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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Herstellungsgerät zum schichtweisen Aufbauen eines Dentalobjektes und ein Verfahren zum schichtweisen Aufbauen eines Dentalobjektes.
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Beim schichtweisen Aufbauen eines Dentalobjektes auf einer Baufläche haftet die ausgehärtete Schicht an der Baufläche. Diese Haftung muss nach jeder Schicht überwunden werden, damit das Dentalobjekt von der Baufläche abgelöst werden kann und Herstellungsmaterial für die nächste Schicht unter das Dentalobjekt nachfließen kann.
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Daher wird eine Silikonschicht auf die Baufläche aufgebracht, um eine weiche und wenig-haftende Schicht an der Kontaktstelle zum Dentalobjekt zu realisieren. Durch Ziehen an dem Dentalobjekt kann die Silikonschicht jedoch in der Mitte angehoben werden und sich wölben. Dadurch löst sich das Dentalobjekt an den Rändern zuerst und dann in der Mitte.
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Die hohen Abzugskräfte können die Silikonschicht in der Wanne mit flüssigem Herstellungsmaterial plastisch deformieren. Dies kann zu Fehlern im Dentalobjekt führen oder dazu, dass die Schichtdicke an diesen Stellen nicht mehr korrekt ist oder sogar zu Fehlern im Dentalobjekt führen. Das Herstellungsmaterial des Dentalobjektes verbindet sich beim Belichten mit der Oberfläche der Baufläche und kann beim Abziehen Stücke aus Silikonschicht herausreißen, die auf der Oberfläche einer Baufläche angeordnet ist. Dadurch entsteht Verschleiß an der Silikonschicht und die Lebensdauer der Baufläche sinkt.
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Die Position, bei der man davon ausgeht, dass sich das Dentalobjekt vollständig abgelöst hat, wird konservativ angenommen, um sicherzustellen, dass das Dentalobjekt abgelöst ist, bevor die Geschwindigkeit der beweglichen Bauplattform weiter erhöht wird. Dies hat den Nachteil, dass das Verfahren nur mit langsamer Geschwindigkeit durchgeführt werden kann. Bei zu hohen Ablösegeschwindigkeiten oder Kräften wird das Dentalobjekt zerstört. Dies kann auch zu weiteren Beschädigungen der Wanne führen.
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Es ist die technische Aufgabe der Erfindung, eine Beschädigung eines Dentalobjektes beim Abziehen von einer Oberfläche einer Baufläche zu verhindern und eine Prozessgeschwindigkeit zu erhöhen.
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Diese technische Aufgabe wird durch Gegenstände nach den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Technisch vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche, der Beschreibung und der Zeichnungen.
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Gemäß einem ersten Aspekt wird die technische Aufgabe durch ein Herstellungsgerät zum schichtweisen Aufbauen eines Dentalobjektes gelöst, mit einer drehbar gelagerten Bauplattform zum Aufbauen des Dentalobjektes, die sich durch Abziehen des Dentalobjektes von der Oberfläche der Baufläche neigt. Die Neigung der Bauplattform wird dabei durch Haftkräfte des Dentalobjektes an der Oberfläche der Baufläche verursacht. Die drehbar gelagerte Bauplattform ist beispielsweise in einer Richtung beweglich ist und wird in der anderen Richtung durch einen Anschlag begrenzt. Die Bauplattform neigt sich durch die Haftung des Dentalobjektes an der der Baufläche beim Abziehen der Bauplattform.
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Durch die Neigung der Bauplattform werden Abzugskräfte beim Ablösen des Dentalobjektes von der Oberfläche der Bauebene verringert, indem die Bauplattform während des Ablöseprozesses automatisch schiefgestellt wird. Dadurch kommt es zu einer Abschälbewegung. Das Abkippen erfolgt durch die Haftkräfte zwischen dem Dentalobjekt und der Oberfläche der Baufläche. Die Baufläche ist beispielsweise durch den Boden einer Wanne für das Herstellungsmaterial, ein Förderband oder eine Fläche oder Ebene gebildet.
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In einer technisch vorteilhaften Ausführungsform des Herstellungsgerät umfasst das Herstellungsgerät eine Rückstellvorrichtung zum Rückstellen der Bauplattform in eine Rückstellposition. Die Rückstellvorrichtung kann durch ein Gummiband, eine Feder, ein elastisches Element, oder einen Magnet gebildet sein. Die Rückstellung kann auch durch die Schwerkraft verursacht werden. Die Rückstellvorrichtung kann allerdings auch aktiv arbeiten und beispielsweise durch einen Elektromotor oder Elektromagneten angetrieben werden. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass die Bauplattform automatisch wieder zum Aufbauen der nächsten Schicht verwendet werden kann.
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In einer weiteren technisch vorteilhaften Ausführungsform des Herstellungsgeräts ist die Bauplattform an einem drehbar gelagerten Ausleger befestigt. Der Winkel, um den der Ausleger geneigt werden kann, beträgt beispielsweise 5 bis 10°. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass eine definierte Kippbewegung realisiert werden kann, durch die das Dentalobjekt nicht beschädigt wird.
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In einer weiteren technisch vorteilhaften Ausführungsform des Herstellungsgeräts ist der drehbar gelagerte Ausleger an einer beweglichen horizontalen oder vertikalen Wand zum Anheben des Auslegers angeordnet. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass die Baufläche getrennt von der Wand in einer Wanne angeordnet werden kann.
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In einer weiteren technisch vorteilhaften Ausführungsform des Herstellungsgeräts stützt sich der drehbar gelagerte Ausleger in einer Rückstellposition an der Wand ab. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass sich die waagrechte Rückstellposition auf einfache Weise erreichen lässt.
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In einer weiteren technisch vorteilhaften Ausführungsform des Herstellungsgeräts umfasst das Herstellungsgerät einen Sensor zum Erfassen einer Rückstellposition der Bauplattform. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass eine Ablösung des Dentalobjektes von der Oberfläche der Baufläche erfasst werden kann.
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In einer weiteren technisch vorteilhaften Ausführungsform des Herstellungsgeräts ist das Herstellungsgerät ausgebildet, eine Bewegung der Bauplattform nach dem Erfassen der Rückstellposition zu beschleunigen. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass die Herstellung des Dentalobjekts schneller durchgeführt werden kann.
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In einer weiteren technisch vorteilhaften Ausführungsform des Herstellungsgeräts wird der Sensor durch einen elektrischen Kontakt gebildet. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass sich die Rückstellposition schnell und mit einfachen Mitteln erfassen lässt.
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In einer weiteren technisch vorteilhaften Ausführungsform des Herstellungsgeräts ist die Baufläche ausgebildet, um eine Schicht eines Herstellungsmaterials zu belichten. Die Baufläche kann lichtdurchlässig sein. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass das Dentalobjekt auf einfache Weise aufgebaut werden kann.
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In einer weiteren technisch vorteilhaften Ausführungsform des Herstellungsgeräts ist das Herstellungsgerät eine Stereolithographiegerät. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass ein besonders geeignetes Gerät zum Herstellen des Dentalobjekts verwendet wird.
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Gemäß einem zweiten Aspekt wird die technische Aufgabe durch eine Bauplattform zum schichtweisen Aufbauen eines Dentalobjektes gelöst, die an einem Herstellungsgerät drehbar befestigbar ist. Dadurch werden die gleichen technischen Vorteile wie durch das Herstellungsgerät nach dem ersten Aspekt erreicht.
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Gemäß einem dritten Aspekt wird die technische Aufgabe durch ein Herstellungsverfahren zum schichtweisen Aufbauen eines Dentalobjektes gelöst, mit dem Schritt eines Kippens einer drehbar gelagerten Bauplattform zum Aufbauen des Dentalobjektes durch Abziehen von dem Dentalobjekt von der Oberfläche der Baufläche. Dadurch werden die gleichen technischen Vorteile wie durch das Herstellungsgerät nach dem ersten Aspekt erreicht.
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In einer technisch vorteilhaften Ausführungsform des Herstellungsverfahrens ist die Bauplattform an einem drehbar befestigten Ausleger befestigt, der durch eine horizontale, schräge oder vertikale Wand angehoben oder abgesenkt wird. Der Ausleger kann auch an einer drehbaren und rückstellbaren Wand gelagert sein. Dadurch wird beispielsweise ebenfalls der technische Vorteil erreicht, dass eine definierte Kippbewegung realisiert werden kann, durch die das Dentalobjekt nicht beschädigt wird.
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In einer weiteren technisch vorteilhaften Ausführungsform des Herstellungsverfahrens stützt sich der Ausleger in einer Rückstellposition an der Wand ab oder wird in einer Rückstellposition an der Wand gehalten. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass eine waagrechte Rückstellposition auf einfache Weise eingenommen werden kann.
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In einer technisch vorteilhaften Ausführungsform des Herstellungsverfahrens wird eine Rückstellposition der Bauplattform durch einen Sensor erfasst. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass eine Ablösung des Dentalobjektes von der Baufläche erfasst werden kann.
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In einer technisch vorteilhaften Ausführungsform des Herstellungsverfahrens wird eine Bewegung der Bauplattform nach dem Erfassen der Rückstellposition beschleunigt. Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass die neu gebaute Schicht schneller zum Aufbauen der nächsten Schicht in die Zustellposition gebracht wird, um die nächste Schicht auf die aktuelle Schicht zu bauen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben.
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Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Herstellungsgerätes mit einer Bauplattform;
- 2 eine weitere schematische Darstellung des Herstellungsgerätes mit der Bauplattform;
- 3 eine weitere schematische Darstellung des Herstellungsgerätes mit der Bauplattform;
- 4 eine weitere schematische Darstellung des Herstellungsgerätes mit der Bauplattform;
- 5 eine weitere schematische Darstellung des Herstellungsgerätes mit der Bauplattform;
- 6 eine schematische Darstellung einer weitere Ausführungsform schwenkbaren Bauplattform; und
- 7 ein Blockdiagramm eines Verfahrens zum schichtweisen Aufbauen eines Dentalobjektes.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Herstellungsgerätes 100 mit einer schwenkbaren Bauplattform 103 zum Herstellen eines Dentalobjektes 101, wie beispielsweise einem Stereolithographiegerät. Das Dentalobjekt 101 ist beispielsweise ein Veneer, eine Krone, ein Zahn oder ein Zahnkranz, ein Aligner, ein Splint, eine Prothesenbasis, eine Teilprothese, eine Vollprothese, eine Voll- oder Teilprothese mit einem Anteil an Zahn- und Prothesenmaterial, ein Teilprothesengerüst oder ein Modell.
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Die Bauplattform 103 wird durch eine vertikale Bewegung auf einen vorgegebenen Abstand gegenüber einer Baufläche 115 verfahren oder zugestellt. Die Baufläche 115 liegt innerhalb einer Wanne 123, in der das flüssige Herstellungsmaterial 117 angeordnet ist, beispielsweise ein Photopolymer. Dadurch wird das Herstellungsmaterial 117 auf eine Schichtdicke eingestellt, in der dieses ausgehärtet werden kann. Das Dentalobjekt 101 wird schichtweise an der Bauplattform 103 aufgebaut.
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Um ein Lösen der Bauplattform 103 mit dem Dentalobjekt 101 von der Baufläche 115 zu erleichtern, ist die Bauplattform 103 kippbar gelagert. Zu diesem Zweck ist die Bauplattform 103 an einem Ausleger 109 an einer Wand 107 drehbar befestigt. Dieser Ausleger 109 ist mit der Wand 107 durch ein Drehgelenk 111 verbunden und nach unten wegklappbar.
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Zwischen der Wand 107 und dem Ausleger 109 ist zudem eine Feder als Rückstellvorrichtung 105 montiert, die den Ausleger 109 zur Wand 107 hinzieht und den Kontakt dieser beiden Bauteile in der Rückstellposition sicherstellt. In der Rückstellposition ist die Bauplattform nicht gekippt und in der waagerechten Ausrichtung. Die Federkraft ist so groß, dass diese das durch die Gewichtskraft entstehende Drehmoment kompensiert, beispielsweise ca. 40 bis 50 N. Die Federkraft hängt jedoch von der Anordnung der Rückstellvorrichtung 105 ab.
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2 zeigt eine weitere schematische Darstellung des Herstellungsgerätes 100 mit der Bauplattform 103. Das Dentalobjekt 101 wird schichtweise durch Aushärten des flüssigen Herstellungsmaterials 117 aufgebaut. Hierzu wird das flüssige Herstellungsmaterial 117 mittels Licht selektiv oder partiell in der Schicht 121 ausgehärtet, das durch eine Beleuchtungseinrichtung 119 ausgesendet wird.
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Die Schicht 121 befindet sich am unteren Ende des Dentalobjektes 101 zwischen dem Dentalobjekt 101 und der Baufläche 115 am Boden der Wanne 123 für das Herstellungsmaterial 117. Die Beleuchtungseinrichtung 119 ist unterhalb des transparenten Bodens der Wanne 123 angeordnet. Die Beleuchtungseinrichtung 119 belichtet die Schicht 121 mit einem Lichtmuster, das Herstellungsmaterial 117 an den entsprechenden Stellen aushärtet.
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3 zeigt eine weitere schematische Darstellung des Herstellungsgerätes 100 mit der Bauplattform 103. Nach dem Aushärten der aufgebauten Schicht 121 haftet diese an der Baufläche 115 am Boden der Wanne 123 und an der davor gebauten Schicht 121. Um die nachfolgende Schicht des Dentalobjektes 101 aufbauen zu können, wird die Schicht 121 von der Baufläche 115 am Boden der Wanne 123 abgelöst.
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4 zeigt eine weitere schematische Darstellung des Herstellungsgerätes 100 mit der Bauplattform 103. Zum Ablösen der ausgehärteten Schicht 121 wird die Bauplattform 103 durch die Wand 107 nach oben gefahren. Die Bauplattform 103 nimmt das Dentalobjekt 101 durch die Haftung zwischen Bauplattform 103 und dem Dentalobjekt 101 mit.
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Wird die Wand 107 nach oben bewegt, neigt sich durch die Haftkraft zwischen dem Dentalobjekt 101 und der Baufläche 115 automatisch der drehbar gelagerte Ausleger 109 zusammen mit der Bauplattform 103. Das Dentalobjekt 101 neigt sich und löst sich seitlich von der Baufläche 115 ab, so dass das flüssige Herstellungsmaterial 117 unter dem Dentalobjekt 101 und der zuvor gebauten Schicht 121 nachfließen kann.
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Die schwenkbare Bauplattform 103 erleichtert ein Ablösen der zuletzt aufgebauten und ausgehärteten Schicht 121 des Dentalobjektes 101 von der Baufläche 115. Indem die Bauplattform 103 während des Ablöseprozesses schiefgestellt wird, werden die Abzugskräfte beim Ablösen des Dentalobjektes 101 verringert. Dadurch kommt es zu einer Abschälbewegung. Verringerte Abzugskräfte von der Baufläche 115 haben zur Folge, dass geringere Belastungen auf das Dentalobjekt 101 und auf den Boden der Wanne 123 wirken. Dies verringert die Wahrscheinlichkeit, dass das Dentalobjekt 101 durch die Belastung beschädigt wird oder das Dentalobjekt 101 von der Baufläche 115 abgerissen wird. Zudem wird der Verschleiß der Baufläche 115 am Boden der Wanne verringert.
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Die Schiefstellung der Bauplattform 103 hilft beim Ablöseprozess und verringert die Abzugskräfte. Sobald das Dentalobjekt 101 komplett abgelöst ist, stellt sich der Ausleger 109 durch die Rückstellvorrichtung 105 wieder zurück, bis der Kontakt zwischen Ausleger 109 und der Wand 107 in der Rückstellposition hergestellt ist. Diese Rückstellposition kann von einem Sensor 113 erfasst werden.
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5 zeigt eine weitere schematische Darstellung des Herstellungsgerätes 100 mit der Bauplattform 103. Die Rückbewegung des Auslegers 109 ist durch einen Kontakt des Auslegers 109 mit der Wand 107 begrenzt. Der Ausleger 109 befindet sich in der Rückstellposition in einem rechten Winkel zur Wand 107, so dass sich die Baufläche 103 in einer waagerechten Position befindet.
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Sobald die Baufläche 115 wieder mit dem flüssigen Herstellungsmaterial 117 bedeckt oder gefüllt ist, wird die Bauplattform 103 erneut auf die vorgegebene Schichtdicke gegenüber der Baufläche 115 zugestellt, um eine neue Schicht 121 auszuhärten. Danach wiederholt sich der Herstellungsprozess. Dieses Verfahren bringt es mit sich, dass das Dentalobjekt 101 mit jeder ausgehärteten Schicht 121 von der Baufläche 115 am Boden der Wanne 123 gelöst wird.
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Da die weitere Rückbewegung des Auslegers 109 durch die Wand 107 begrenzt ist, wird die waagrechte Ausrichtung der Bauplattform 103 beim erneuten Zustellen aufrechterhalten. Beim Zustellen ist die Bauplattform 103 daher wieder parallel zur Baufläche 115 und der Ausleger 109 kann sich an der Wand 107 abstützen, um die durch das flüssige Herstellungsmaterial 117 erzeugten Kräfte aufzunehmen und auf die Wand 107 zu übertragen.
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Das Herstellungsgerät 100 dient sowohl zur Reduktion der Abzugskräfte als auch zur Steigerung der Prozessgeschwindigkeit. Das passive Abkippen der Bauplattform 103 erfolgt durch die Haftkräfte zwischen dem Dentalobjekt 101 und der Baufläche 115 am Boden der Wanne 123. Daher ist kein Aktor zur Durchführung der Abkippbewegung der Bauplattform 103 erforderlich. Zudem wird die Rückstellposition des Auslegers 109 überwacht, so dass festgestellt werden kann, ob sich das Dentalobjekt 101 bereits vom Boden der Wannen 123 gelöst hat.
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Der Kontakt des Auslegers 109 an der Wand 107 in der Rückstellposition wird beispielsweise mit einem elektrischen Kontakt als Sensor 113 erfasst. Wenn nach dem Belichten der Schicht 121 die Wand 107 nach oben fährt, stellt sich die Bauplattform 103 durch die Haftkräfte zwischen dem Dentalobjekt 101 und dem Boden der Wanne 123 automatisch schief, da die Haftkräfte die Rückstellkräfte der Feder 105 übersteigen (passiver Prozess). Dadurch wird der elektrische Kontakt zwischen dem Ausleger 109 und der Wand 107 geöffnet. Dies wird von dem Sensor 113 über ein Signal erfasst.
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Durch den einfachen, elektrischen Kontakt als Sensor 113 kann dann erfasst werden, wann der Ausleger 109 wieder in einer Rückstellposition ist, d.h. in der Ausgangs- oder Rückstelllage. Der Sensor ist beispielsweise zwischen der Wand 107 und dem Ausleger 109 angeordnet. Der Sensor 113 kann in diesem Fall durch einen Mikroschalter implementiert werden. Unter Umständen kann auf eine weitere parallele Bewegung der Bauplattform 103 zur Baufläche 115 verzichtet werden.
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Mit dem Signal des Sensors 113 kann die Ablösegeschwindigkeit erhöht werden, da festgestellt werden kann, wann sich das Dentalobjekt 101 von der Baufläche 115 vollständig abgelöst hat. Wenn der Ausleger 109 durch die Feder 105 wieder in die Rückstellposition rückgestellt ist, hat sich das Dentalobjekt 101 vollständig von der Baufläche 115 abgelöst und die Geschwindigkeit für eine Bewegung der Bauplattform 103 kann erhöht werden. Diese Rückstellposition wird durch den Sensor 113 erfasst.
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In diesem Fall können keine Beschädigungen mehr am Dentalobjekt 101 verursacht werden, so dass die Rück- und Zustellbewegung erhöht werden kann. Eine Geschwindigkeit der Herstellung wird dadurch erhöht, dass das Herstellungsgerät 100 beim Abziehen erfasst, wann sich das Dentalobjekt 101 von der Baufläche gelöst hat und anschließend die Geschwindigkeit der Wand 107 erhöht werden kann. Durch das Abkippen der Bauplattform 103 passiert der Ablöseprozess zudem schneller als beim reinen Abziehen in vertikaler Richtung. Auf diese Weise lassen sich die einzelnen Schichten des Dentalobjektes 101 schneller aufbauen.
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6 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der schwenkbaren Bauplattform 103. In dieser Ausführungsform ist der Ausleger 109 über ein seitliches Drehgelenk 111 unterhalb der beweglichen Wand 107 verbunden.
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Die passive Schiefstellung der Bauplattform 103 lässt sich in dieser Ausführungsform ebenfalls dadurch erreichen, dass die Wand 107 nach oben bewegt wird. Dabei kippt die Bauplattform 103 seitlich weg, so dass die Ablösebewegung des Dentalobjektes 101 von der Baufläche 115 realisiert wird. Die Rückstellung in die waagerechte Rückstellposition erfolgt über eine Feder als Rückstellvorrichtung.
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7 zeigt ein Blockdiagramm des Verfahrens. In Schritt S101 wird eine aufzubauende Schicht des Dentalobjektes 101 durch die Baufläche 115 ausgehärtet. In Schritt S102 wird die drehbar gelagerten Bauplattform 103 zum Aufbauen des Dentalobjektes 101 durch Abziehen von dem Dentalobjekt 101 von der Baufläche 115 gekippt. Das Abziehen findet dabei in vertikaler Richtung statt. In Schritt S103 wird die Bauplattform 103 wieder auf eine vorgegebene Schichtdicke zugestellt, so dass der Prozess für die nächste Schicht wiederholt werden kann.
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Für das Herstellungsverfahren ist kein Aktor erforderlich, um die Bauplattform 103 zu kippen, da dies passiv über die Haftkräfte von dem Dentalobjekt 101 am Boden der Wanne 123 geschieht. Eine Federvorspannung kann über ein geeignetes Aktorsystem verändert werden. Dadurch ist es möglich, die Federkraft im Prozess materialabhängig oder beladungsabhängig die Federkraft anzupassen.
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Zudem ist kein Kraftmesssensor erforderlich, um festzustellen, wann sich das Dentalobjekt von der Baufläche 115 gelöst hat.
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Alle in Verbindung mit einzelnen Ausführungsformen der Erfindung erläuterten und gezeigten Merkmale können in unterschiedlicher Kombination in dem erfindungsgemäßen Gegenstand vorgesehen sein, um gleichzeitig deren vorteilhafte Wirkungen zu realisieren.
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Alle Verfahrensschritte können durch Vorrichtungen implementiert werden, die zum Ausführen des jeweiligen Verfahrensschrittes geeignet sind. Alle Funktionen, die von gegenständlichen Merkmalen ausgeführt werden, können ein Verfahrensschritt eines Verfahrens sein.
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Der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung ist durch die Ansprüche gegeben und wird durch die in der Beschreibung erläuterten oder den Figuren gezeigten Merkmale nicht beschränkt.
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BEZUGSZEICHENLISTE
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- 100
- Herstellungsgerät
- 101
- Dentalobjekt
- 103
- Bauplattform
- 105
- Rückstellvorrichtung
- 107
- Wand
- 109
- Ausleger
- 111
- Drehgelenk
- 113
- Sensor
- 115
- Baufläche
- 117
- Herstellungsmaterial
- 119
- Beleuchtungseinrichtung
- 121
- Schicht
- 123
- Wanne
