DE10310751B3

DE10310751B3 - Verfahren zur Herstellung von vollkeramischen Brückengerüsten für Brücken als Zahnersatz

Info

Publication number: DE10310751B3
Application number: DE10310751A
Authority: DE
Inventors: Hagen Vater
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-03-12
Filing date: 2003-03-12
Publication date: 2004-07-29
Anticipated expiration: 2023-03-13

Abstract

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung von vollkeramischen Brücken als Zahnersatz mittels numerisch gesteuerter Fräsvorrichtungen bereitzustellen, bei dem hohe Festigkeit und definierte Passgenauigkeit des Brückengerüstes mit weitgehend minimiertem Aufwand erreicht werden. DOLLAR A Zuerst werden digitale Fräsdaten für ein Brückengerüst erstellt, bei dem die Fräsdaten sich aus den durch Digitalisierung des entsprechenden Brückengerüstmodells ermittelten Konstruktionsdaten, einem konstruktiven Übermaß des Brückengerüstes an den Bereichen der Brückenanker und einem zusätzlichen konstruktiven Übermaß des gesamten Brückengerüstes um ca. 20 bis 30% zur räumlichen Definition eines Rohlings für das Brückengerüst zusammenstellen. DOLLAR A Aus diesen Daten erfolgt die Formgebung des Rohlings. Das Sintern geht mit dessen Schrumpfung einher, wobei durch die Schrumpfung ein Formling entsteht, dessen Abmessungen im Wesentlichen dem Brückengerüstmodell zuzüglich partieller Überdimensionierung des Brückengerüstes an den Bereichen der Brückenanker entsprechen. DOLLAR A Die partiellen Überdimensionierungen werden digital erfasst und bilden die Vorgabe zu einem weiteren Fräsvorgang des gehärteten keramischen Materials mit wesentlich verringertem Aufwand zum passgenauen Brückengerüst.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von vollkeramischen Brückengerüsten für Brücken als Zahnersatz in numerisch gesteuerten Fräsvorrichtungen gemäß dem einzigen Anspruch.

Bei der Herstellung von großspännigen, vollkeramischen Brücken zum Ersatz von einem oder mehreren fehlenden Zähnen werden gegenwärtig Materialien eingesetzt, die durch einen im Herstellungsverfahren des Zahnersatzes angesiedelten Sinterprozess die notwendige Härte erhalten. Ein zurzeit bevorzugtes vollkeramisches Materialist Zirkondioxid.

Der unverzichtbare Prozess des Sinterns des vollkeramischen Materials führt zu einer Materialschrumpfung, die bei der Erzielung der Passgenauigkeit der Zahnbrücke zu berücksichtigen ist.

Gemäß DE 101 20 084 A1 und WO 99/47 065 A1 sind Verfahren zur Herstellung von vollkeramischen Brückengerüsten für Brücken als Zahnersatz in numerisch gesteuerten Fräsvorrichtungen bekannt.

Bei diesem Verfahren ist der Prozess der Schrumpfung infolge der Vielfältigkeit der Brükengerüste praktisch nicht mit der erforderlichen Genauigkeit beherrschbar und somit ist insbesondere bei größeren Arbeiten nur eine eingeschränkte Passgenauigkeit gegeben. Dieser Mangel kann sich nachteilig auf die Qualität des Zahnersatzes auswirken. Darüber hinaus bei den bekannten Verfahren ein vergleichsweise hoher Fräsaufwand notwendig, der die Kosten für den Zahnersatz in unvertretbarer Weise erhöht.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Herstellung von vollkeramischen Brücken als Zahnersatz mittels numerisch gesteuerter Fräsvorrichtungen bereitzustellen, bei dem hohe Festigkeit und definierter Passgenauigkeit des Brückengerüstes mit weitgehend minimiertem Aufwand erreicht werden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches gelöst. Dieses Verfahren besteht aus den nachfolgenden Schritten:
Zuerst werden digitale Fräsdaten für ein Brückengerüst erstellt. Die Fräsdaten setzen sich aus den durch Digitalisierung des entsprechenden Brückengerüstmodells ermittelten Konstruktionsdaten, einem konstruktiven Übermaß des Brückengerüstes an den Bereichen der Brückenanker und einem zusätzlichen konstruktiven Übermaß des gesamten Brückengerüstes um ca. 20 bis 30 % zur räumlichen Definition eines Rohlings für das Brückengerüst zusammen.

Daran schließt sich die Formgebung des Rohlings entsprechend der im vorangegangenen Schritt erstellten digitalen Fräsdaten an.

Es folgt das Sintern des Rohlings mit dem Einhergehen der Schrumpfung des Rohlings, wobei durch die Schrumpfung ein Formling entsteht, dessen Abmessungen im wesentlichen dem Brückengerüstmodell zuzüglich partieller Überdimensionierung des Brückengerüstes an den Bereichen der Brückenanker entsprechen.

Nach dem Sintern werden erneut digitale Konstruktionsdaten erstellt, die sich auf die Bereiche der Brückenanker des Formlings beschränken.

Im darauffolgenden Schritt erfolgt ein Abgleich dieser erstellten Konstruktionsdaten mit den zu Beginn des Verfahrens ermittelten digitalen Daten des Brückengerüstmodells, um daraus die Fräsdaten für das Abtragen des durch den Abgleich ermittelten Materialüberschusses an den Bereichen der Brückenanker des Formlings zu ermitteln.

Das Verfahren schließt mit der Formgebung des Formlings entsprechend den im vorangegangenen Schritt errechneten Fräsdaten zur Herstellung eines dem Brückengerüstmodell entsprechenden Brückengerüstes mit hinreichender Paßgenauigkeit im Bereich der Brückenanker ab.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Die dazugehörigen Zeichnungen zeigen die schematische Darstellung der Veränderung der konstruktiven Gestaltung des Brückengerüstes entsprechend den aufeinander folgenden Bearbeitungsstufen.
Das Ausführungsbeispiel geht von der Herstellung einer großspännigen, vollkeramischen Brücke zum Ersatz von mehreren fehlenden Zähnen aus. Als keramisches Material kommt Zirkoniumdioxid zum Einsatz, das durch Sintern die notwendige Härte erhält. Als Brückenpfeiler dienen die zur Zahnlücke benachbarten Zähne. Fehlen mehrere Zähne, ist die so entstandene Zahnlücke durch eine großspännige Brücke zu überbrücken. Diese als Brückenpfeiler ausgewählten Zähne werden für die Aufnahme der Brücke mittels Kronen beschliffen. Dieser Zustand wird durch Abformung fixiert und dient als Basis für das Modellieren des Zahnersatzes durch den Zahntechniker.
Ausgehend von diesen Grundvoraussetzungen wird das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren schrittweise ausgeführt.
Schritt 1 Erstellen der digitalen Fräsdaten
Diese Daten können mit den bekannten mechanischen, elektronischen, phototechnischen, Laser- oder anderen Scanverfahren gewonnen und von einer entsprechenden Software weiterverarbeitet werden. Grundlage ist die virtuelle oder praktische Erstellung des zu fertigenden vollkeramischen Brückengerüstes 1. Hier sind die bekannten Techniken einsetzbar:

– Modellieren des Brückengerüstes 1 in Wachs oder ähnlichem Material,
– Virtuelle CAD-Konstruktion nach dem Scannen des Modells.

Im Anschluß werden die für die Kronenpassung relevanten Daten mit einem Konstruktionsprogramm in der CAD Software in die Konstruktion eingerechnet. Das Ergebnis ist die Summe der Daten, die die exakten Konturen der später zu fertigenden Brücke 1 festlegt. – 1 –
Schritt 2 Bestimmung des konstruktiven Übermaßes des Brückengerüstes an den Kronenbereichen
In diesem Arbeitsschritt wird mit dem Konstruktionsprogramm in den für die Passgenauigkeit maßgeblichen Bereichen des Brückengerüstes 1, in denen im nachfolgenden Schritt des Sinterns des Brückengerüstes 1 durch nicht zu kontrollierende und zu steuernde Materialschrumpfung Ungenauigkeiten zu erwarten sind, ein genau definiertes Aufmaß 2 dazugerechnet. Um dieses Aufmaß 2 wird die Wandstärke der Krone 3 an ihrer Außen- und Innenseite sowie am Kronenrand erhöht. Die Tiefe (definierter Bereich vom Kronenrand ausgehend) ist im Einzelfall festzulegen. – 2 –
Anschließend wird die Konstruktion um den, wie in dem jeweiligen Verfahren üblich, entsprechenden Betrag „aufgeblasen", d.h. das Volumen des Brückengerüstes 1 wird rechentechnisch um einen vom speziellen Material abhängigen Betrag vergrößert. Gegenwärtig erfordern die eingesetzten Materialien bei dieser bekannten Methode eine rechnerische Volumenvergrößerung von 20 bis 30 %. – 3 –
Schritt 3 Fräsen und anschließendes Sintern des Rohlings
In diesem Schritt wird der Rohling 4 in seinem „aufgeblasenen" Zustand in der Fräsvorrichtung entsprechend den in Schritt 2 ermittelten Fräsdaten bearbeitet und anschließend dem Sinterprozess zugeführt. Im Ergebnis der mit dem Sintern einhergehenden Schrumpfung erhält man ein Brückengerüst 1, das in den Kronenbereichen keine hinreichende Passgenauigkeit bezogen auf die Brückenpfeiler aufweist. Der Grad der Ungenauigkeit der Passung steht in direkter Beziehung zur Gesamtgröße des Brückengerüstes 1 und zur Größe der zu realisierenden Radien.
Durch das in Schritt 2 aufgebrachte Aufmaß an den Kronenbereichen ergibt sich nach dem Schrumpfen des Brückengerüstes 1 ein Formling 5 mit partieller Überdimensionierung 6, die für die nachfolgenden Schritte von Bedeutung ist.
Schritt 4 Erstellen der digitalen Fräsdaten des in Schritt 3 hergestellten Formlings
Notwendig für die Abarbeitung dieses Verfahrensschrittes ist eine definierte Fixierung des Formlings 5 in einer Halterung 7, die der identischen Positionierung des Formlings 5 in der Fräsvorrichtung dient. Der Formling 5 wird jetzt mit Hilfe der Halterung 7 gescannt.
Der Formling 5 wird dabei mit dem Kronenrand nach oben in der Halterung 7 fixiert, bleibt aber soweit offen, dass die wesentlichen Kronenteile scannbar sind.
Zum Scannen ist es notwendig, den Formling 5 mit einem nicht reflektierenden Material abzudecken. Die jetzt gewonnenen digitalen Fräsdaten werden wie folgt von der Konstruktionssoftware weiterverarbeitet:

– Überlagerung der bei diesem Vorgang gewonnenen Daten mit denen unter Schritt 1 ermittelten digitalen Fräsdaten,
– Errechnung der Fräsdaten für das Abtragen der durch die Überlagerung ermittelten überschüssigen Materialanteile 6 an dem Formling 5,
– Überführung des Formlings 5 in der Halterung 7 in die Einspannung der Fräsmaschine. – 4 –

Schritt 5 Starten des Fräsvorganges
In diesem Schritt dienen die in Schritt 4 ermittelten Fräsdaten der Steuerung der Fräsvorrichtung, um die durch die Überlagerung ermittelten überschüssigen Materialanteile 6 an dem Formling 5 abzutragen.
Die Fräszeit für diese geringfügige, aber für eine ausreichende Passung von minimal etwa 35 μm notwendige Berichtigung der definierten überdimensionierten Anteile Kronenbereiche des Brückengerüstes 1 beträgt nur einen Bruchteil der Fräszeit einer Brücke aus einem endbehandelten Rohling aus Zirkondioxid. Die Passung ist nur noch abhängig von den technischen Vorgaben:

– des Scanners,
– der Konstruktionssoftware und
– der Fräsvorrichtung.

Die Passung des nach diesem Verfahren hergestellten Brückengerüstes – 5 – ist so gut, wie das vorhandene System und unabhängig von dem gewählten Keramikmaterial.

Claims

Verfahren zur Herstellung von vollkeramischen Brückengerüsten (1) für Brücken als Zahnersatz in numerisch gesteuerten Fräsvorrichtungen, bestehend aus den Schritten:
Erstellen digitaler Fräsdaten für ein Brückengerüst (1), wobei die Fräsdaten aus den durch Digitalisierung des entsprechenden Brückengerüstmodells ermittelten Konstruktionsdaten, einem konstruktiven Übermaß (2) des Brückengerüstes (1) an den Bereichen der Brückenanker und einem zusätzlichen konstruktiven Übermaß des gesamten Brückengerüstes (1) um ca. 20 bis 30 % zur räumlichen Definition eines Rohlings (4) für das Brückengerüst gebildet werden,
Formgebung des Rohlings (4) entsprechend der in Schritt 1 erstellten digitalen Fräsdaten,
Sintern des Rohlings (4) mit dem Einhergehen der Schrumpfung des Rohlings (4), wobei durch die Schrumpfung ein Formling (5) entsteht, dessen Abmessungen im wesentlichen dem Brückengerüstmodell zuzüglich partieller Überdimensionierung (2) des Brückengerüstes (1) an den Bereichen der Brückenanker entsprechen,
Erstellen von digitalen Konstruktionsdaten der Bereiche der Brückenanker des in Schritt 3 hergestellten Formlings (5),
Abgleich der in Schritt 4 erstellten Konstruktionsdaten mit den unter Schritt 1 ermittelten digitalen Daten des Brückengerüstmodells,
Errechnung der Fräsdaten für das Abtragen des durch den Abgleich gemäß Schritt 5 ermittelten Materialüberschusses (2) an den Bereichen der Brückenanker des Formlings (5),
Formgebung des Formlings (5) entsprechend den in Schritt 6 errechneten Fräsdaten zur Herstellung eines dem Brückengerüstmodell entsprechenden Brückengerüstes (1) mit hinreichender Paßgenauigkeit im Bereich der Brückenanker.