontur eingefasste Fläche ergibt. Vorteilhafterweise werden das virtuelle Zahnmodell und die Ebene in einem von den virtuellen Zähnen abgewandten Endbereich des virtuellen Zahnmodells geschnitten, wobei die Ebene insbesondere nur das virtuelle Zahnfleisch des virtuellen Zahnmodells schneidet. Zusätzlich oder alternativ kann es vorteilhaft sein, wenn die Ebene zumindest im Wesentlichen parallel zu einer Okklusionsebene der virtuellen Zähne orientiert ist.A further development of the invention provides that the virtual tooth model is intersected with a virtual plane, which represents an underside of the aligner to be produced, so that an intersection of the virtual plane and the virtual tooth model results in an area enclosed by an edge contour. The virtual tooth model and the plane are advantageously cut in an end region of the virtual tooth model facing away from the virtual teeth, the plane in particular only cutting the virtual gums of the virtual tooth model. Additionally or alternatively, it can be advantageous if the plane is oriented at least substantially parallel to an occlusal plane of the virtual teeth.
Diesbezüglich ist es ferner von Vorteil, wenn zumindest die in der beschriebenen Weise erzeugte Randkontur der Fläche an eine Steuerungseinrichtung des Lasers geleitet wird, wobei die Steuerungseinrichtung den Laser derart ansteuert, dass die Trennlinie analog zu der hinterlegten Randkontur verläuft. Hierdurch sind eine sehr genaue Abbildung der Trennlinie und folglich eine genaue Geometrie des Aligners möglich. Im Ergebnis kann mithin in besonders einfacher Weise die Trennlinie mittels des virtuellen Schnitts der genannten Ebene mit dem virtuellen Zahnmodell festgelegt werden.In this regard, it is also advantageous if at least the edge contour of the surface generated in the manner described is passed to a control device of the laser, the control device controlling the laser in such a way that the dividing line runs analogously to the stored edge contour. This enables a very precise mapping of the dividing line and consequently an exact geometry of the aligner. As a result, the dividing line can therefore be determined in a particularly simple manner by means of the virtual intersection of the plane mentioned with the virtual tooth model.
Auch bezüglich des fertigen Aligners kann es von Vorteil sein, wenn der Zahnabschnitt nach seinem Abtrennen von der übrigen Alignerfolie zusätzlich zu einem Negativ der modellierten Zähnen ferner ein Negativ zumindest eines Teils von an die modellierten Zähne anmodellierten Zahnfleischs umfasst.With regard to the finished aligner, it can also be advantageous if the tooth section, after being separated from the rest of the aligner film, also includes a negative of at least part of the gums modeled on the modeled teeth in addition to a negative of the modeled teeth.
Das erfindungsgemäße Verfahren weiter ausgestaltend ist vorgesehen, dass eine Mehrzahl von Alignerfolien taktweise in einen Wirkbereich des Lasers bewegt wird. Diesbezüglich kann ferner vorgesehen sein, dass eine taktweise Bewegung jeweils dann erfolgt, wenn der Laser den Zahnabschnitt einer im Wirkbereich des Lasers befindlichen Alignerfolie abgetrennt hat. Auf diese Weise läuft die Fertigstellung der Aligner automatisiert und sehr wirtschaftlich ab, wobei sich jeweils ein einzelner Aligner im Wirkbereich des Lasers befindet.In a further development of the method according to the invention, it is provided that a plurality of aligner foils are moved cyclically into an effective area of the laser. In this regard, provision can also be made for a cyclical movement to take place whenever the laser has severed the tooth section of an aligner film located in the effective area of the laser. In this way, the completion of the aligners is automated and very economical, with a single aligner in the effective range of the laser.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass eine taktweiser Bewegung jeweils dann erfolgt, wenn der Laser den Zahnabschnitt der im Wirkbereich des Lasers befindlichen vorhergehenden Mehrzahl von Alignerfolien abgetrennt hat. Bei dieser Variante wird demnach eine Gruppe von Alignern gemeinsam in den Wirkbereich des Lasers bewegt und in einem Arbeitsschritt bzw. -takt bearbeitet. Erst wenn alle Aligner der Gruppe fertiggestellt wurden, erfolgt die Bewegung einer neuen Gruppe von Alignerfolien. Mit diesem Verfahren erfolgt ebenfalls eine automatisierte und wirtschaftliche Fertigstellung der Aligner.Alternatively, it can be provided that a cyclical movement occurs when the laser has separated the tooth section of the preceding plurality of aligner foils located in the effective area of the laser. In this variant, a group of aligners is therefore moved together into the effective area of the laser and processed in one work step or cycle. Only when all aligners in the group have been completed does a new group of aligner foils move. This process also results in an automated and economical completion of the aligners.
FigurenlisteFigure list
Die Erfindung ist nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen, die in den Figuren dargestellt sind, näher erläutert. Es zeigt:
-
1 : eine schematische dreidimensionale Ansicht einer tiefgezogenen Alignerfolie, -
2 : eine schematische Draufsicht auf eine Unterseite der Alignerfolie aus1 , -
3 : eine schematische dreidimensionale Ansicht eines aus der Alignerfolie aus1 abgetrennten Aligner, -
4 : eine Ansicht auf ein virtuelles Zahnmodell, -
5 : eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrensablaufs, -
6 : eine schematische dreidimensionale Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Aligners und -
7 : eine Detailansicht eines Ausschnitts des abgetrenntenAligners aus 6 .
-
1 : a schematic three-dimensional view of a deep-drawn aligner foil, -
2 : a schematic plan view of an underside of thealigner foil 1 , -
3 : a schematic three-dimensional view of one from thealigner sheet 1 detached aligner, -
4th : a view of a virtual tooth model, -
5 : a schematic representation of a process sequence according to the invention, -
6th : a schematic three-dimensional representation of a method according to the invention for producing an aligner and -
7th : a detailed view of a section of the detached aligner6th .
Ein Ausführungsbeispiel, das in den
Die
In der
Ein Ausführungsbeispiel für ein virtuelles Zahnmodell
Eine Schnittmenge des virtuellen Zahnmodells
Anhand der
An einer Datenverarbeitungsanlage
In den
Um zu erreichen, dass der gewünschte Aligner
In der
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- AlignerfolieAligner foil
- 22
- ZahnabschnittTooth section
- 33
- FolienebeneFoil level
- 44th
- Negativnegative
- 55
- OberseiteTop
- 66th
- Unterseitebottom
- 77th
- ZahnfleischGums
- 88th
- Linieline
- 99
- Unterlagedocument
- 1010
- Laserlaser
- 1111
- Trennlinieparting line
- 1212th
- AlignerAligners
- 1313th
- virtuelles Zahnmodellvirtual tooth model
- 1414th
- modellierte Zähnemodeled teeth
- 1515th
- anmodelliertes Zahnfleischmodeled gums
- 1616
- virtuelle Ebenevirtual plane
- 1717th
- gestrichelte Liniedashed line
- 1818th
- OkklusionsebeneOcclusal plane
- 1919th
- gestrichelte Liniedashed line
- 2020th
- DatenverarbeitungsanlageData processing system
- 2121
- SteuerungseinrichtungControl device
- 2222nd
- Tischtable
- 2323
- Achse LaserAxis laser
- 2424
- Winkelangle
- 2525th
- DrehachseAxis of rotation
- 2626th
- Pfeilarrow
- 2727
- Laserstrahllaser beam
- 2828
- Pfeilarrow
- 2929
- Trennlinieparting line
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- DE 202018102517 U1 [0002]DE 202018102517 U1 [0002]
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DE102019126890.7A DE102019126890A1 (en) | 2019-10-07 | 2019-10-07 | Method of manufacturing an aligner |
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