DE19901777A1

DE19901777A1 - Verfahren zur Herstellung endodontischer Instrumente mittels Lasereinsatz

Info

Publication number: DE19901777A1
Application number: DE19901777A
Authority: DE
Inventors: Ingo Wagner
Original assignee: Espe Dental AG
Current assignee: 3M Deutschland GmbH
Priority date: 1999-01-18
Filing date: 1999-01-18
Publication date: 2000-07-20
Anticipated expiration: 2019-01-19
Also published as: DE19901777B4

Abstract

Bei der Bearbeitung und Fertigung endodontischer Instrumente werden zur Formgebung Laserbearbeitungstechniken eingesetzt, z. B. ein Laserstrahl-Formabtragungsverfahren, wobei der zu entfernende Teil des Werkstoffs verdampft wird. Es kann ein gepulster Nd:YAG- oder CO2-Laser mit P¶av¶ = 10 W-2 kW eingesetzt werden. Als Werkstoff zur Fertigung der endodontischen Instrumente wird bevorzugt eine superelastische Nickel-Titan-Legierung verwendet.

Description

Anwendungsgebiet

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen endodonti scher Instrumente mittels Einsatz von Laserstrahlen.

Bei einer dentalen Wurzelkanalbehandlung werden zur Aufberei tung des erkrankten Wurzelkanals diverse Instrumente, z. B. kleine Räumer, Bohrer und Feilen, in unterschiedlichsten geometrischen Formen und Ausführungen eingesetzt.

Stand der Technik

Die Herstellung dieser Instrumente ist relativ komplex und derzeit nur durch aufwendige spanabhebende Verfahren möglich. Es wird versucht über Drehen und Schleifen mit speziell definierten Parametern zufriedenstellende Ergebnisse zu erzielen. Eine besonders für den dentalen Gebrauch der Instrumente geeignete Metallegierung aus Nickel- und Titan anteilen findet als Werkstoff hierfür immer breitere Ver wendung. Dem Vorteil der leichteren Anwendung durch den Zahnarzt stehen hier bei spanabhebenden Fertigungsverfahren aufgrund der speziellen Werkstoffeigenschaften besonders große Schwierigkeiten gegenüber. Teilweise ist eine wirtschaftliche Bearbeitung aus zeitlichen und technischen Gründen nur schwer möglich. Auch ist die Qualität der Instrumente durch den Eintrag von Mikrorissen während der Bearbeitung sowohl hinsichtlich der Exaktheit der Schneidkanten und damit der Schärfe als auch der Lebensdauer und Schneidleistung ver mindert. Diese Mikrorisse werden durch die Superelastizität und damit verbundene schlechte Spanbarkeit dieser Nickel- Titan-Legierungen verursacht.

Die Bearbeitung von Metallen und Legierungen mittels Laser ist auf anderen Gebieten der Technik bekannt.

Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, endodontische Instrumente hoher Qualität in wirtschaftlicher Weise aus Nickel-Titan-Legierungen herzustellen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die endodontischen Instrumente durch Laserbearbeitung, z. B. Laserfeinschneiden und Laserstrahl-Formabtrag, hergestellt werden.

Durch Laserstrahl-Formabtrag lassen sich in die Oberflächen der Instrumentenrohlinge z. B. kleine exakte Wendelnuten einbringen. Der Materialabtrag erfolgt durch ein Verdampfen sehr kleiner Werkstoffbereiche mittels eines hochfokus-sierten Nd : YAG-Lasers oder CO₂-Lasers. Der Abtrag wird einerseits durch ein linienartiges Abrastern längs der in der Rohlingsoberfläche herzustellenden Nut erreicht, wobei durch ein mehrmaliges Wiederholen des Vorganges der Abtrag bis zu der gewünschten Tiefe erfolgt. Der Laserstrahl kann dabei radial, sekantial oder in jeder anderen Weise zum Rohling orientiert sein.

Wird die Wendelnut des Instruments durch ein über dem Kreisquerschnitt sekantenartiges schräges Ansetzen des Laserstrahls erzielt, so wird dadurch jeweils das Volumen oberhalb der Sekante während der rotierenden Vorschubbewegung abgetragen.

Die geometrische Form und die Steigung der Wendelnut können durch einen rotierenden Vorschub beliebig gestaltet werden. Durch die Einstellung der Laserfokussierung läßt sich die Feinheit und die laterale Auflösung der gewünschten Strukturen beeinflussen. Vorzugsweise werden die Abtragsraten so niedrig eingestellt, daß der Werkstoff nicht wesentlich thermisch oder mechanisch belastet wird. Die Auswirkungen auf die Werkstoff eigenschaften der Instrumente sind damit vernachlässigbar, so daß die Superelastizität der Nickel-Titan-Legierungen keine Schwierigkeiten bereitet und die innere Struktur nicht durch Mikrorisse geschädigt wird. Vorzugsweise wird daher ein gepulster Nd : YAG- oder CO₂-Lasers mit einer Leistung P_av = 10 W- 2 kW eingesetzt.

Da das verdampfende Material radial vom Rohling weg entweicht, ergeben sich in der Regel leicht konische Wände, wodurch die Formgebung halbrunder Materialabtransportnuten und die Ausbildung gleichmäßiger und exakter Schneidkanten unterstützt wird. Die Freiheit bezüglich der exakten Geometrie und die hohe Qualität durch das vollständige Vermeiden von mechanischen Spannungen sind die Vorteile des Laserverfahrens gegenüber Verfahren der mechanischen Feinbearbeitung bei der Herstellung von Wurzelkanalinstrumenten.

Ausführungsbeispiel

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in einer räumlichen Darstellung die Bearbeitung eines Rohlings mittels eines sekantial orientierten Laserstrahls;

Fig. 2 die Anordnung von Fig. 1 in einer Ansicht radial zum Rohling und senkrecht zum Laserstrahl und

Fig. 3 die Anordnung von Fig. 1 im Schnitt längs der Linie A- A von Fig. 2.

Bei dem in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungs beispiel wird ein stabförmiger Rohling 10 aus einer super elastischen Nickel-Titan-Legierung mittels eines Laserstrahls 12 bearbeitet, wobei eine Wendelnut 14 in der Oberfläche des Rohlings 10 hergestellt wird. Der Laserstrahl 12 ist unter einem Winkel a (Fig. 2) zur Längsachse 16 des Rohlings 10 orientiert, wobei der Winkel a dem Steigungswinkel der Wendelnut 14 entspricht. Der Abstand des Laserstrahls 12 von der Längsachse 16 des Rohlings 10 ist etwas kleiner als der Radius des Rohlings 10.

Der Laserstrahl 12 wird zur Bearbeitung in Richtung des Pfeils 18 vorgeschoben, und gleichzeitig wird der Rohling 10 in Richtung des Pfeils 20 gedreht. Beide Bewegungen sind so aufeinander abgestimmt, daß sich eine der herzustellenden Wendelnut 14 entsprechende Schraubenbewegung des Rohlings 10 gegenüber dem Laserstrahl 12 ergibt. Der Laserstrahl 12 ist auf die Stelle des kleinsten Abstandes von der Längsachse 16 des Rohlings 10 fokussiert, und an dieser Stelle erfolgt durch Verdampfen der Materialabtrag. Die Bearbeitung des Rohlings 10 erfolgt in mehreren Durchgängen, wobei die Breite der Wendelnut 14 durch kleine Längsversetzungen des Laserstrahls 12 gegenüber dem Rohling 10 zwischen aufeinander folgenden Durchgängen gesteuert wird. Die Tiefe der Wendelnut 14 wird durch Verkleinern des Abstandes des Laserstrahls 12 von der Längsachse 16 des Rohlings 10 von Durchgang zu Durchgang gesteuert.

Claims

1. Verfahren zur Bearbeitung und Fertigung endodontischer Instrumente, dadurch gekennzeichnet, daß zur Formgebung Laserbearbeitungstechniken eingesetzt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Laserstrahl-Formabtragsverfahren eingesetzt wird, wobei der zu entfernenden Teil des Werkstoffs verdampft wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein gepulster Nd : YAG- oder CO₂-Laser mit P_av = 10 W- 2 kW eingesetzt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekenn zeichnet, daß der Werkstoff zur Fertigung endodontischer Instrumente eine superelastische Nickel-Titan-Legierung ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Formgebung verwendete Laserbearbeitungstechnik die Nut sekantenförmig abträgt.