DE102021134280A1

DE102021134280A1 - Schraube zum Befestigen eines Zahnaufbauteils an einem Dentalimplantat

Info

Publication number: DE102021134280A1
Application number: DE102021134280.5A
Authority: DE
Inventors: Stephan Meyer
Original assignee: Bego Implant Systems & Co KG GmbH
Current assignee: Bego Implant Systems & Co Kg De GmbH
Priority date: 2021-12-22
Filing date: 2021-12-22
Publication date: 2023-06-22

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schraube zum Befestigen eines Zahnaufbauteils an einem Dentalimplantat, umfassend_einen Schraubenkopf an einem ersten Schraubenende, einen sich an den Schraubenkopf anschließenden Schraubenschaft, der sich ausgehend vom Schraubenkopf entlang einer Mittellängsachse durch die Schraube zu einem zweiten Schraubenende erstreckt, ein Außengewinde an dem Schraubenschaft,_eine am Schraubenkopf ausgebildete Kopfauflagefläche, die radial in Bezug auf die Mittellängsachse über den Schraubenschaft hinausragt, und zum zweiten Schraubenende weist, einen Werkzeugangriffsabschnitt am Kopfabschnitt zur drehmomentfesten und lösbaren Kopplung mit einem Eindrehwerkzeug,

Description

Die Erfindung betrifft eine Schraube zum Befestigen eines Zahnaufbauteils an einem Dentalimplantat, umfassend einen Schraubenkopf an einem ersten Schraubenende, einen sich an den Schraubenkopf anschließenden Schraubenschaft, der sich ausgehend vom Schraubenkopf entlang einer Mittellängsachse durch die Schraube zu einem zweiten Schraubenende erstreckt, ein Außengewinde an dem Schraubenschaft, eine am Schraubenkopf ausgebildete Kopfauflagefläche, die radial in Bezug auf die Mittellängsachse über den Schraubenschaft hinausragt, und zum zweiten Schraubenende weist und einen Werkzeugangriffsabschnitt am Kopfabschnitt zur drehmomentfesten und lösbaren Kopplung mit einem Eindrehwerkzeug. Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Schraube und ein Dentalimplantatsystem mit einer Schraube.
In der Zahnmedizin ist es verbreitet, einen Zahnersatz bereitzustellen, der mehrere Komponenten wie beispielsweise ein Dentalimplantat, ein Zahnaufbauteil und eine prothetischen Versorgung umfasst. Üblicherweise wird das Dentalimplantat als künstliche Zahnwurzel im Kieferknochen verankert. Als Verbindungselement zwischen dem Dentalimplantat und der prothetischen Versorgung, wie beispielsweise einer Zahnkrone, dient das Zahnaufbauteil.
Um das Zahnaufbauteil am Dentalimplantat zu fixieren, sind verschiedene Methoden bekannt. So kann das Zahnaufbauteil beispielsweise mit einer Schraube am Dentalimplantat befestigt werden. Mit einer solchen geschraubten Verbindung wird zwar auf eine grundsätzlich bewährte Verbindungsweise zurückgegriffen, jedoch wird als Nachteil immer wieder beobachtet, dass sich solche geschraubten Verbindungen lösen. Um diesem Nachteil zu begegnen, wird die Schraube bei dem Befestigungsvorgang häufig über ein vorgegebenes Drehmoment hinaus angezogen, um hierdurch eine vermeintlich bessere Sicherheit gegen Lösen der Verbindung zu erzielen. Dadurch entsteht jedoch die Gefahr eines Torsionsbruchs der Schraube oder einer Beschädigung des Gewindes.
Sowohl ein Lösen der Schraubverbindung als auch ein Bruch der Schraube oder eine Beschädigung des Gewindes ist für den Patienten sehr nachteilig, da es eine komplizierte und langwierige Nachbehandlung zur Folge hat, die im ungünstigen Fall eine Revision und erneute Implantation eines Implantats erforderlich machen kann, was in besonders ungünstigen Fällen aufgrund einer schlechten Knochensituation gar nicht mehr möglich ist.
Aus JP2020058855A ist eine Dentalschraube zum Verspannen eines Abutments (Zahnaufbauteil) bekannt, welche das Lockern der Schraube durch sich täglich wiederholende Belastungen verhindern soll. Die Schraube weist ein Kopfteil mit einer Kopfsitzfläche, ein Schraubteil, eine Kopfsitzfläche und eine V-förmig eingeschnitte, umlaufende Nut am Kopfteil auf. Die Kopfauflagefläche kontaktiert im verschraubten Zustand eine Kopfsitzfläche einer zu verschraubenden Komponente. Die Nut ist dafür vorgesehen, eine elastische Verformung der Kopfauflagefläche zu ermöglichen, wenn die Kopfsitzfläche gegen die Kopfsitzfläche verschraubt wird. Aus US2012/0003060A1 ist eine prinzipiell ähnliche Schraube bekannt, bei der die Kopfauflagefläche eine plane Ringfläche statt einer konischen Ringfläche ausbildet. Nachteilig an diesen Lösungen ist, dass ein hoher Kraftaufwand notwendig ist, um die Kopfauflagefläche zu verformen und hierbei im Falle einer falschen Dosierung der Kraft bzw. des Drehmoments der Bruch der Kopfauflagefläche droht.
Aus der EP 2 468 210 B1 ist ein Befestigungssystem, umfassend eine Schraubenkomponente und eine Sitzkomponente bekannt. Die Schraube dieser Erfindung soll im Vergleich zu bisherigen Erfindungen bei gleichem Durchmesser einem höheren Drehmoment standhalten können. Am unteren Ende eines Schraubenkopfes ist eine Kopfauflagefläche zur Anlage auf dem Schraubensitz vorgesehen, die konisch einwärts ausgeformt ist und dadurch einen Kontakt im äußeren Bereich zum Schraubensitz erzeugt. Dadurch ist die Kopfauflagefläche der Schraube radial weiter von der Längsachse der Schraube entfernt als bei herkömmlichen Schrauben und zum Lösen der Schraube soll so ein höheres Drehmoment benötigt werden. Nachteilig an dieser Lösung ist jedoch die nur kleine Kopfauflagefläche zwischen Schraubenkopf und Schraubensitz, wodurch ungewollt plastische Verformungen auftreten können. Zudem besteht eine hohe Empfindlichkeit gegenüber Verunreinigungen. Liegt im Bereich der kleinen Kopfauflagefläche eine Verunreinigung mit schmierender Wirkung vor, kann dies leicht zu einem sehr geringen Lösedrehmoment führen. Aus WO 2012076360 ist eine ähnlich ausgebildete Schraube vorbekannt, bei welcher die Kopfauflagefläche als gewellter Flansch ausgebildet ist. Dies führt zwar zu einer reduzierten Kontaktkraft, da sich die Kopfauflagefläche durch die gewellte Struktur leichter verformen lässt, allerdings treten hierdurch andere Nachteile auf, so besteht die Gefahr einer Furchenbildung durch eine spanende Wirkung beim Anziehen der Schraube und die Gefahr der Funktionseinschränkung durch Verunreinigungen ist verstärkt gegeben, weil sich in den Vertiefungen des gewellten Flansches leichter solche Verunreinigungen festsetzen können.
Aus CN210265455U ist eine Schraube mit einer Kopfauflagefläche vorbekannt, die über eine konzentrische Schraubenfeder an einem Schraubenkopf abgestützt ist. Aus CN 210218362U ist eine Ringschraube vorbekannt, die eine Kopfauflagefläche aufweist, die über mehrere exzentrische Schraubenfedern am Schraubenkopf abgestützt ist. Diese Art von Schrauben eignet sich nur für Schraubverbindungen, die keinen Anforderungen an einen sicheren Sitz und eine steife Befestigung unterliegen, da die elastische Verspannung eine Beweglichkeit der verschraubten teile bei bereits geringer Krafteinwirkung auf die Schraubverbindung zulässt.
Um das Risiko einer Lockerung der Verbindung infolge eines Lösens der Schraubverbindung zu umgehen, ist es bekannt, anstelle der Schraubverbindung das Zahnaufbauteil mittels einer zementierten Verbindung am Dentalimplantat zu befestigen. Solche zementierten Verbindungen weisen jedoch den Nachteil auf, dass eine möglicherweise im Rahmen der Anpassung der Versorgung gewünschte Lösung der Verbindung nicht möglich ist und auch bei Bruch der Krone oder Brücke eine Teilrevision unter Erhalt eines gut eingewachsenen Implantats nicht oder nur schwer möglich ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Fixierung eines Zahnaufbauteils an einem Dentalimplantat bereitzustellen, welche gegenüber bekannten Lösungen eine Verbindung mit verbesserten Eigenschaften bereitstellt.
Gemäß einem ersten Aspekt wird die Aufgabe gelöst durch eine Schraube der eingangs beschriebenen Bauart, die eine Ausnehmung im Schraubenkopf und einen in axialer Richtung entlang der Mittellängsachse an die Ausnehmung angrenzenden Vorspannungsabschnitt aufweist, der integral am Schraubenkopf ausgebildet ist und eine zum zweiten Schraubenende weisende Vorspannungsauflagefläche aufweist, die in axialer Richtung entlang der Mittellängsachse in Richtung des zweiten Schraubenendes über die Kopfauflagefläche vorsteht.
Grundsätzlich geht die Erfindung von einer verspannten Schraubverbindung aus, bei der es also beim Eindrehen der Schraube bis zu einem vorgegebenen Anzugsdrehmoment zu einer elastischen Dehnung der Schraube und einer elastischen Stauchung der verspannten Zahnkomponenten kommt. Die dadurch entstehende Klemmkraft soll für eine Verbindung der verschraubten Komponenten und ein Sichern gegen Losdrehen der Schraube durch eine Eigenhemmung im Gewinde sorgen.
Ein vom Erfinder hierbei erkannter Nachteil der Schraubverbindung besteht darin, dass besondere dynamische Belastungen, die auf das menschliche Gebiss einwirken, diese Klemmkraft vermindern können, was zur Folge haben kann, dass eine an sich vorgesehene Eigenhemmung aufgehoben wird und sich die Schraubverbindung löst. Die besonderen dynamischen Belastungen auf das Gebiss resultieren aus Okklusionskräften durch Kauen als mechanische Einwirkung und durch parallel auftretende temperaturbedingte Dehn- und Schrumpfeffekte der Komponenten durch heiße und kalte Speisen und Getränke. Dieses ungünstige Zusammenwirken mechanischer und thermischer Effekte bewirken nach Erkenntnis der Erfinder, dass die von der Schraube auf die verschraubten Komponenten eingebrachte Vorspannkraft unter einen kritischen Wert absinken kann, und hierdurch die Funktion der Schraubverbindung, nämlich eine sichere kraftschlüssige Verbindung der verschraubten Komponenten bereitzustellen, nicht mehr sichergestellt ist und sich die Schraube infolge des dadurch verursachten Entfalls der Eigenhemmung losdrehen kann.
Erfindungsgemäß wird ein an der Schraube integral ausgebildeter Vorspannungsabschnitt bereitgestellt, der über die Kopfauflagefläche am Schraubenkopf axial vorsteht und folglich beim Anziehen der Schraube als erstes in Kontakt mit einer Gegenfläche am Schraubensitz des Zahnaufbauteils kommt, bevor die Kopfauflagefläche selbst in Kontakt mit dieser Gegenfläche kommt. Durch eine Ausnehmung ist der Vorspannungsabschnitt elastisch und gegebenenfalls zusätzlich plastisch verformbar, sodass nach dem ersten Kontakt des Vorspannungsabschnitts mit der Gegenfläche durch weiteres Anziehen der Schraube der Vorspannungsabschnitt in die Ausnehmung hinein verformt wird und dadurch die Kopfauflagefläche in Kontakt mit der Gegenfläche kommt. Der axiale Überstand des Vorspannungsabschnitts über die Kopfauflagefläche kann dabei entweder so dimensioniert sein, dass er der axialen Tiefe der Ausnehmung oberhalb des Vorspannungsabschnitts entspricht, sodass der Vorspannungsabschnitt bei voller Versenkung auf einen gegenanschlag trifft, dass er kleiner ist als die axiale Tiefe der Ausnehmung, sodass der Vorspannungsabschnitt voll in die Ausnehmung versenkbar ist und dort dann verspannter Situation liegt oder dass er größer ist als die axiale Tiefe der Ausnehmung, sodass der Vorspannungsabschnitt nicht voll in die Ausnehmung versenkbar ist und daher die Kopfauflagefläche nicht oder erst nach plastischer Querschnittsverformung des Vorspannungsabschnitts in Kontakt mit der Schraubensitzfläche kommt, wenn die Schraube angezogen wird.
Die erfindungsgemäße Schraube löst damit den Konflikt zwischen einer möglichst hohen gewünschten Verspannkraft der Komponenten einerseits und der Gefahr des Brechens der Schraube durch eine Überlastung beim Eindrehen andererseits, auf. Dazu muss der Toleranzbereich zwischen dem nötigen und dem maximal zulässigen Anzugsdrehmoment der erfindungsgemäßen Schraube nicht besonders klein gewählt werden. Stattdessen wird durch eine erste Verformungsphase des Vorspannungsabschnitts eine erste Verspannung im Vorspannungsabschnitt und im Schraubenschaft erzeugt und erst nach dieser ersten Verformungsphase tritt die Kopfauflagefläche in Kontakt mit der Gegenfläche und es kann eine zweite Verspannung mit weiterer Dehnung des Schraubenschafts erzeugt werden, indem die Schraube weiter angezogen wird.
Bevorzugt ist dabei, dass der oder die Vorspannungsabschnitte eine axiale Verformung unter der durch das Anziehen der Schraube in axialer Richtung erzeugten Anzugskraft aufweisen, die mindestens dem doppelten Wert der axialen Verformung des Schraubenschafts unter dieser gleichen Anzugskraft entspricht. Durch diese Dimensionierung wird eine ausreichend hohe Verspannung in den Vorspannungsabschnitten und dem Schraubenschaft durch Materialdehnung erzeugt, die eine sichere Selbsthemmung des Gewindes auch bei gleichzeitiger Einwirkung mechanischer und thermischer Dehnungen bewirkt.
Die erfindungsgemäße Schraube weist den weiteren Vorteil auf, dass der Zahnarzt bei dem Eindrehen der Schraube eine besonders gute haptische Rückmeldung über den Eindrehstatus und die erzeugte Verspannung erhält. In bisher eingesetzten Systemen bekommt der Zahnarzt nur über das genutzte Einbringwerkzeug, etwa eine Ratsche., die mit einem drehmomentbetätigten Überlastschutz ausgestattet ist eine Information darüber, wann die Schraube mit einem ausreichenden Drehmoment eingedreht ist. Diese Drehmomentschlüssel sind jedoch sensibel darauf, defekt oder falsch eingestellt zu sein, oder gerade nicht zur Hand zu sein, weshalb der Zahnarzt die Schraube mit einem Handwerkzeug nach Gefühl anziehen muss. In solchen Fällen kann die Schraube in Folge einer Überbelastung durch Torsionskräfte brechen oder nicht ausreichend angezogen werden.
Die erfindungsgemäße Schraube umfasst einen Schraubenkopf. Dieser ist an einem ersten Schraubenende ausgeführt und weist in Bezug auf die Mittellängsachse eine größere Querschnittsfläche als der Schraubenschaft auf und steht somit bezogen auf die Mittellängsachse radial über den Schraubenschaft hinaus. Bezogen auf die Mittellängsachse weist der Schraubenkopf bevorzugt eine im Wesentlichen runde oder polygonale Querschnittsfläche auf. Als polygonale Querschnittsflächen sind insbesondere Geometrien als Vierkant, Fünfkant oder Sechskant bevorzugt, die beispielsweise den Werkzeugangriffsabschnitt bilden können.
Die Schraube umfasst weiterhin einen Schraubenschaft. Bevorzugt ist dies ein im Wesentlichen zylindrisch geformter Körper, der stoffschlüssig mit dem Schraubenkopf verbunden ist. Der Schraubenschaft kann Abschnitte mit und ohne Außengewinde aufweisen, wobei mindestens ein Abschnitt ein Gewinde aufweist. Insbesondere weist der Schraubenschaft mehrere Abschnitte mit voneinander verschiedenen Querschnittsflächen bezogen auf die Mittellängsachse auf.
Das am Schraubenschaft angeordnete Außengewinde weist eine Steigung auf. Die Steigung des Außengewindes ist die Strecke entlang der Mittellängsachse, um die sich die Schraube bei genau einer Schraubenumdrehung um die Mittellängsachse axial vorbewegt, wenn die Schraube sich im Eingriff mit einem Innengewinde befindet. Bevorzugt ist das Außengewinde derart dimensioniert, dass die Schraubverbindung unter einem vordefinierten Anzugsdrehmoment selbsthemmende Eigenschaften aufweist.
Der Schraubenkopf umfasst eine Kopfauflagefläche. Es ist bevorzugt, dass die Kopfauflagefläche senkrecht zur Mittellängsachse ausgebildet ist.
Der Kopfabschnitt umfasst weiterhin ein Werkzeugangriffsabschnitt zur drehmomentfesten und lösbaren Kopplung mit einem Eindrehwerkzeug. Bevorzugt ist der Werkzeugangriffsabschnitt in einer Vertiefung, die sich von der Stirnfläche am ersten Schraubenende, entlang der Mittellängsachse in Richtung des zweiten Schraubenendes erstreckt, angeordnet oder wird durch diese gebildet. Die Querschnittsfläche der Vertiefung bezogen auf die Mittellängsachse kann dabei in insbesondere polygonal als ein Innenvielkant ausgebildet. Dies kann beispielsweise ein Innenvierkant, Innenfünfkant, Innensechskant oder eine andere polygonale Geometrie, beispielsweise nach Art einer Inbus- oder TorxGeometrie sein. Auch ein schlitz- oder kreuzschlitzförmiger Werkzeugangriffsabschnitt ist möglich.
Weiterhin bevorzugt sind Ausführungsformen, bei denen der Werkzeugangriffsabschnitt in einen Abschnitt der Mantelfläche des Schraubenkopfes eingebracht ist. Die Mantelfläche ist dabei die Umfangsaußenfläche des Schraubenkopfes. Die Querschnittsfläche des Schraubenkopfs bezogen auf die Mittellängsachse ist bei diesen Ausführungsformen insbesondere polygonal, beispielsweise als Vielkant wie ein Vierkant, Fünfkant oder Sechskant ausgeführt.
Der Werkzeugachsenabschnitt ist derart gestaltet, dass ein Eindrehwerkzeug über den Werkzeugangriffsabschnitt ein Drehmoment auf die Schraube übertragen kann. In einer bevorzugten Ausführungsform geschieht dies über eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Eindrehwerkzeug und der Schraube. Dabei ist das Eindrehwerkzeug lediglich temporär mit dem Werkzeugangriffsabschnitt verbunden. Nach dem Einbringen des erforderlichen Drehmoments und dem vollständigen Anziehen der Schraube kann das Eindrehwerkzeug von der Schraube wieder gelöst werden.
Die erfindungsgemäße Schraube weist eine Ausnehmung am Schraubenkopf auf. Diese Ausnehmung stellt einen ungefüllten Hohlraum am Schraubenkopf dar und kann im Zuge einer Urformung oder einer Umformung des Schraubenkopfs oder nachträglich durch eine spanende Bearbeitung hergestellt werden. Die Ausnehmung ist benachbart zum Vorspannungsabschnitt angeordnet und stellt einen Freiraum dar, der dazu dient, eine elastische oder plastische Verformung des Vorspannungsabschnitts durch eine Bewegung des Vorspannungabschnitts in die Ausnehmung hinein zu ermöglichen. Zu diesem Zweck liegt der Vorspannungsabschnitt bevorzugt zwischen dem zweiten Schraubenenende und der Ausnehmung.
Der Vorspannungsabschnitt weist eine zum zweiten Ende weisende Vorspannungsfläche auf. Der Vorspannungsabschnitt ist stoffschlüssig mit dem Schraubenkopf verbunden und stellt ein federndes Element dar, welches beim Eindrehen der Schraube beispielsweise in ein Dentalimplantat nach dem ersten Kontakt zwischen der Vorspannungsauflagefläche und einer Kopfgegenfläche, auf der sich der Schraubenkopf in einem Zahnaufbauteil oder dergleichen abstützt, einen geringeren Verformungswiderstand aufweist als ein Schraubenkopf ohne Vorspannungsabschnitt. Der Vorspannungsabschnitt ist benachbart zur Ausnehmung angeordnet und derart dimensioniert, dass der Vorspannungsabschnitt sich im Zuge der Verschraubung durch die zunehmende in axiale Richtung in Bezug auf die Mittellängsachse wirkende Verspannkraft derart bewegt, dass der Vorspannungsabschnitt ganz oder zum Teil in die Ausnehmung versenkt wird und so ein Teilvolumen der Ausnehmung ausfüllt. Im verspannten Zustand erwirkt der Vorspannungsabschnitt eine Rückstellkraft auf das verspannte Bauteil. Dies bewirkt zum einen den Vorteil, dass eine Vorspannung auch unter gleichzeitiger thermischer und mechanischer Beanspruchung erhalten bleibt, zum anderen bewirkt eine kleinere Verdrehung der Schraube einen geringeren Abfall der Vorspannung als bei einer nur durch Dehnung des Schraubenschafts aufrechterhaltene Vorspannung, weil durch den Vorspannungsabschnitt ein flacher verlaufendes Spannungs-Dehnungsverhalten der Schraubverbindung erzielt wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Ausnehmung eine in Bezug auf die Mittellängsachse nach radial auswärts weisende Öffnung aufweisen und sich über einen Umfangsabschnitt des Schraubenkopfes erstrecken. Die Umfangsfläche des Schraubenkopfs weist bei dieser Ausgestaltung auf einem Umfangsflächenabschnitt eine Einkerbung bzw. Nut auf. Die Einkerbung bzw. Nut erstreckt sich in radialer Richtung in den Schraubenkopf hinein und bildet somit die Ausnehmung. Die Ausnehmung trennt den Vorspannungsabschnitt teilweise vom restlichen Schraubenkopf.
In einer alternativen Ausgestaltung weist die Ausnehmung eine in Bezug auf die Mittellängsachse nach axial zum ersten Schraubenende weisende Öffnung auf und erstreckt sich über einen Umfangsabschnitt des Schraubenkopfes. Bei dieser Ausgestaltung wird die Ausnehmung durch eine Einkerbung bzw. Nut gebildet, die sich vom ersten Ende der Schraube her in den Schraubenkopf erstreckt. Die Ausnehmung erstreckt sich in axialer Richtung bis zum Vorspannungsabschnitt und über einen begrenzten Umfangsabschnitt. Diese Einkerbung bzw. Nut kann auch integral mit dem Werkzeugangriffsabschnitt ausgebildet sein.
Die Ausnehmung ist benachbart zu dem Vorspannungsabschnitt angeordnet. Weiterhin ist die Ausnehmung derart konstruktiv gestaltet, dass der Vorspannungsabschnitt, wenn er sich unter axialer Belastung verformt, vollständig oder zumindest teilweise in die Ausnehmung eintaucht und von der Ausnehmung aufgenommen werden kann. Der Vorspannungsabschnitt füllt so im verspannten Zustand der Schraube ein Teilvolumen der Ausnehmung.
Bevorzugt erstreckt sich die Ausnehmung radial über einen Teil des Schraubenkopfes. Vorzugsweise ist der Vorspannungsabschnitt über einen Steg entlang der Umfangsfläche des Schraubenkopfes stoffschlüssig am Schraubenkopf befestigt. Vorzugsweise weist die Ausnehmung eine in Bezug auf die Mittellängsachse nach radial auswärts und nach axial zum ersten Schraubenende weisende Öffnung auf und erstreckt sich über einen Umfangsabschnitt des Schraubenkopfes. Bei dieser Ausgestaltung wird die Ausnehmung durch einen Absatz am ersten Schraubenende gebildet, der sich über einen Umfangsabschnitt erstreckt.
Weiterhin ist bevorzugt, dass der Schraubenkopf mindestens eine weitere Ausnehmung und mindestens einen weiteren, in axialer Richtung entlang der Mittellängsachse an die weitere Ausnehmung angrenzenden weiteren Vorspannungsabschnitt, der integral am Schraubenkopf ausgebildet ist und eine zum zweiten Schraubenende weisende weitere Vorspannungsauflagefläche aufweist, die in axialer Richtung entlang der Mittellängsachse in Richtung des zweiten Schraubenendes über die Kopfauflagefläche vorsteht, umfasst. Gemäß dieser Ausführungsform können zwei, drei oder mehr Vorspannungsabschnitte mit diesen jeweils zugeordneten Ausnehmungen vorgesehen. So können am Schraubenkopf mindestens zwei, drei oder mehr voneinander beabstandete Vorspannungsauflageflächen mit dazwischen angeordneten Abschnitten der Kopfauflagefläche ausgebildet sein. Die weiteren Vorspannungsauflageflächen sind vorzugsweise übereinstimmend ausgebildet und winkelversetzt um die Mittellängsachse angeordnet. Die Vorspannungsauflageflächen sind vorzugsweise in gleichmäßigen Abständen auf der Kopfauflagefläche angeordnet.
Die mehreren Ausnehmungen können auch durch eine einzige gemeinsame Ausnehmung gebildet werden. Die Ausnehmungen und Vorspannabschnitte können gleichartig ausgebildet sein und gleichmäßig über den Umfang verteilt sein. Die weiteren Vorspannungsabschnitte ermöglichen eine höhere axiale Vorspannungskraft als eine Ausführungsform mit nur einem Vorspannungsabschnitt bei gleicher Federkonstante der Vorspannungsabschnitte.
Weiterhin bevorzugt ist, dass der Vorspannungsabschnitt sich als Brückensteg über die Ausnehmung erstreckt und eine axiale Stärke aufweist, die in einem Verdickungsbereich des Vorspannungsabschnitts erhöht ist gegenüber einem anderen Bereich des Vorspannungsabschnitts und der Verdickungsbereich in axialer Richtung zum zweiten Schraubenende vorsteht und hierdurch die Vorspannungsauflagefläche bildet. Ein Brückensteg ist bevorzugt ein Materialabschnitt, der an zwei Seiten stoffschlüssig mit dem Schraubenkopf verbunden ist und eine Ausnehmung überdeckt.
Es ist bevorzugt, dass der Brückensteg eine nicht konstante axiale Materialstärke über seinen Verlauf entlang des Umfangs des Schraubenkopfs aufweist. In dem Bereich, an dem die axiale Materialstärke einen maximalen Wert erreicht, befindet sich, in Richtung des zweiten Schraubenendes vorragend, die Vorspannungsauflagefläche. Der Brückensteg ist dabei vorzugsweise auf der zur Ausnehmung weisenden Seite als ebene Fläche ausgebildet. Die Materialverdickung erstreckt sich dadurch entlang der Mittellängsachse in Richtung des zweiten Schraubenendes.
Weiterhin ist bevorzugt, dass an einer zum zweiten Schraubenende weisenden Seite des Vorspannungsabschnitts ein Vorsprung ausgebildet ist, der aus einem vom Material der Schraube verschiedenen Material besteht und in axialer Richtung zum zweiten Schraubenende hin über die Kopfauflagefläche vorsteht und hierdurch die Vorspannungsauflagefläche bildet. Bevorzugt kann durch die Wahl eines von der Schraube verschiedenen Materials das Verhalten der Schraube verbessert werden. Insbesondere können Parameter wie der E-Modul, welcher den Zusammenhang zwischen Spannung und Dehnung beschreibt, durch ein spezielles Material vorteilhaft an die jeweiligen Anforderungen angepasst werden oder es können Materialien mit verbesserten Haftreibewerten verwendet werden, was die Schraube zusätzlich vor einer ungewollten Verdrehung und insbesondere vor dem ungewollten Lösen schützt. Das zusätzliche Material kann bevorzugt durch Fügetechniken wie Schweißen, Löten oder auch Pressen an der Kopfauflagefläche befestigt werden.
Die erfindungsgemäße Schraube besteht bevorzugt aus einem biokompatiblen Material und ist weiter vorzugsweise steril verpackt. Hierdurch wird weder durch die Schraube noch durch etwaig von ihr entstehenden Abrieb aus dem Schraubenanzugvorgang eine biologisch irritierende oder infizierende Wirkung ausgelöst. Insbesondere können spröde Materialen wie CoCr-Legierungen oder Titanlegierungen als biokompatible Materialien vorteilhaft eingesetzt werden, da durch die erfindungsgemäße Kopfgestaltung deren sprödes Materialverhalten vorteilhaft ausgeglichen wird.
Weiterhin bevorzugt ist, dass der Schraubenschaft einen gewindelosen Abschnitt, der an den Schraubenkopf angrenzt und einen an den gewindelosen Abschnitt angrenzenden Gewindeabschnitt mit dem Außengewinde im Bereich des zweiten Schraubenendes aufweist.
Der Gewindeabschnitt der Schraube ist bevorzugt am zweiten Schraubenende angeordnet und ist ausgebildet, um mit dem Innengewinde des Dentalimplantats in Eingrifft gebracht zu werden. Es ist aus produktionstechnischen Gründen vorteilhaft, ein Gewinde nur an Abschnitten auszubilden, an denen das Außengewinde in Eingriff mit einem Innengewinde gebracht wird. Im Bereich des Schraubenkopfes erstreckt sich die Schraube durch den Durchgang des Zahnaufbauteils. In diesem Bereich ist ein gewindeloser zylindrischer Schaftabschnitt vorteilhaft, dessen Durchmesser gleich oder kleiner als der Kerndurchmesser des Außengewindes ist. Dieser zylindrische Schaftabschnitt kann vorzugsweise als Dehnabschnitt wirken und hierdurch eine weiter vorteilhafte Vorspannung bewirken.
Weiterhin ist es bevorzugt, dass der Vorspannungsabschnitt als einseitig an der Schraube befestigter Balken ausgebildet ist, der sich über die Ausnehmung erstreckt. Bevorzugt ist der Balken als eine Stegstruktur ausgebildet, die an einem Ende an der Schraube befestigt und am anderen Ende freischwebend ist. Die Stegstruktur ragt über einen Teil der oder die gesamte Ausnehmung.
Weiterhin ist besonders bevorzugt, dass der Vorspannungsabschnitt auf seiner zur Mittellängsachse weisenden Seite an der Schraube befestigt ist und die Ausnehmung vorzugsweise eine in Bezug auf die Mittellängsachse nach radial auswärts weisende Öffnung aufweist. In dieser bevorzugten Ausführungsform ist die Stegstruktur nahe der Mittellängsachse mit der Schraube bevorzugt stoffschlüssig verbunden und erstreckt sich nach radial auswärts freischwebend über einem Teil der Ausnehmung. Der nahe der Befestigung liegende Teil der Stegstruktur ist daher in einem kurzen Radius von der Mittellängsachse angeordnet, wohingegen der weiter von der Befestigung entfernte und dadurch leichter in axialer Richtung verformbare Teil der Stegstruktur in einem größeren Radius von der Mittellängsachse liegt. Dieser beim Anzugsvorgang der Schraube einen größeren Weg zurücklegende Teil des Vorspannungsabschnitts wird daher mit einer geringeren axialen Kraft auf die Schraubensitzfläche gepresst, was den Reibungswiderstand und die in Umfangsrichtung wirkenden Verformungskraft auf den Vorspannungsabschnitt vorteilhaft reduziert.
Bevorzugt ist weiterhin, dass die Ausnehmung sich radial erstreckt und in einem Längsschnitt parallel zur Mittelängsachse eine U-förmige Längsschnittfläche aufweist und die Basis des U zwischen dem Vorspannungsabschnitt und dem ersten Ende der Schraube angeordnet ist und die Schenkel des U beidseits seitlich von dem Vorspannungsanschnitt angeordnet sind. Bei dieser Ausführungsform wird der Vorspannungsabschnitt durch die Ausnehmung an zwei Seiten und zum ersten Schraubenende hin freigestellt und kann sich dadurch nach Art eines Balkens oder einer Brücke verformen. Die Schenkel der U-förmigen Ausbildung sind insbesondere zueinander parallel und orthogonal zur Basis der U-förmigen Ausbildung an den beiden längsseitigen Enden der Basis angeordnet.
Weiterhin ist bevorzugt, dass die Vorspannungsauflagefläche sich in radialer Richtung erstreckt und dass der Vorspannungsabschnitt ein am Schraubenkopf befestigtes Befestigungsende und ein bewegliches Ende aufweist, und dass die Vorspannungsauflagefläche im Bereich des beweglichen Endes axial weiter vorsteht als im Bereich des Befestigungsendes.
Bevorzugt nimmt die axiale Abmessung des Vorspannungsabschnitts von radial innen nach radial außen zu, sodass die solcherart radial außen weiter als radial innen vorstehende Vorspannungsauflagefläche als gestufte oder kontinuierliche Vergrößerung der axialen Dicke des Vorspannungsabschnitts ausgebildet ist.
Weiterhin ist bevorzugt, dass die Ausnehmung in einem parallel zur Mittellängsachse liegenden Längsschnitt eine L-förmige Längsschnittfläche aufweist, wobei sich ein langer Schenkel des L in Umfangsrichtung oder in radialer Richtung und ein kurzer Schenkel des L in axialer Richtung in Bezug auf die Mittellängsachse erstreckt und der Vorspannungsabschnitt als einseitig befestigter Balken ausgeführt ist, der sich entlang des langen Schenkels des L erstreckt, gegenüberliegend zum kurzen Schenkel des L am Schraubenkopf befestigt ist und ein durch den kurzen Schenkel freigestelltes Balkenende aufweist.
Bevorzugt ist die L-förmige Längsschnittfläche derart ausgestaltet, dass der lange Schenkel des L orthogonal zum kurzen Schenkel des L an einem seiner zwei Enden in Längsrichtung des kurzen Schenkels angebracht ist.
Weiterhin ist bevorzugt, dass die Schraube ein vorbestimmtes Soll- Anzugsdrehmoment aufweist und der Vorspannungsabschnitt und die Ausnehmung ausgebildet sind, um sich bei Anliegen der Vorspannungsauflagefläche auf einer Schraubensitzfläche und hierauf folgendem Anziehen elastisch und/oder plastisch derart zu verformen, dass sich die Vorspannungsauflagefläche bis zu einer fluchtenden Ausrichtung mit der Kopfauflagefläche in axialer Richtung bewegen kann, wobei der Vorspannungsabschnitt und die Steigung des Außengewindes derart dimensioniert ist, dass die bis zur fluchtenden Ausrichtung erforderliche Verformungskraft bei einem Ist-Anzugsdrehmoment der Schraube erreicht wird, das zwischen 80% und 120% der Soll-Anzugsdrehmoment liegt.
Die Vorspannungsauflagefläche wird bevorzugt während des Anzugvorgangs elastisch und/oder plastisch verformt. Bei einer elastischen Verformung nimmt die Vorspannungsauflagefläche nach Entlastung wieder ihre ursprüngliche Form an, während eine plastische Verformung dauerhaft bestehen bleibt. Bei einer Kombination aus elastischer und plastischer Verformung ist lediglich ein Teil der Verformung bei Entlastung irreversibel.
Aus der Gewindesteigung und dem Anzugsdrehmoment ergibt sich die Kraft, die in axialer Richtung auf die Vorspannungsauflagefläche wirkt. Gemäß dieser bevorzugten Ausgestaltung ist die Steigung und der Vorspannungsabschnitt so dimensioniert, dass etwa bei Erreichen eines Soll-Anzugsdrehmoments der Vorspannungsabschnitt soweit verformt ist, dass die Vorspannungsauflagefläche fluchtend zur Kopfauflagefläche liegt. In diesem Zustand würde bei fortschreitendem Anziehen der Schraube das hierfür benötigte Drehmoment erheblich schneller über den Drehwinkel ansteigen als im vorangehenden Anzugsbereich, weil nun über die steife Kopfauflagefläche eine Dehnung des Schraubenschafts durch den Anzugsvorgang erzeugt werden muss. Die so ausgelegte Schraube erlaubt es daher, dass das ideale (Soll-) Anzugsdrehmoment haptisch durch einen sprunghaften Anstieg des Drehmoments dem Zahnarzt vermittelt wird. Indem der Zahnarzt bei Erreichen dieses Drehmomentsprungs den Anzugsvorgang beendet, wird das Soll-Anzugsdrehmoment sehr genau erzielt und die gewünschte, gegen Losdrehen durch Eigenhemmung gesicherte Vorspannung wird durch die in dem verformten Vorspannungsabschnitt erhaltene axiale Kraft bewirkt.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer Schraube, umfassend die Schritte: Bereitstellen eines Schraubenkopfes an einem ersten Schraubenende mit einer Kopfauflagefläche und eines mit dem Schraubenkopf verbundenen Schraubenschaftes mit einem Außengewinde, der sich zu einem zweiten Schraubenende erstreckt, Ausbilden einer Ausnehmung an dem Schraubenschaft in solcher Weise, dass hierdurch ein Vorspannungsabschnitt an dem Schraubenkopf durch die Ausnehmung freigestellt wird, der zumindest in einem Verbindungsbereich integral mit dem Schraubenkopf verbunden ist, wobei die Ausnehmung vorzugsweise durch spanende Bearbeitung hergestellt wird, und an dem Vorspannungsabschnitt eine in axialer Richtung zum zweiten Schraubenende über die Kopfauflagefläche vorstehender Vorspannungsauflagefläche ausgebildet wird, wobei die Vorspannungsauflagefläche vorzugsweise durch eine Verformung des Vorspannungsabschnitts oder durch Bereitstellung eines Materialaufschlags an dem Vorspannungsabschnitt hergestellt wird, weiter vorzugsweise mit den Schritten Sterilisieren der Schraube und steriles Verpacken der Schraube. Besonders bevorzugt ist der Vorspannungsabschnitt nach dem Verfahren stoffschlüssig mit dem Schraubenkopf verbunden. In einer alternative Ausführungsform kann der Vorspanungsabschnitt auch durch Fügeverfahren, vorzugsweise Schweißen integral mit dem Schraubenkopf verbunden werden.
In einem besonders bevorzugten Verfahren wird die Ausnehmung durch eine spanende Bearbeitung hergestellt. Insbesondere kann die Ausnehmung durch Fräsen hergestellt werden. In alternativen Herstellungsprozessen sind ebenso Hobeln oder Stoßen zur Herstellung der Ausnehmung möglich.
Die axiale Position der Vorspannungsauflagefläche wird bevorzugt durch eine Verformung des Vorspannungsabschnitts ausgebildet. Die Verformung kann insbesondere durch Umformungsverfahren wie dem Biegen oder Pressen hergestellt werden. Beim Pressen werden die radialen Enden des Vorspannungsabschnitts derart mit einem Werkzeug bearbeitet, dass der Vorspannungsabschnitt lokal bezüglich der Mittellängsachse radial gestaucht wird und sich dieser dadurch entlang der Mittellängsachse ausdehnt.
Weiterhin bevorzugt kann die Vorspannungsauflagefläche durch spanende Fertigungsmethoden, insbesondere durch Fräsen hergestellt werden. Dazu werden eine oder mehrere Vorspannungsauflageflächen definiert und das Material zwischen den definierten Vorspannungsauflageflächen entfernt, um hierdurch Kopfauflageflächen zu bilden.
Weiterhin ist es bevorzugt, die Vorspannungsauflagefläche durch die Bereitstellung eines Materialaufschlags am Vorspannungsabschnitt auszubilden. Der Materialaufschlag kann bevorzugt durch Fügeverfahren, insbesondere durch Löten oder Pressen an dem Vorspannungsabschnitt ausgebildet sein. Das Material kann das selbe Material, aus dem die Schraube besteht oder ein vom Schraubenmaterial verschiedenes Material verwendet werden.
Weiterhin ist ein Dentalimplantatsystem Gegenstand der Erfindung. Das Dentalimplantatsystem umfasst ein Dentalimplantat mit einem Aufnahmebereich für ein daran zu befestigendes Zahnaufbauteil, wobei der Aufnahmebereich ein Innengewinde umfasst, ein Zahnaufbauteil mit einem Schraubendurchgang und einer Schraubensitzfläche, die zur Abstützung einer Kopfauflagefläche der sich durch den Durchgang erstreckenden Schraube ausgebildet ist, und eine Befestigungsschraube, die ein zu dem Innengewinde passendes Außengewinde aufweist, durch den Schraubendurchgang geführt werden kann und einen Schraubenkopf zur Anlage auf der Schraubensitzfläche aufweist.
Das Zahnaufbauteil wird an dem Dentalimplantat über die Befestigungsschraube befestigt. Die befestigungsschraube ist nach der zuvor erläuterten Bauweise ausgeführt und stützt sich beim Anzugsvorgang zur Befestigung des Zahnaufbauteils an dem Dentalimplantat mit der Vorspannungsauflagefläche an der Schraubensitzfläche ab. Die Spannung, die durch das Eindrehen der Schraube in das Dentalimplantat entsteht, wird über die Vorspannungsauflagefläche und gegebenenfalls die Kopfauflagefläche der Befestigungsschraube in die Schraubensitzfläche und damit in das Zahnaufbauteil eingeleitet, wodurch das Zahnaufbauteil am Dentalimplantat befestigt wird.
Es ist bevorzugt den Schaft der Schraube im Bereich des Durchgangs für eine Schraube mit einem gewindelosen Schaftabschnitt auszubilden.
Bevorzugt umfasst der Herstellungsprozess des Implantasystems eine Sterilisierung der des Dentalimplantats und gfs. weiterhin des Zahnaufbauteils und/oder der Schraube, sodass als Ergebnis ein Dentalimplantatsystem mit einem sterilen Dentalimplantat erhalten wird. Insbesondere können Sterilisationsverfahren wie das Autoklavieren, das chemische Sterilisieren, insbesondere mit Hilfe von Ethylen-Oxid, die Gamma- und Betastrahlsterilisation und oder die Plasma Sterilisation verwendet werden.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden beispielhaft anhand der beiliegenden Figuren erläutert. Es zeigen:

1: eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Befestigen eines Zahnaufbauteils an einem Dentalimplantat;
2: eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Befestigen eines Zahnaufbauteils an einem Dentalimplantat;
3: eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Dentalimplantatsystems;
4: eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Befestigen eines Zahnaufbauteils an einem Dentalimplantat;
5: eine qualitative Darstellung des Drehmomentverlaufs über der Anzahl der Umdrehungen beim Einbringen der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Befestigen eines Zahnaufbauteils an einem Dentalimplantat in ein Dentalimplantat.
6: eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Befestigen eines Zahnaufbauteils an einem Dentalimplantat.

1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 1 zum Befestigen eines Zahnaufbauteils an einem Dentalimplantat. An einen Schraubenkopf 4 an einem ersten Schraubenende schließt sich ein Schraubenschaft 2 an, welcher sich ausgehend vom Schraubenkopf 4 entlang einer Mittellängsachse 8 bis zu einem zweiten, dem ersten gegenüberliegenden Schraubenende erstreckt. Im Bereich des zweiten Schraubenendes ist an dem Schraubenschaft 2 ein Gewindeabschnitt 3 angeordnet. Weiterhin weist der Schraubenkopf 4 eine Kopfauflagefläche 6 auf, die radial in Bezug auf die Mittellängsachse 8 über den Schraubenschaft 2 hinausragt und zum zweiten Schraubenende weist. Der Schraubenkopf 4 weist einen Werkzeugangriffsabschnitt 9 an der Stirnfläche 10 des Schraubenkopfes 4 am ersten Schraubenende auf. Der Werkzeugangriffsabschnitt 9 ist als Vertiefung, entlang der Mittellängsachse 8 in Richtung des zweiten Schraubenendes an der Stirnfläche 10 des Schraubenkopfes 4 als Innenvierkant ausgebildet. Weiterhin ist am Schraubenkopf 4 eine nach radial auswärts geöffnete Ausnehmung 110 eingebracht. Entlang der Mittellängsachse 8 in axialer Richtung in Richtung des zweiten Schraubenendes ist der Vorspannungsabschnitt 210 an die Ausnehmung 110 angrenzend. Dieser ist integral am Schraubenkopf 4 ausgebildet und weist eine zum zweiten Schraubenende weisende Vorspannungsauflagefläche 7 auf. Diese steht der Kopfauflagefläche 6 in axialer Richtung entlang der Mittellängsachse 8 in Richtung des zweiten Schraubenendes mit einer Höhe h vor.
2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Befestigen eines Zahnaufbauteils an einem Dentalimplantat. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in 1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel darin, dass die Ausnehmung vom ersten Ausführungsbeispiel verschieden ausgeführt ist. Alle übrigen Elemente entsprechen denen, des ersten Ausführungsbeispiels und es wird diesbezüglich auf die obenstehende Ausführung zu 1 verwiesen.
Die Ausnehmung 120 weist eine L-förmige Längsschnittfläche in einem parallel zur Mittellängsachse 8 liegenden Längsschnitt auf. In Bezug auf die Mittellängsachse 8 weist ein langer Schenkel 13 des L in Umfangsrichtung und ein kurzer Schenkel 14 des L in axialer Richtung. Der Vorspannungsabschnitt 220 ist als einseitig befestigter Balken ausgeführt, der sich entlang des langen Schenkels 13 des L erstreckt und gegenüberliegend zum kurzen Schenkel 14 des L am Schraubenkopf 4 verbunden ist. Parallel zum kurzen Schenkel 13 des L verläuft ein freischwebendes Balkenende, an dessen Ende sich in axialer Richtung entlang der Mittellängsachse 8 in Richtung des zweiten Schraubenendes die Vorspannungsauflagefläche 7 über die Kopfauflagefläche 6 hinaus erstreckt. Die Überstandshöhe h der Vorspannungsauflagefläche 7 ist in Bezug auf die axiale Abmessung der Ausnehmung derart dimensioniert, dass der Vorspannungsabschnitt 220 im verspannten Zustand komplett in der Ausnehmung 120 versenkt wird. Die Vorspannungsauflagefläche 7 liegt daher im verschraubten und vollständig angezogenen Zustand fluchtend mit der Kopfauflagefläche 6 bzw. - bei gekrümmt ausgeführter Vorspannungsauflagefläche 7 - liegt der axial am weitesten zum zweiten Ende weisende Punkt der Vorspannunsgauflagefläche in einer Ebene mit der Kopfauflagefläche.
3 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Dentalimplantatsystem. Das Dentalimplantat 20 weist einen Aufnahmebereich 16 für ein daran zu befestigendes Zahnaufbauteil 18 auf, wobei der Aufnahmebereich 16 einen Innengewindeabschnitt 17 umfasst. Das Zahnaufbauteil 18 weist einen Durchgang 19 für eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zum Befestigen eines Zahnaufbauteils 18 an einem Dentalimplantat 20 und eine Kopfgegenfläche 15 auf, die zur Abstützung der Kopfauflagefläche 6 der sich durch den Durchgang 19 erstreckenden Schraube 1 ausgestaltet ist. Die Schraube 1 ist in das Innengewinde 17 des Dentalimplantats 20 eingedreht und die Kopfauflagefläche 6 der Schraube 1 stützt sich auf der Kopfgegenfläche 15 ab. Die Vorspannungsabschnitt 210 ist derart durch Verformung vorgespannt, dass die Kopfauflagefläche 6 vollständig an der Kopfgegenfläche 15 anliegt. Durch die Verspannung wird der Vorspannungsabschnitt 210 derart verformt, dass im Bereich der Vorspannungsauflagefläche 7 eine Materialverdickung in Bezug auf die Mittellängsachse 8 axial in Richtung des ersten Schraubenendes in die Ausnehmung 110 hineinragt und einen Volumenanteil der Ausnehmung 110 ausfüllt.
4 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Befestigen eines Zahnaufbauteils an einem Dentalimplantat. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in 1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel darin, dass die Ausnehmung vom ersten Ausführungsbeispiel verschieden ausgeführt ist. Alle übrigen Elemente entsprechen denen, des ersten Ausführungsbeispiels und es wird diesbezüglich auf die obenstehende Ausführung zu 1 verwiesen.
Die Ausnehmung 130 weist eine U-förmige Längsschnittfläche in einem parallel zur Mittellängsachse liegenden Längsschnitt auf. Die Basis 21 des U ist zwischen dem Vorspannungsabschnitt 230 und dem ersten Ende der Schraube angeordnet. Die Schenkel 22 des U sind seitlich von dem Vorspannungsabschnitt 230 angeordnet und verlaufen parallel zur Mittellängsachse 8. Die Ausnehmung 130 ist bezogen auf die Mittellängsachse 8 nach radial auswärts und axial in Richtung des zweiten Schraubenendes geöffnet. Der Vorspannungsabschnitt 230 ist als einseitig am Schraubenkopf 4 befestigter Steg ausgebildet, welcher sich nach radial auswärts freischwebend über die Ausnehmung 130 erstreckt. Die Vorspannungsauflagefläche 7 erstreckt sich in radialer Richtung und steht axial mit der maximalen Höhe h in Richtung des zweiten Schraubenendes über dem Vorspannungsabschnitt 230 hervor.
5 zeigt den qualitativen Verlauf des Drehmoments beim Eindrehen der Schraube in ein Dentalimplantat über die Anzahl der getätigten Umdrehungen. 5 zeigt drei Bereiche mit voneinander verschiedenen Drehmomentsteigungen. Der erste Bereich zeigt einen flachen Anstieg des Drehmoments über der Anzahl der Umdrehungen. In diesem Bereich wird begonnen, die Schraube in das Dentalimplantat einzudrehen. Der leichte Anstieg des Drehmoments resultiert aus der Reibkraft, die durch den Eingriff des Außengewindes der Schraube in das Innengewinde des Dentalimplantats resultiert. Mit steigender Anzahl der Umdrehungen greifen mehr Gewindegänge ineinander, was die Reibkraft erhöht und eine Drehmomenterhöhung zur Folge hat. Am Ende des ersten Bereichs erfolgt der erstmalige Kontakt zwischen der Vorspannungsauflagefläche der Schraube und der Kopfgegenfläche des Zahnaufbauteils.
Für eine weitere Erhöhung der Anzahl der Umdrehungen ergibt sich ab dem zweiten Bereich ein höherer Anstieg des Drehmoments. In diesem Bereich wird der Vorspannungsabschnitt elastisch und oder plastisch verformt. Am Ende des zweiten Bereichs ist der Vorspannungsabschnitt vollständig in der Ausnehmung versenkt. Eine weitere in Bezug auf die Mittellängsachse axiale Bewegung des Vorspannungsabschnitts ist nun nicht mehr möglich.
Zu Beginn des dritten Bereichs erhöht sich die Steigung des Drehmoments über der Anzahl der Umdrehungen erneut. Die folgende Verformung besteht aus einer elastischen und oder plastischen Verformung der verspannten Elemente. Der Punkt im dritten Bereich, an dem die Kurve endet, beschreibt die maximale Festigkeit der Schraube. Ein weiteres Anziehen hat ein Versagen, insbesondere einen Bruch der Schraube zur Folge.
Ein optimaler Betriebspunkt der Schraube liegt im Übergangspunkt vom zweiten in den dritten Bereich. An diesem Punkt wird das Spannungspotential des Vorspannungsabschnitts maximal genutzt und die Schraube befindet sich in einem bruchsicheren Bereich. Aufgrund der voneinander verschiedenen Steigungen des Drehmoments in den unterschiedlichen Bereichen, spürt ein Anwender während der Montage der Schraube durch das Widerstandsmoment, in welchem Bereich sich die Schraube befindet und kann es vermeiden, einen bruchkritischen Bereich zu erreichen.
6 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens 300 zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Befestigen eines Zahnaufbauteils an einem Dentalimplantat.
In einem Schritt 310 erfolgt das Bereitstellen eines Schraubenkopfes an einem ersten Schraubenende mit einer Kopfauflagefläche und eines mit dem Schraubenkopf verbundenen Schraubenschaftes mit einem Außengewinde, der sich zu einem zweiten Schraubenende erstreckt.
In einem Schritt 320 erfolgt das Ausbilden einer Ausnehmung an dem Schraubenschaft in solcher Weise, dass hierdurch ein Vorspannungsabschnitt an dem Schraubenkopf durch die Ausnehmung freigestellt wird, der zumindest in einem Verbindungsbereich integral mit dem Schraubenkopf verbunden ist. Die Ausnehmung wird vorzugsweise durch spanende Bearbeitung hergestellt und an dem Vorspannungsabschnitt wird eine in axialer Richtung zum zweiten Schraubenende über die Kopfauflagefläche vorstehender Vorspannungsauflagefläche ausgebildet, wobei die Vorspannungsauflagefläche vorzugsweise durch eine Verformung des Vorspannungsabschnitts oder durch Bereitstellung eines Materialaufschlags an dem Vorspannungsabschnitt hergestellt wird.
In einem Schritt 330 erfolgt das Sterilisieren der Schraube.
In einem Schritt 340 erfolgt das sterile Verpacken eines Dentalimplantats, das zur Verschraubung mit der Schraube ausgebildet ist. Optional können weiterhin ein Zahnaufbauteil und die Schraube ebenfalls sterilisiert und steril verpackt werden.
Bezugszeichenliste

1: Schraube zum Befestigen eines Zahnaufbauteils an einem Dentalimplantat
2: Schraubenschaft
3: Außengewinde
4: Schraubenkopf
6: Kopfauflagefläche
7: Vorspannungsauflagefläche
8: Mittellängsachse
9: Werkzeugangriffsabschnitt
10: Stirnfläche
13: Langer Schenkel eines L
14: Kurzer Schenkel eines L
15: Kopfgegenfläche
16: Aufnahmebereich
17: Innengewinde
18: Zahnaufbauteil
19: Durchgang
20: Dentalimplantat
21: Basis eines U
22: Schenkel eines U
110: Ausnehmung mit radialer Öffnung
120: Ausnehmung in L-Form
130: Ausnehmung in U-Form
210: Vorspannungsabschnitt erster Ausführungsform
220: Vorspannungsabschnitt zweiter Ausführungsform
230: Vorspannungsabschnitt dritter Ausführungsform
300: Verfahrens zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
310: Bereitstellen eines Schraubenkopfes
320: Ausbilden einer Ausnehmung
330: Sterilisieren
340: Verpacken
h: Axiale Höhe der Vorspannungsauflagefläche über der Kopfauflagefläche

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2020058855 A [0005]
US 2012/0003060 A1 [0005]
EP 2468210 B1 [0006]
WO 2012076360 [0006]
CN 210265455 U [0007]
CN 210218362 U [0007]

Claims

Schraube (1) zum Befestigen eines Zahnaufbauteils an einem Dentalimplantat, umfassend - einen Schraubenkopf (4) an einem ersten Schraubenende, - einen sich an den Schraubenkopf (4) anschließenden Schraubenschaft (2), der sich ausgehend vom Schraubenkopf (4) entlang einer Mittellängsachse (8) durch die Schraube (1) zu einem zweiten Schraubenende erstreckt, - ein Außengewinde (3) an dem Schraubenschaft (2), - eine am Schraubenkopf (4) ausgebildete Kopfauflagefläche (6), die radial in Bezug auf die Mittellängsachse über den Schraubenschaft (2) hinausragt, und zum zweiten Schraubenende weist, - einen Werkzeugangriffsabschnitt (9) am Kopfabschnitt (4) zur drehmomentfesten und lösbaren Kopplung mit einem Eindrehwerkzeug, gekennzeichnet durch - eine Ausnehmung (110, 120, 130) im Schraubenkopf (4), und - einen in axialer Richtung entlang der Mittellängsachse an die Ausnehmung angrenzenden Vorspannungsabschnitt (210, 220, 230), der integral am Schraubenkopf (4) ausgebildet ist und eine zum zweiten Schraubenende weisende Vorspannungsauflagefläche (7) aufweist, die in axialer Richtung entlang der Mittellängsachse (8) in Richtung des zweiten Schraubenendes über die Kopfauflagefläche (6) vorsteht.
Schraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (110, 120, 130) eine in Bezug auf die Mittellängsachse (8) nach radial auswärts weisende Öffnung aufweist und sich über einen Umfangsabschnitt des Schraubenkopfes (4) erstreckt.
Schraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (110, 120, 130) eine in Bezug auf die Mittellängsachse (8) nach axial zum ersten Schraubenende weisende Öffnung aufweist und sich über einen Umfangsabschnitt des Schraubenkopfes (4) erstreckt.
Schraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (110, 120, 130) eine in Bezug auf die Mittellängsachse (8) nach radial auswärts und nach axial zum ersten Schraubenende weisende Öffnung aufweist und sich über einen Umfangsabschnitt des Schraubenkopfes (4) erstreckt.
Schraube nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schraubenkopf (4) mindestens eine weitere Ausnehmung und mindestens einen weiteren, in axialer Richtung entlang der Mittellängsachse an die weitere Ausnehmung angrenzenden weiteren Vorspannungsabschnitt, der integral am Schraubenkopf (4) ausgebildet ist und eine zum zweiten Schraubenende weisende weitere Vorspannungsauflagefläche aufweist, die in axialer Richtung entlang der Mittellängsachse (8) in Richtung des zweiten Schraubenendes über die Kopfauflagefläche (6) vorsteht, umfasst.
Schraube nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an einer zum zweiten Schraubenende weisenden Seite des Vorspannungsabschnitts (210, 220, 230) ein Vorsprung ausgebildet ist, der aus einem vom Material der Schraube (1) verschiedenen Material besteht und in axialer Richtung zum zweiten Schraubenende hin über die Kopfauflagefläche (6) vorsteht und hierdurch die Vorspannungsauflagefläche (7) bildet.
Schraube nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorspannungsabschnitt (210, 220, 230) sich als Brückensteg über die Ausnehmung (110, 120, 130) erstreckt und eine axiale Stärke aufweist, die in einem Verdickungsbereich des Vorspannungsabschnitts (210, 220, 230) erhöht ist gegenüber einem anderen Bereich des Vorspannungsabschnitts (210, 220, 230) und der Verdickungsbereich in axialer Richtung zum zweiten Schraubenende vorsteht und hierdurch die Vorspannungsauflagefläche (7) bildet.
Schraube nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (110, 120, 130) in einem parallel zur Mittellängsachse (8) liegenden Längsschnitt eine L-förmige Längsschnittfläche aufweist, wobei sich ein langer Schenkel (13) des L in Umfangsrichtung oder in radialer Richtung und ein kurzer Schenkel (14) des L in axialer Richtung in Bezug auf die Mittellängsachse (8) erstreckt und der Vorspannungsabschnitt (210, 220, 230) als einseitig befestigter Balken ausgeführt ist, der sich entlang des langen Schenkels (13) des L erstreckt, gegenüberliegend zum kurzen Schenkel (14) des L am Schraubenkopf (4) befestigt ist und ein durch den kurzen Schenkel (14) freigestelltes Balkenende aufweist.
Schraube nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei der Schraubenschaft (2) folgende Merkmale umfasst: - einen gewindelosen Abschnitt, der an den Schraubenkopf (4) angrenzt und - einen an den gewindelosen Abschnitt angrenzenden Gewindeabschnitt mit dem Außengewinde (3) im Bereich des zweiten Schraubenendes.
Schraube nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorspannungsabschnitt (210, 220, 230) als einseitig an der Schraube (1) befestigter Balken ausgebildet ist, der sich über die Ausnehmung (110, 120, 130) erstreckt.
Schraube nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorspannungsabschnitt (210, 220, 230) auf seiner zur Mittellängsachse (8) weisenden Seite an der Schraube (1) befestigt ist und die Ausnehmung (110, 120, 130) vorzugsweise eine in Bezug auf die Mittellängsachse (8) nach radial auswärts weisende Öffnung aufweist.
Schraube nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (110, 120, 130) sich radial erstreckt und in einem Längsschnitt parallel zur Mittellängsachse (8) eine U-förmige Längsschnittfläche aufweist und die Basis (21) des U zwischen dem Vorspannungsabschnitt (210, 220, 230) und dem ersten Ende der Schraube angeordnet ist und die Schenkel (22) des U beidseits seitlich von dem Vorspannungsabschnitt (210, 220, 230) angeordnet sind.
Schraube nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannungsauflagefläche (7) sich in radialer Richtung erstreckt und dass der Vorspannungsabschnitt (210, 220, 230) ein am Schraubenkopf (4) befestigtes Befestigungsende und ein bewegliches Ende aufweist, und dass die Vorspannungsauflagefläche (7) im Bereich des beweglichen Endes axial weiter vorsteht als im Bereich des Befestigungsendes.
Schraube nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraube (1) ein vorbestimmtes Soll- Anzugsdrehmoment aufweist und der Vorspannungsabschnitt (210, 220, 230) und die Ausnehmung ausgebildet sind, um sich bei Anliegen der Vorspannungsauflagefläche (7) auf einer Schraubensitzfläche (6) und hierauf folgendem Anziehen elastisch und oder plastisch derart zu verformen, dass sich die Vorspannungsauflagefläche (7) bis zu einer fluchtenden Ausrichtung mit der Kopfauflagefläche (6) in axialer Richtung bewegen kann, wobei der Vorspannungsabschnitt (210, 220, 230) und die Steigung des Außengewindes (3) derart dimensioniert ist, dass die bis zur fluchtenden Ausrichtung erforderliche Verformungskraft bei einem Ist-Anzugsdrehmoment der Schraube erreicht wird, das zwischen 80% und 120% der Soll-Anzugsdrehmoments liegt.
Verfahren zur Herstellung einer Schraube (1), dadurch gekennzeichnet, dass das Herstellungsverfahren die Schritte - Bereitstellen (310) eines Schraubenkopfes (4) an einem ersten Schraubenende mit einer Kopfauflagefläche (6) und eines mit dem Schraubenkopf (4) verbundenen Schraubenschaftes (2) mit einem Außengewinde (3), der sich zu einem zweiten Schraubenende erstreckt, - Ausbilden (320) einer Ausnehmung (110, 120, 130) an dem Schraubenschaft (2) in solcher Weise, dass hierdurch ein Vorspannungsabschnitt (210, 220, 230) an dem Schraubenkopf (4) durch die Ausnehmung (110, 120, 130) freigestellt wird, der zumindest in einem Verbindungsbereich integral mit dem Schraubenkopf (4) verbunden ist, - Wobei die Ausnehmung (110, 120, 130) vorzugsweise durch spanende Bearbeitung hergestellt wird, - Und an dem Vorspannungsabschnitt (210, 220, 230) eine in axialer Richtung zum zweiten Schraubenende über die Kopfauflagefläche (6) vorstehender Vorspannungsauflagefläche (7) ausgebildet wird, - Wobei die Vorspannungsauflagefläche (7) vorzugsweise durch eine Verformung des Vorspannungsabschnitts (210, 220, 230) oder durch Bereitstellung eines Materialaufschlags an dem Vorspannungsabschnitt (210, 220, 230) hergestellt wird, umfasst.
Dentalimplantatsystem, umfassend: - eine Schraube (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche 1-11, und - ein Dentalimplantat (20) mit einem Aufnahmebereich (16) für ein daran zu befestigendes Zahnaufbauteil (18), wobei der Aufnahmebereich (16) ein Innengewinde (17) umfasst, und/oder - ein Zahnaufbauteil (18) mit einem Durchgang (19) für eine Schraube (1) und einer Kopfgegenfläche (15), die zur Abstützung einer Kopfauflagefläche (6) der sich durch den Durchgang (19) erstreckenden Schraube (1) ausgebildet ist, - wobei die Schraube (1) dazu ausgebildet ist, in das Innengewinde (17) eingeschraubt zu werden und / oder der Schraubenschaft (2) der Schraube (1) zur Erstreckung durch den Durchgang (19) und die Kopfauflagefläche (6) der Schraube (1) zur Abstützung auf der Kopfgegenfläche (15) ausgebildet ist.