DE102022125483A1 - Virtual model of a rail - Google Patents

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DE102022125483A1 DE102022125483.6A DE102022125483A DE102022125483A1 DE 102022125483 A1 DE102022125483 A1 DE 102022125483A1 DE 102022125483 A DE102022125483 A DE 102022125483A DE 102022125483 A1 DE102022125483 A1 DE 102022125483A1
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Arne Westmeier
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    • A61C—DENTISTRY; APPARATUS OR METHODS FOR ORAL OR DENTAL HYGIENE
    • A61C7/00—Orthodontics, i.e. obtaining or maintaining the desired position of teeth, e.g. by straightening, evening, regulating, separating, or by correcting malocclusions
    • A61C7/08—Mouthpiece-type retainers or positioners, e.g. for both the lower and upper arch
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    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y80/00—Products made by additive manufacturing

Abstract

Offenbart ist ein virtuelles Modell einer Schiene, die Zähne eines Patienten bis zu einer lippen-, wangen- und/oder zungenseitig verlaufenden Kante (2) umhüllt, und einer Stützstruktur (7), die die Schiene in einer Herstellposition für eine additive Fertigung auf einem Untergrund (6) unter der Schiene abstützt.Um die Nachbearbeitung der Schiene nach dem Druckprozess zu vereinfachen wird vorgeschlagen, dass die Stützstruktur ausschließlich in der Kante (2) mit der Schiene verbunden ist.Disclosed is a virtual model of a splint that envelops a patient's teeth up to an edge (2) running along the lip, cheek and/or tongue side, and a support structure (7) that supports the splint in a manufacturing position for additive manufacturing on a substrate (6) under the splint. In order to simplify the post-processing of the splint after the printing process, it is proposed that the support structure is connected to the splint exclusively at the edge (2).

Description

Die Erfindung betrifft ein Virtuelles Modell einer Schiene, die Zähne eines Patienten bis zu einer lippen-, wangen- und/oder zungenseitig (vestibulär und/oder lingual) verlaufenden Kante umhüllt, und einer Stützstruktur, die die Schiene in einer Herstellposition für eine additive Fertigung auf einem Untergrund unter der Schiene abstützt.The invention relates to a virtual model of a splint that covers a patient's teeth up to an edge running on the lip, cheek and/or tongue side (vestibular and/or lingual), and a support structure that covers the splint in a manufacturing position for additive manufacturing supported on a surface under the rail.

Ein solches virtuelles Modell erlaubt die additive Fertigung der Schiene ohne Verwendung eines physischen Modells der Zähne insbesondere unmittelbar in der Praxis des behandelnden Arztes.Such a virtual model allows the additive manufacturing of the splint without the use of a physical model of the teeth, especially directly in the treating physician’s practice.

Ein Aligner ist eine Schiene für die kieferorthopädische Behandlung einer individuellen Zahnfehlstellung oder zum Halten einer nicht gefestigten Zahnstellung.An aligner is a splint for the orthodontic treatment of an individual tooth misalignment or for maintaining an unfixed tooth position.

Allgemein bekannt ist, dass eine für die additive Fertigung erforderliche Stützstruktur (beispielsweise mit der Software ChituBox) halbautomatisch erstellt werden kann: Hierzu wird ein virtuelles Modell des zu druckenden Gegenstands zunächst über einem ebenen Untergrund in der beabsichtigten Herstellposition angeordnet, dann werden die geometrisch oder aus Stabilitätsgründen erforderlichen Stützpunkte ermittelt und je ein Stützstab zunächst in Normalenrichtung ausgehend von dem Untergrund zu jedem der Stützpunkte geführt. Die additive Fertigung einer komplexen Struktur erfordert geometrisch eine hohe Zahl von Stützpunkten und damit Stützstäben, die nach dem Druckprozess einzeln manuell entfernt werden müssen.It is generally known that a support structure required for additive manufacturing can be created semi-automatically (for example with the ChituBox software): To do this, a virtual model of the object to be printed is first placed over a flat surface in the intended manufacturing position, then the support points required geometrically or for stability reasons are determined and a support rod is initially guided in the normal direction from the surface to each of the support points. The additive manufacturing of a complex structure geometrically requires a large number of support points and thus support rods, which must be removed manually one by one after the printing process.

Um in einem 3D-Druckverfahren eine möglichst formtreue Schiene herzustellen, empfiehlt Boyer R et al.: Effect of print orientation on the dimensional accuracy of orthodontic aligners printed 3-dimensionally, das virtuelle Modell der Schiene senkrecht im Raum anzuordnen.In order to produce a splint that is as true to shape as possible using a 3D printing process, Boyer R et al.: Effect of print orientation on the dimensional accuracy of orthodontic aligners printed 3-dimensionally recommends arranging the virtual model of the splint vertically in space.

Im Hintergrund der Erfindung schlägt US 2013/0122448 A1 vor, das Modell der Zähne hierfür in einem 3D-Druckverfahren herzustellen.In the background of the invention US 2013/0122448 A1 proposes to produce the model of the teeth using a 3D printing process.

AufgabeTask

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachbearbeitung der Schiene nach dem Druckprozess zu vereinfachen.The invention is based on the object of simplifying the post-processing of the rail after the printing process.

LösungSolution

Nach der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Stützstruktur ausschließlich in der Kante mit der Schiene verbunden ist.According to the invention, it is proposed that the support structure is connected to the rail exclusively at the edge.

Die Abstützung in der Kante der Schiene vermeidet nur schwer zu entfernende Reste der Stützstruktur auf der Innenseite der Schiene, die den Kontakt mit den Zahnflanken stören ebenso wie auf der Außenseite, wo sie die Transparenz und Klarheit der Schiene kosmetisch beeinträchtigen.The support in the edge of the rail avoids difficult-to-remove remnants of the support structure on the inside of the rail, which interfere with contact with the tooth flanks, as well as on the outside, where they cosmetically affect the transparency and clarity of the rail.

Vorzugsweise wird erfindungsgemäß ein die Schiene umfassendes Teilmodell anhand eines virtuellen Modells der Zähne berechnet. Virtuelle Modelle der Zähne werden im Rahmen der kieferorthopädischen Behandlung als Istmodell mit der Zahnfehlstellung, als Sollmodell mit verschobenen Zähnen und gegebenen Falls Zwischenstufen zwischen Ist- und Sollmodell erstellt, soweit mehrere aufeinander folgende Schienen zum Beheben der Zahnfehlstellung erforderlich sind.Preferably, according to the invention, a partial model comprising the splint is calculated using a virtual model of the teeth. Virtual models of the teeth are created as part of the orthodontic treatment as an actual model with the misaligned teeth, as a target model with displaced teeth and, if necessary, intermediate stages between the actual and target model, insofar as several successive splints are required to correct the misaligned teeth.

Vorzugsweise wird erfindungsgemäß ein die Schiene umfassendes Teilmodell derart über dem Untergrund angeordnet, dass die Kante zu dem Untergrund weist. Die Stützstäbe können dann in gerader Linie senkrecht zwischen dem Untergrund und der Schiene verlaufen.Preferably, according to the invention, a partial model comprising the rail is arranged above the substrate in such a way that the edge faces the substrate. The support rods can then run in a straight line perpendicularly between the substrate and the rail.

Vorzugsweise wird erfindungsgemäß von einem die Schiene umfassenden Teilmodell an einer der Kante folgenden Schnittlinie ein Kronenabschnitt von einem Kantenabschnitt abgeteilt, dann die Stützstruktur für den Kantenabschnitt bestimmt und zuletzt der Kronenabschnitt an der Schnittlinie wieder aufgesetzt wird. Die Stützstruktur kann an dem Kantenabschnitt mit bekannten Algorithmen automatisch erzeugt werden.Preferably, according to the invention, a crown section is separated from an edge section from a partial model comprising the rail on a cutting line following the edge, the support structure for the edge section is then determined and finally the crown section is placed back on the cutting line. The support structure can be automatically generated on the edge section using known algorithms.

Vorzugsweise liegt in einem erfindungsgemäßen Verfahren die Schnittlinie in einer Ebene. Der Schnitt ist dann besonders einfach durchzuführen.In a method according to the invention, the cutting line preferably lies in one plane. The cut is then particularly easy to carry out.

Alternativ vorzugsweise weist in einem erfindungsgemäßen Verfahren die Schnittlinie eine Kontur der Kante auf. Der Kantenabschnitt weist dann eine im Wesentlichen gleichbleibende Breite zwischen der Kante und der Schnittlinie auf. Die Breite des Kantenabschnitts kann bis auf ein nicht mehr druckbares Maß reduziert werden, so dass die Stützstruktur bei der Fertigung unmittelbar am Kronenabschnitt ansetzt und sollte 2 mm nicht übersteigen, um einen Zahnkontakt der Stützstruktur zu vermeiden.Alternatively, in a method according to the invention, the cutting line preferably has a contour of the edge. The edge section then has a substantially constant width between the edge and the cutting line. The width of the edge section can be reduced to a level that is no longer printable, so that the support structure is directly attached to the crown section during production and should not exceed 2 mm in order to avoid tooth contact of the support structure.

Vorzugsweise wird erfindungsgemäß eine Schiene hergestellt, indem zunächst ein erfindungsgemäßes virtuelles Modell erstellt, dann die Schiene anhand des Modells additiv gefertigt und anschließend die Stützstruktur von der Schiene entfernt. Additive Fertigungsverfahren (umgangssprachlich auch: „3D-Druck“) sind allgemein bekannt und ermöglichen insbesondere eine rationelle Herstellung individueller einzelner Werkstücke.According to the invention, a rail is preferably produced by first creating a virtual model according to the invention, then additively manufacturing the rail based on the model and then removing the support structure from the rail. Additive manufacturing processes (also colloquially: “3D printing”) are well known and enable, in particular, the efficient production of individual workpieces.

Vorzugsweise wird in einem erfindungsgemäßen Verfahren die Schiene aus einem biokompatiblen, vorzugsweise farblosen und transparenten Kunststoff gefertigt. Schienen, insbesondere Aligner aus biokompatiblem Kunststoff sind allgemein bekannt.In a method according to the invention, the splint is preferably made from a biocompatible, preferably colorless and transparent plastic. Splints, in particular aligners made from biocompatible plastic, are generally known.

Vorzugsweise wird in einem erfindungsgemäßen Verfahren die Schiene nach Entfernen der Stützstruktur nachbehandelt, insbesondere geschliffen und/oder bestrahlt. So werden an der Oberfläche der Schiene verbliebene Unebenheiten entfernt.Preferably, in a method according to the invention, the rail is post-treated, in particular ground and/or irradiated, after the support structure has been removed. This removes any unevenness remaining on the surface of the rail.

AusführungsbeispieleExamples of embodiments

Die Erfindung wird nachfolgend von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen

  • 1 ein virtuelles Modell einer Schiene,
  • 2a den Verlauf eines Schnittes durch die Schiene und
  • 2b einen entsprechenden Kantenabschnitt der Schiene mit Stützstruktur,
  • 2c ein erfindungsgemäßes virtuelles Modell,
  • 3a den Verlauf eines alternativen Schnittes durch die Schiene und
  • 3b einen entsprechend alternativen Kantenabschnitt der Schiene mit Stützstruktur.
The invention is explained below by means of exemplary embodiments.
  • 1 a virtual model of a rail,
  • 2a the course of a cut through the rail and
  • 2 B a corresponding edge section of the rail with support structure,
  • 2c a virtual model according to the invention,
  • 3a the course of an alternative cut through the rail and
  • 3b a corresponding alternative edge section of the rail with support structure.

Das in 1 gezeigte, eine Schiene (hier: für einen Aligner) umfassende virtuelle Teilmodell 1 wurde automatisch in bekannter Weise anhand eines nicht dargestellten virtuellen Modells der Zähne eines Patienten berechnet. Die girlandenförmig entlang des Zahnfleischs verlaufende Kante 2 des Teilmodells 1 wurde in der Berechnung der Schiene vorgegeben, kann aber für ein erfindungsgemäßes Verfahren auch anhand des charakteristischen Verlaufs der Krümmungen leicht ermittelt werden.This in 1 The virtual partial model 1 shown, which comprises a splint (here: for an aligner), was automatically calculated in a known manner using a virtual model of a patient's teeth (not shown). The edge 2 of the partial model 1, which runs in a garland shape along the gums, was specified in the calculation of the splint, but can also be easily determined for a method according to the invention using the characteristic course of the curvatures.

In dem Teilmodell 1 wird eine in 2a einzeln gezeigte Schnittlinie 3 in einer nicht dargestellten Ebene mit dem geringstmöglichen Abstand von der Kante 2 mit einem allgemein bekannten Verfahren automatisch ermittelt und das Teilmodell 1 entlang der Schnittlinie 3 in einen die Kante 2 umfassenden Kantenabschnitt 4 und einen verbleibenden Kronenabschnitt 5 geteilt.In submodel 1, a 2a The individually shown cutting line 3 is automatically determined in a plane not shown with the smallest possible distance from the edge 2 using a generally known method and the partial model 1 is divided along the cutting line 3 into an edge section 4 comprising the edge 2 and a remaining crown section 5.

Der Kantenabschnitt 4 wird dann wie in 2b gezeigt automatisch über einem Untergrund 6 derart positioniert, dass die Kante 2 zu dem Untergrund 6 weist und zugleich das Teilmodell 1 insgesamt keine Überhänge aufweist. Dann wird die Stützstruktur 7 mittels ChituBox generiert und der Kronenabschnitt 5 wie in 2c gezeigt entlang der Schnittlinie 3 wieder an den Kantenabschnitt 4 angefügt.The edge section 4 is then as in 2 B shown automatically positioned over a subsurface 6 in such a way that the edge 2 faces the subsurface 6 and at the same time the partial model 1 has no overhangs overall. Then the support structure 7 is generated using ChituBox and the crown section 5 as in 2c shown along the cutting line 3 again attached to the edge section 4.

Zur Herstellung der Schiene wird das erfindungsgemäße virtuelle Modell 8 aus dem Teilmodell 1 und der Stützstruktur 7 auf einem nicht dargestellten 3D-Drucker aus einem biokompatiblen, farblosen und transparenten Kunststoff gedruckt, die Stützstruktur 7 manuell von dem Teilmodell 1 gelöst und die Schiene anschließend geschliffen, um verbleibende Reste der Stützstruktur 7 zu entfernen.To produce the splint, the virtual model 8 according to the invention is printed from the partial model 1 and the support structure 7 on a 3D printer (not shown) made of a biocompatible, colorless and transparent plastic, the support structure 7 is manually detached from the partial model 1 and the splint is then ground to remove remaining remnants of the support structure 7.

3a zeigt für ein im Wesentlichen identisches erfindungsgemäßes Verfahren das Teilmodell 1 mit einer alternativen Schnittlinie 9. Abweichend von dem ersten Verfahren verläuft Schnittlinie 9 derart parallel zur Kontur der Kante 2, dass ein Kantenabschnitt 10 zwischen der Kante 2 und der Schnittlinie 9 eine im Wesentlichen konstante Breite 11 von bis zu 2 mm aufweist. 3b zeigt die an dem Kantenabschnitt 10 wie oben beschrieben generierte Stützstruktur 12. 3a shows the partial model 1 with an alternative cutting line 9 for a substantially identical method according to the invention. Deviating from the first method, cutting line 9 runs parallel to the contour of edge 2 such that an edge section 10 between edge 2 and cutting line 9 has a substantially constant width 11 of up to 2 mm. 3b shows the support structure 12 generated at the edge portion 10 as described above.

In den Figuren sind

1
Teilmodell
2
Kante
3
Schnittlinie
4
Kantenabschnitt
5
Kronenabschnitt
6
Untergrund
7
Stützstruktur
8
Modell
9
Schnittlinie
10
Kantenabschnitt
11
Breite
12
Stützstruktur
There are in the figures
1
Partial model
2
Edge
3
cutting line
4
Edge section
5
Crown section
6
underground
7
Support structure
8th
Model
9
cutting line
10
Edge section
11
Width
12
Support structure

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 20130122448 A1 [0006]US 20130122448 A1 [0006]

Claims (9)

Virtuelles Modell (8) einer Schiene, die Zähne eines Patienten bis zu einer lippen-, wangen- und/oder zungenseitig verlaufenden Kante (2) umhüllt, und einer Stützstruktur (7, 12), die die Schiene in einer Herstellposition für eine additive Fertigung auf einem Untergrund (6) unter der Schiene abstützt, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützstruktur (7, 12) ausschließlich in der Kante (2) mit der Schiene verbunden ist.Virtual model (8) of a splint that covers a patient's teeth up to an edge (2) running on the lip, cheek and/or tongue side, and a support structure (7, 12) that covers the splint in a manufacturing position for additive manufacturing supported on a surface (6) under the rail, characterized in that the support structure (7, 12) is connected to the rail exclusively in the edge (2). Verfahren zum Erstellen eines Modells (8) nach dem vorgenannten Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass ein die Schiene umfassendes Teilmodell (1) anhand eines virtuellen Modells (8) der Zähne berechnet wird.Method for creating a model (8) according to the aforementioned claim, characterized in that a partial model (1) comprising the rail is calculated based on a virtual model (8) of the teeth. Verfahren zum Erstellen eines Modells (8) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein die Schiene umfassendes Teilmodell (1) derart über dem Untergrund (6) angeordnet wird, dass die Kante (2) zu dem Untergrund (6) weist.Method for creating a model (8). Claim 1 , characterized in that a partial model (1) comprising the rail is arranged above the subsurface (6) in such a way that the edge (2) faces the subsurface (6). Verfahren zum Erstellen eines Modells (8) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass von einem die Schiene umfassenden Teilmodell (1) an einer der Kante (2) folgenden Schnittlinie (3, 9) ein Kronenabschnitt (5) von einem Kantenabschnitt (4, 10) abgeteilt wird, dann die Stützstruktur (7, 12) für den Kantenabschnitt (4, 10) bestimmt und zuletzt der Kronenabschnitt (5) an der Schnittlinie (3, 9) wieder aufgesetzt wird.Method for creating a model (8). Claim 1 , characterized in that a crown section (5) is separated from an edge section (4, 10) from a partial model (1) comprising the rail on a cutting line (3, 9) following the edge (2), then the support structure (7, 12) is determined for the edge section (4, 10) and finally the crown section (5) is placed back on the cutting line (3, 9). Verfahren nach dem vorgenannten Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittlinie (3) in einer Ebene liegt.Method according to the preceding claim, characterized in that the cutting line (3) lies in one plane. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittlinie (9) eine Kontur der Kante (2) aufweist.Procedure according to Claim 4 , characterized in that the cutting line (9) has a contour of the edge (2). Verfahren zum Herstellen einer Schiene, wobei zunächst ein virtuelles Modell (8) nach einem der Ansprüche 2 bis 6 erstellt, dann die Schiene anhand des Modells (8) additiv gefertigt und anschließend die Stützstruktur (7, 12) von der Schiene entfernt wird.Method for producing a rail, wherein first a virtual model (8) according to one of the Claims 2 until 6 created, then the rail is additively manufactured based on the model (8) and then the support structure (7, 12) is removed from the rail. Verfahren nach dem vorgenannten Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Schiene aus einem biokompatiblen, vorzugsweise farblosen und transparenten Kunststoff gefertigt wird.Method according to the preceding claim, characterized in that the splint is made from a biocompatible, preferably colorless and transparent plastic. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schiene nach Entfernen der Stützstruktur (7, 12) nachbehandelt, insbesondere geschliffen und/oder bestrahlt wird.Procedure according to one of the Claims 7 or 8th , characterized in that the rail is post-treated, in particular ground and/or irradiated, after the support structure (7, 12) has been removed.
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"FREEPRINT® splint 2.0" https://web.archive.org/web/20221001152030/https://www.detax.de/en/shop/produkte/ Freeprint-splint-2_0.phpVgl. dort heruntergeladenes Dokument „Adjustierte Aufbiss-Schienen im 3D Druckverfahren"Archiviert durch: http://www.archive.org am 01.10.2022

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