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Die
Erfindung betrifft ein kieferorthopädisches Element zur
Korrektur der Fehlstellung von Zähnen, mit einem Grundkörper,
der eine Basisfläche zur Fixierung des Grundkörpers
an einem Zahn und mindestens eine Ausnehmung zur Aufnahme eines
Bogendrahtes aufweist, wobei die Ausnehmung zwei einander gegenüberliegende
Innenseiten aufweist und in der Ausnehmung ein Auskleidungsteil angeordnet
ist, das die Ausnehmung zumindest bereichsweise auskleidet und das
den Bogendraht aufnimmt.
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Kieferorthopädische
Elemente können beispielsweise im Rahmen einer kieferorthopädischen Behandlung
zur Korrektur der Fehlstellung eines Zahns zum Einsatz kommen und
zum Beispiel in Form eines Brackets oder eines Bukkal- oder Lingualröhrchens
ausgestaltet sein. Um die Fehlstellung des Zahns zu korrigieren,
ist es bekannt, das kieferorthopädische Element am Zahn
zu befestigen und den Grundkörper mit einer Ausnehmung,
beispielsweise einem Schlitz oder einer zylinderförmigen Öffnung,
auszugestalten, in die ein elastischer Bogendraht eingebracht wird. Über
den Bogendraht können Richtkräfte auf den Zahn
ausgeübt werden, so dass sich dessen Stellung verändert.
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Um
die Richtkräfte vom Bogendraht möglichst optimal
auf den Zahn zu übertragen, wird im deutschen Gebrauchsmuster
DE 296 08 349 U1 vorgeschlagen,
in der Ausnehmung ein Auskleidungsteil anzuordnen, das die Ausnehmung
zumindest bereichsweise auskleidet und das seinerseits einen Schlitz
zur Aufnahme des Bogendrahtes aufnimmt. Dies gibt die Möglichkeit,
für den Grundkörper und das Auskleidungsteil unterschiedliche
Materialien zu verwenden, beispielsweise Materialien mit unterschiedlicher
Scherfestigkeit.
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In
der europäischen Patentschrift
EP 0 624 354 B1 wird vorgeschlagen,
den Grundkörper aus einem Keramikmaterial herzustellen
und für die Auskleidung ein Metall zu verwenden, wobei
die Auskleidung unter Spannung steht und den Grundkörper
unter Druck setzt. Der verhältnismäßig
spröde Grundkörper aus Keramik wird durch das
Auskleidungsteil vorgespannt. Dadurch soll das kieferorthopädische Element
im Gebrauch eine verbesserte Verdrehungsfestigkeit aufweisen.
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Im
US-Patent Nr. 3,504,438 wird
ein kieferorthopädisches Element mit einem Grundkörper
aus einem rostfreien Stahl oder einer Chromlegierung vorgeschlagen,
der mit einem Polymermaterial wie beispielsweise Polytetrafluorethylen
beschichtet ist. Durch den verhältnismäßig
niedrigen Reibungskoeffizienten der Beschichtung soll die Gleitbewegung des
Bogendrahtes verbessert werden.
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Der
Einsatz eines Auskleidungsteiles gibt somit die Möglichkeit,
die Eigenschaften des kieferorthopädischen Elementes zu
verbessern. Es besteht allerdings die Schwierigkeit, das Auskleidungsteil stabil
in der Ausnehmung des Grundkörpers zu verankern.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, ein kieferorthopädisches
Element der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass das
Auskleidungsteil in der Ausnehmung des Grundkörpers stabil
verankert ist.
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Diese
Aufgabe wird bei einem kieferorthopädischen Element der
gattungsgemäßen Art erfindungsgemäß dadurch
gelöst, dass das Auskleidungsteil zwei einander abgewandte
Außenseiten aufweist, die jeweils an einer Innenseite der
Ausnehmung anliegen, wobei an mindestens einer Innenseite zumindest ein
Vorsprung angeordnet ist, der mit der zugeordneten Außenseite
einen formschlüssigen Verbund ausbildet.
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In
die Erfindung fließt der Gedanke mit ein, dass die mechanische
Verankerung des Auskleidungsteiles in der Ausnehmung des Grundkörpers verbessert
werden kann, indem im Grenzbereich zwischen der Ausnehmung und dem
Auskleidungsteil, nämlich an mindestens einer Innenseite
der Ausnehmung und der an der Innenseite anliegenden Außenseite
des Auskleidungsteiles, mit Hilfe von mindestens einem Vorsprung
ein Formschluss ausgebildet wird. Der mindestens eine Vorsprung
kann in eine Vertiefung der zugeordneten Außenseite des
Auskleidungsteiles eintauchen. Die Vertiefung kann vorgefertigt
sein. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass die Außenseite
des Auskleidungsteils aus einem weicheren Material hergestellt ist
als der mindestens eine Vorsprung, so dass der Vorsprung in das
sich plastisch und/oder elastisch verformende Auskleidungsteil eindringen
und dadurch den formschlüssigen Verbund herstellen kann.
Der Formschluss stellt sicher, dass das Auskleidungsteil sowohl
in Längsrichtung des Bogendrahtes als auch quer zum Bogendraht
mechanisch belastet werden kann, ohne dass es sich vom Grundkörper
löst. Der formschlüssige Verbund ermöglicht
somit eine stabile Verankerung des Auskleidungsteils in der Ausnehmung
des Grundkörpers.
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Der
Formschluss zwischen Auskleidungsteil und Grundkörper kann
vorzugsweise dadurch erzielt werden, dass an mindestens einer Innenseite
der Ausnehmung eine Vielzahl mikroskopischer Vorsprünge
angeordnet sind, die eine Retentionsstruktur ausbilden. Derartige
Retentionsstrukturen sind bei kieferorthopädischen Elementen
bereits zur Befestigung an den Zähnen bekannt, indem eine
entsprechende Retentionsstruktur an der Basisfläche angeordnet ist.
Mittels der Retentionsstruktur kann ein mechanischer formschlüssiger
Verbund hergestellt werden, der auf dem Prinzip von Hinterschneidungen
beruht, die in den miteinander zu verbindenden Bereichen hergestellt
werden.
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Die
Retentionsstruktur kann beispielsweise dadurch hergestellt werden,
dass mindestens eine der einander gegenüberliegenden Innenseiten
der Ausnehmung aufgerauht wird, beispielsweise durch Ätzen,
Sand- oder Kugelstrahlen oder durch Ablagern kleinster Teilchen
auf deren Oberfläche. Es kann auch vorgesehen sein, dass
mindestens eine Innenseite der Ausnehmung mit einem Laserstrahl beaufschlagt
wird, der das Material des Grundkörpers im Bereich der
Innenseite aufschmelzt. Durch das Aufschmelzen können auf
einfache Weise kraterartige Vertiefungen erzeugt werden, die eine
Retentionsstruktur ausbilden, mit deren Hilfe zwischen dem Grundkörper
und dem Auskleidungsteil ein formschlüssiger Verbund erzielt
werden kann. Zum Aufschmelzen kann der Laserstrahl im Bereich der
Innenseite zum Beispiel schrittweise bewegt werden, so dass sich
einzelne Einwirkungsbereiche des Laserstrahls ergeben, in denen
der Werkstoff des Grundkörpers jeweils aufgeschmolzen wird.
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Alternativ
oder in Ergänzung zu einer Retentionsstruktur kann an mindestens
einer Innenseite der Ausnehmung zumindest ein makroskopischer Vorsprung
angeordnet sein. Der mindestens eine makroskopische Vorsprung kann
zur Erzielung eines Formschlusses in eine zugeordnete Vertiefung
des Auskleidungsteils eintauchen.
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Der
formschlüssige Verbund zwischen Grundkörper und
Auskleidungsteil mit Hilfe makroskopischer oder mikroskopischer
Vertiefungen ermöglicht vor allem eine hohe mechanische
Stabilität der Verbindung zwischen Grundkörper
und Auskleidungsteil im Hinblick auf axiale Belastungen des Auskleidungsteils,
also Belastungen in Längsrichtung des Bogendrahtes. Zur
Verstärkung der mechanischen Stabilität gegenüber
Belastungen, die senkrecht zum Bogendraht wirken, ist bei einer
besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen,
dass die Ausnehmung einen Boden aufweist und sich in die dem Boden
abgewandte Richtung verjüngt. Die verjüngende
Ausgestaltung der Ausnehmung ermöglicht die Bereitstellung
einer Hinterschneidung, an der das Auskleidungsteil anliegt, so dass
es sich in die dem Boden der Ausnehmung abgewandte Richtung nicht
aus der Ausnehmung herauslösen kann.
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Die
Ausnehmung kann sich in die dem Boden abgewandte Richtung beispielsweise
gleichmäßig verjüngen. Die ermöglicht
eine im Wesentlichen keilförmige Ausgestaltung des Auskleidungsteiles,
so dass sich dieses in der Ausnehmung stabil verankern lässt.
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Es
kann auch vorgesehen sein, dass sich die Ausnehmung in die dem Boden
abgewandte Richtung über mindestens eine Stufe verjüngt.
Dies gibt die Möglichkeit, das Auskleidungsteil an die
Stufen, vorzugsweise formschlüssig, anzulegen und dadurch eine
stabile Verankerung in der Ausnehmung des Grundkörpers
ermöglichen.
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Bei
einer besonders bevorzugten Ausführungsform liegt das Auskleidungsteil
mit einer Oberseite an einer Stufe der Ausnehmung an. Bei einer derartigen
Ausführungsform wird das Auskleidungsteil oberseitig vom
Grundkörper zumindest bereichsweise überdeckt,
so dass das Auskleidungsteil nicht nur an seinen Außenseiten
und einer dem Boden der Ausnehmung zugewandten Unterseite sondern
auch oberseitig am Grundkörper anliegt.
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Die
Herstellung des erfindungsgemäßen kieferorthopädischen
Elementes gestaltet sich bei einer bevorzugten Ausführungsform
besonders einfach, indem der Grundkörper ein erstes und
ein zweites Fügeteil aufweist, die an einer in die Ausnehmung
einmündenden Verbindungsfläche miteinander verbunden
sind, wobei mindestens ein Fügeteil, dem anderen Fügeteil
zugewandt, zumindest einen Vorsprung aufweist und die beiden Fügeteile
das Auskleidungsteil zwischen sich aufnehmen. Bei einer derartigen Ausgestaltung
ist der Grundkörper zweiteilig in Form eines ersten und
eines zweiten Fügeteiles ausgebildet, die in einem ersten
Herstellungsschritt separat hergestellt werden können.
Im zusammengefügten Zustand definieren die beiden Fügeteile
zwischen sich die Ausnehmung des Grundkörpers, und im Bereich
der Ausnehmung kann mindestens eines der zunächst noch
voneinander getrennten Fügeteile mit mindestens einem Vorsprung
versehen werden. In einem nachfolgenden Herstellungsschritt kann
das Auskleidungsteil zwischen den beiden Fügeteilen positioniert
und diese anschließend miteinander verbunden werden. Die
Verbindung der beiden Fügeteile mit dem dazwischen angeordneten
Auskleidungsteil kann unter Druckbeaufschlagung erfolgen, indem die
beiden Fügeteile gegeneinander gepresst werden. Dadurch
kann im Bereich der einander gegenüberliegenden Seiten
der Fügeteile in Höhe der Ausnehmung mittels des
mindestens einen Vorsprungs der erwünschte Formschluss
zwischen dem Auskleidungsteil und dem jeweiligen Fügeteil
erzielt werden, ohne dass zusätzliche Bearbeitungsschritte
erforderlich sind. Es kann dadurch auf kostengünstige Weise eine
sehr stabile mechanische Verbindung zwischen dem Auskleidungsteil
und den Fügeteilen erzielt werden.
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Vorzugsweise
ist an mindestens einem Fügeteil, dem anderen Fügeteil
zugewandt, eine Vielzahl von mikroskopischen Vorsprüngen
angeordnet, die eine Retentionsstruktur ausbilden.
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Die
beiden Fügeteile sind vorzugsweise stoffschlüssig
miteinander verbunden, beispielsweise miteinander verschweißt
oder verklebt.
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Wie
bereits erläutert, ist es von Vorteil, wenn das Auskleidungsteil
zwischen den beiden Fügeteilen verspannt ist, denn dadurch
wird der mechanische Verbund zwischen dem Auskleidungsteil und den
Fügeteilen verstärkt.
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Bei
einer alternativen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
kieferorthopädischen Elementes ist dessen Grundkörper
plastisch verformbar und weist mindestens zwei einander gegenüberliegende Seitenteile
auf, wobei an mindestens einem Seitenteil, dem anderen Seitenteil
zugewandt, zumindest ein Vorsprung angeordnet ist und wobei das
Auskleidungsteil durch plastische Verformung des Grundkörpers
zwischen den beiden Seitenteilen eingepresst ist. Bei einer derartigen
Ausführungsform kann der Grundkörper einteilig
ausgestaltet sein. Zum Einfügen des Auskleidungsteiles
zwischen die beiden Seitenteile wird der Grundkörper plastisch
verformt, beispielsweise dadurch, dass die beiden Seitenteile in
die einander zugewandte Richtung verbogen werden, nachdem zuvor
das Auskleidungsteil zwischen den Seitenteilen positioniert wurde.
Bevor der Grundkörper plastisch verformt wird, wird im
Bereich der Ausnehmung zumindest eine der einander zugewandten Seiten
der Seitenteile mit mindestens einem Vorsprung versehen. Durch das
Einpressen des Auskleidungsteiles zwischen den Seitenteilen des Grundkörpers
kann dann auf einfa che Weise im Bereich des mindestens einen Vorsprungs
der formschlüssige Verbund zwischen Grundkörper
und Auskleidungsteil erzielt werden.
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Vorzugsweise
ist an mindestens einem Seitenteil, dem anderen Seitenteil zugewandt,
eine Vielzahl von mikroskopischen Vorsprüngen angeordnet, die
eine Retentionsstruktur ausbilden.
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Der
Grundkörper kann beispielsweise aus Metall gefertigt sein,
vorzugsweise einer Metalllegierung, insbesondere einer Titanlegierung.
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Das
Auskleidungsteil ist vorzugsweise aus einem Kunststoffmaterial hergestellt.
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Von
besonderem Vorteil ist es, wenn das Auskleidungsteil aus einem thermoplastischen Kunststoffmaterial,
insbesondere aus Polytetrafluorethylen (PTFE) hergestellt ist. Der
Einsatz von PTFE hat den Vorteil, dass beim Gebrauch des kieferorthopädischen
Elementes die Reibungskräfte zwischen dem Bogendraht und
dem Auskleidungsteil sehr gering gehalten werden können.
Dies wiederum hat den Vorteil, dass die vom Bogendraht auf das kieferorthopädische
Element und von diesem auf den Zahn übertragenen Richtkräfte
optimiert werden können.
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Um
ein kieferorthopädisches Element bereitzustellen, dessen
Auskleidungsteil im Grundkörper stabil verankert ist, kann
man an mindestens einer der einander gegenüberliegenden
Innenseiten des Grundkörpers durch physikalische, chemische
oder mechanische additive und/oder subtraktive Bearbeitung min destens
einen Vorsprung erzeugen und anschließend das Auskleidungsteil
zwischen den Innenseiten anordnen und mit den Innenseiten verpressen.
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Wie
bereits erläutert, kann durch die Bereitstellung von zumindest
einem Vorsprung an mindestens einer der einander gegenüberliegenden
Innenseiten auf einfache Weise ein formschlüssiger Verbund
zwischen dem Auskleidungsteil und dem Grundkörper erzielt
werden. Der formschlüssige Verbund ermöglicht
eine stabile Verankerung des Auskleidungsteiles im Grundkörper.
Der mindestens eine Vorsprung kann an nur einer der einander gegenüberliegenden
Innenseiten angeordnet sein, von besonderem Vorteil ist es jedoch,
wenn beide Innenseiten einander zugewandt jeweils zumindest einen
Vorsprung tragen.
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Vorzugsweise
erzeugt man an mindestens einer Innenseite durch physikalische,
chemische oder mechanische additive und/oder subtraktive Bearbeitung
eine Vielzahl von mikroskopischen Vorsprüngen, die eine
Retentionsstruktur ausbilden.
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Von
besonderem Vorteil ist, wenn man das Auskleidungsteil nach dem Verpressen
spanabhebend bearbeitet zur Erzeugung einer Aufnahme, in die der
Bogendraht einsetzbar ist. Wird das Auskleidungsteil zwischen den
Innenseiten angeordnet und mit diesen verpresst, so kann es zunächst
noch in Form eines Halbzeuges, beispielsweise in Form eines Vollprofiles
ausgebildet sein. Es kann nach dem Verpressen spanabhebend bearbeitet
werden, beispielsweise gefräst oder gebohrt werden. Dies
hat nicht nur den Vorteil, dass durch die spanabhebende Bearbeitung
eine Aufnahme im Auskleidungsteil bereitgestellt wird, in die der
Bogendraht eingesetzt werden kann, sondern zusätzlich können
durch die spanabhebende Bearbeitung mechanische Spannungen im Auskleidungsteil abgebaut
werden. Dadurch wird die mechanische Belastung des Auskleidungsteiles
beim Gebrauch des kieferorthopädischen Elementes verringert
und dies wiederum erhöht die Lebensdauer des kieferorthopädischen
Elementes.
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Günstigerweise
stellt man das Auskleidungsteil aus einem Kunststoffmaterial her,
vorzugsweise aus einem thermoplastischen Kunststoffmaterial, beispielsweise
aus Polytetrafluorethylen (PTFE). Wie bereits erläutert,
kann durch ein Auskleidungsteil, das aus einem Polytetrafluorethylen
hergestellt ist, die Reibung zwischen dem Bogendraht und dem Auskleidungsteil
besonders gering gehalten werden.
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Günstigerweise
stellt man den Grundkörper aus zwei Fügeteilen
her, wobei man an mindestens einem Fügeteil, dem anderen
Fügeteil zugewandt, zumindest einen Vorsprung erzeugt und
die Fügeteile miteinander verbindet, wobei sie das Auskleidungsteil
zwischen sich aufnehmen und verpressen. Die Fügeteile können
beispielsweise durch Ablängen von Endlosprofilen erzeugt
werden. An mindestens einem der beiden Fügeteile kann dann,
beispielsweise durch Ätzen, Sand- oder Kugelstrahlen, durch
Ablagern kleinster Teilchen auf dessen Oberfläche oder insbesondere
durch Laserbeaufschlagung mindestens ein Vorsprung erzeugt werden.
Anschließend kann das Auskleidungsteil zwischen den beiden
Fügeteilen angeordnet und danach die beiden Fügeteile miteinander
verbunden werden, wobei sie das Auskleidungsteil verpressen. Durch
den Pressvorgang wird im Bereich des mindestens einen Vorsprungs ein
formschlüssiger Verbund zwischen dem den Vorsprung aufweisenden
Fügeteil und dem Auskleidungsteil erzeugt. Günstig
ist es, wenn an beiden Fügeteilen, bevor sie miteinander
verbunden werden, jeweils mindestens ein Vorsprung erzeugt wird,
so dass das Auskleidungsteil beidseitig über einen formschlüssigen
Verbund mit dem Grundkörper verbunden ist.
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Vorzugsweise
erzeugt man an mindestens einem Fügeteil, dem anderen Fügeteil
zugewandt, eine Vielzahl von mikroskopischen Vorsprüngen,
die eine Retentionsstruktur ausbilden.
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Bei
einer bevorzugten Ausgestaltung verbindet man die beiden Fügeteile
stoffschlüssig miteinander, insbesondere ist es günstig,
die beiden Fügeteile miteinander zu verschweißen
oder zu verkleben.
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Bei
einer alternativen Ausgestaltung stellt man einen plastisch verformbaren
Grundkörper bereit mit mindestens zwei einander gegenüberliegenden
Seitenteilen, wobei man das Auskleidungsteil zwischen den beiden
Seitenteilen positioniert, nachdem man an mindestens einem Seitenteil,
dem anderen Seitenteil zugewandt, zumindest einen Vorsprung erzeugt
hat, und anschließend verformt man den Grundkörper
plastisch, wobei man das Auskleidungsteil zwischen die beiden Seitenteile
einpresst. Eine derartige Herstellung ermöglicht es, den
Grundkörper einteilig auszugestalten. Zum Einfügen
des Auskleidungsteiles zwischen die beiden Seitenteile wird der
Grundkörper plastisch verformt, zum Beispiel verbogen,
wobei das Auskleidungsteil zwischen den Seitenteilen eingepresst
wird. Vor dem Einfügen des Auskleidungsteiles in den Bereich
zwischen den beiden Seitenteilen wird an mindestens einem Seitenteil,
dem anderen Seitenteil zugewandt, mindestens ein Vorsprung beispielsweise
durch Beaufschlagen mit einem Laserstrahl erzeugt. Vorzugsweise
erzeugt man an beiden Seitenteilen jeweils mindestens einen Vorsprung.
Wird das Auskleidungsteil zwischen die Seitenteile eingepresst durch
Verformen des Grundkörpers, so wird im Grenzbereich zwischen
dem Auskleidungsteil und dem mindestens einen Seitenteil, das den
mindestens einen Vorsprung aufweist, ein formschlüssiger
Verbund erzeugt.
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Bevorzugt
positioniert man das Auskleidungsteil zwischen den beiden Seitenteilen,
nachdem man an mindestens einem Seitenteil, dem anderen Seitenteil
zugewandt, eine Vielzahl von mikroskopischen Vorsprüngen
erzeugt hat, die eine Retentionsstruktur ausbilden.
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Um
die mechanische Stabilität des Auskleidungsteils im Grundkörper
zu erhöhen, ist es von Vorteil, wenn man das Auskleidungsteil
in einer Richtung, die einem Boden der Ausnehmung abgewandt ist,
durch einen Hinterschnitt im Grundkörper fixiert. Hierzu
kann man im Grundkörper im Bereich der Ausnehmung mindestens
eine Stufe oder eine Verjüngung vorsehen, so dass das Auskleidungsteil
vom Grundkörper hinterschnitten wird.
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Die
nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren
Erläuterung. Es zeigen:
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1:
eine perspektivische Darstellung einer ersten Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen kieferorthopädischen
Elementes;
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2:
eine Schnittansicht des kieferorthopädischen Elementes
aus 1;
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3:
eine vergrößerte Schnittansicht von Detail A aus 2;
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4:
eine Veranschaulichung des Verfahrens zur Herstellung des kieferorthopädischen
Elementes aus 1;
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5:
eine vergrößerte Schnittansicht von Detail B aus 4;
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6:
eine Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform eines
erfindungsgemäßen kieferorthopädischen
Elementes;
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7:
eine Veranschaulichung des Verfahrens zur Herstellung des kieferorthopädischen
Elementes aus 6;
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8:
eine vergrößerte Schnittansicht von Detail C aus 7;
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9:
eine perspektivische Darstellung einer dritten Ausführungsform
eines kieferorthopädischen Elementes;
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10:
eine Schnittansicht des kieferorthopädischen Elementes
aus 9 und
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11:
eine vergrößerte Schnittansicht von Detail D aus 10.
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In
den 1 bis 5 ist schematisch eine erste
Ausführungsform eines erfindungsgemäßen kieferorthopädischen
Elementes dargestellt in Form eines Brackets 10. Es umfasst
einen Grundkörper 11, der auf seiner Rückseite
eine Basisfläche 12 ausbildet und auf seiner Vorderseite
ein erstes Flügelpaar 14 und ein zweites Flügelpaar 15 trägt.
Die beiden Flügelpaare 14 und 15 weisen
jeweils einen okklusalseitigen Flügel 17 bzw. 18 und
einen gingivalseitigen Flü gel 19 bzw. 20 auf
und sind im Abstand zueinander angeordnet. Die okklusal- und gingivalseitigen Flügel 17, 18, 19 und 20 bilden
jeweils ein Seitenteil, das von einem Basisteil 21 des
Grundkörpers 11 oberseitig absteht. Auf der den
Flügeln 17, 18, 19 und 20 abgewandten
Unterseite weist das Basisteil 21 die Basisfläche 12 auf.
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Das
erste Flügelpaar 14 definiert ebenso wie das zweite
Flügelpaar 15 zwischen dem okklusalseitigen Flügel 17 bzw. 18 und
dem gingivalseitigen Flügel 19 bzw. 20 eine
Ausnehmung 23, in der ein Auskleidungsteil 25 angeordnet
ist. Jede Ausnehmung 23 weist einander zugewandte Innenseiten 27 und 28 auf
sowie einen Boden 29, und das in der jeweiligen Ausnehmung 23 angeordnete
Auskleidungsteil 25 weist zwei einander abgewandte Außenseiten 31, 32 sowie
eine Bodenseite 33 auf. Im Endzustand des Brackets 10,
wie es in den 1 und 2 dargestellt
ist, ist das Auskleidungsteil 25 in Form eines U-Profils
ausgebildet mit zwei Schenkeln 35, 36 und einem
die Schenkel 35, 36 miteinander verbindenden Steg 37.
Der Steg bedeckt den Boden 29 der Ausnehmung 23 und
die Schenkel 35, 36 bilden jeweils eine Außenseite 31 bzw. 32 des
Auskleidungsteils 25 und überdecken einen an den
Boden 29 anschließenden unteren Teilbereich der
Innenseiten 27 bzw. 28. An den von den Schenkeln 35, 36 überdeckten Teilbereich
der Innenseiten 27 und 28 schließt sich über
eine Stufe 39 bzw. 40 ein freier Endbereich 41 bzw. 42 der
Innenseiten 27, 28 an. Mit den freien Endbereichen 41, 42 überdeckt
der Grundkörper 11 die Schenkel 35 und 36 des
Auskleidungsteiles 25.
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Wie
insbesondere aus 3 deutlich wird, weist die Innenseite 27 eine
Retentionsstruktur 44 auf, die sich praktisch über
den gesamten Bereich der Innenseite 27 erstreckt, der vom
Schenkel 35 des Auskleidungsteiles 25 über deckt
wird. Die Retentionsstruktur 44 zeichnet sich durch eine
Vielzahl von mikroskopischen Vorsprüngen 45 aus,
die in durch plastische und/oder elastische Verformung erzeugte komplementäre
Vertiefungen 46 an der Außenseite 31 des
Auskleidungsteiles 25 formschlüssig eintauchen.
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Die
Innenseite 28 weist eine entsprechende Retentionsstruktur 48 auf,
die sich über den gesamten Bereich der Innenseite 28 erstreckt,
der vom Schenkel 36 des Auskleidungsteiles 25 überdeckt
ist. Somit ist das Auskleidungsteil 25 sowohl im Bereich der
Innenseite 27 als auch im Bereich der Innenseite 28 über
einen formschlüssigen Verbund, der durch Vorsprünge 45 und
komplementäre Vertiefungen 46 gebildet ist, mit
dem Grundkörper 11 verbunden.
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Der
Grundkörper 11 ist zweiteilig ausgestaltet und
umfasst ein erstes Fügeteil 51 und ein zweites Fügeteil 52,
die stoffschlüssig miteinander verbunden sind, nämlich
miteinander verschweißt sind. Das erste Fügeteil 51 umfasst
die gingivalseitigen Flügel 19 und 20,
das zweite Fügeteil 52 umfasst die okklusalseitigen
Flügel 17 und 18. An einer Verbindungsfläche 53,
die in die Ausnehmung 23 einmündet, liegen die
beiden Fügeteile 51, 52 aneinander an
und sind miteinander verschweißt. Die beiden Fügeteile 51 und 52 definieren
zwischen sich die Ausnehmungen 23.
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Zur
Herstellung des Brackets 10 werden die Fügeteile 51 und 52 von
Endlosprofilen abgelängt. Anschließend wird an
den Fügeteilen 51 und 52, jeweils dem
anderen Fügeteil zugewandt, im Bereich der Ausnehmungen 23 eine
Retentionsstruktur 44 bzw. 48 erzeugt. Hierzu
werden die Fügeteile 51, 52 mit einem
Laserstrahl beaufschlagt, der schrittweise über die jeweilige
Seite des Fügeteils 51 bzw. 52 bewegt
wird, so dass sich einzelne Einwirkungsbereiche des Laserstrahls
ergeben, in denen das Fügeteil 51 bzw. 52 aufgeschmolzen
wird und Vorsprünge bildet. Alternativ könnten
die Retentionsstrukturen 44, 48 beispielsweise
auch durch Ätzen, Sand- oder Kugelstrahlen oder durch Ablagern
kleinster Teilchen erzeugt werden.
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Die
mit Retentionsstrukturen 44 bzw. 48 versehenen
Fügeteile 51, 52 werden anschließend
miteinander verschweißt, wobei sie zwischen den Flügeln 17 und 19 sowie
zwischen den Flügeln 18 und 20 jeweils
ein Auskleidungsteil 25 zwischen sich aufnehmen, das in
diesem Herstellungsschritt noch ein im Querschnitt ungefähr
quadratisches Profilteil 55 ausbildet. Die beiden Fügeteile 51 und 52 sind
aus Metall gefertigt, wohingegen die Auskleidungsteile 25 aus
einem Kunststoffmaterial, vorzugsweise aus Polytetrafluorethylen
hergestellt sind. Die Auskleidungsteile 25 sind somit weicher
als die Fügeteile 51 und 52, und durch
das Einpressen der Auskleidungsteile 25 in Form der Profilteile 55 zwischen
den Fügeteilen 51 und 52 dringen die
Vorsprünge 45 der Retentionsstrukturen 44 und 48 in
das relativ weiche Kunststoffmaterial der Auskleidungsteile 25 ein,
so dass in diese die Vertiefungen 46 eingeformt werden
und der formschlüssige Verbund zwischen den Auskleidungsteilen 25 und
den Fügeteilen 51 und 52 hergestellt
wird. Das Einpressen der zunächst noch als Profilteile 55 ausgestalteten
Auskleidungsteile 25 erfolgt durch Beaufschlagen der Fügeteile 51 und 52 mit
einander zugewandten Kräften 57, 58.
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Nachdem
die beiden Fügeteile 51, 51 unter Verpressen
der Profilteile 55 miteinander verschweißt wurden,
werden die Profilteile 55 spanabhebend bearbeitet, nämlich
gefräst, so dass die Auskleidungsteile 25 ihre
endgültige, im Querschnitt U-förmige Form erhalten
und einen Schlitz 60 definieren, in den beim Gebrauch des
Brackets 10 der Bogendraht eingesetzt werden kann.
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Die
Herstellung des Brackets 10 gestaltet sich somit verhältnismäßig
einfach, wobei es zwei Ausnehmungen 23 aufweist, die jeweils
von einem Auskleidungsteil 25 ausgekleidet sind. Die Auskleidungsteile 25 sind
aus Polytetrafluorethylen hergestellt. Dies hat den Vorteil, dass
der in den Schlitz 60 eingesetzte Bogendraht, welcher an
sich bekannt ist und deshalb zur Erzielung einer besseren Übersicht in
der Zeichnung nicht dargestellt ist, sehr gut an den Auskleidungsteilen 25 entlanggleiten
kann. Dadurch können Richtkräfte optimal vom Bogendraht über
das Bracket 10 auf einen Zahn übertragen werden,
an den das Bracket 10 mit seiner Basisfläche 12 befestigt
wird.
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In
den 6 bis 8 ist eine zweite Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen kieferorthopädischen
Elementes dargestellt in Form eines Brackets 70, das weitgehend
identisch ausgebildet ist wie das voranstehend unter Bezugnahme
auf die 1 bis 5 erläuterte
Bracket 10. Für identische Bauteile werden daher
in den 6 bis 8 dieselben Bezugszeichen verwendet
wie in den 1 bis 5 und zu
deren Erläuterung wird auf die voranstehenden Ausführungen
Bezug genommen.
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Im
Unterschied zum Bracket 10 ist das Bracket 70 einteilig
ausgebildet, indem das Basisteil 21 einstückig
mit den Flügelpaaren 14 und 15 verbunden
ist. Auch das Bracket 70 bildet im Bereich von jedem Flügelpaar 14 und 15 jeweils
eine Ausnehmung 23, in der ein Auskleidungsteil 25 angeordnet
ist, das die Ausnehmung 23 in einem Teilbereich auskleidet.
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Das
Bracket 70 ist aus einem plastisch verformbaren Material,
vorzugsweise aus einem Metall hergestellt, beispielsweise aus einer
Titanlegierung, wobei der Grundkörper 11 zunächst
eine Ausgestaltung erhält, bei der die Ausnehmungen 23 von
der dem Boden 29 abgewandten Seite her gut zugänglich
sind, indem die einander zugewandten Innenseiten 27, 28 schräg
zueinander ausgerichtet sind. In diesem Zustand wird zumindest in
dem unterhalb der Stufe 39 angeordneten Teilbereich der
Innenseite 27 durch Beaufschlagen mit einem Laser eine
Retentionsstruktur 44 erzeugt, wie dies voranstehend unter Bezugnahme
auf die 1 bis 5 bereits
erläutert wurde. Vorzugsweise wird auch an der Innenseite 28 unterhalb
der Stufe 40 eine entsprechende Retentionsstruktur 48 erzeugt.
Danach wird zwischen die Flügel 17 und 19 sowie
zwischen die Flügel 18 und 20 jeweils
ein Auskleidungsteil 25 eingesetzt, das zunächst
noch in Form eines Profilteiles 55 ausgebildet ist. Anschließend
werden das Basisteil 21 und/oder die Flügel 17 und 19 bzw. 18 und 20 plastisch
verformt, nämlich verbogen, wobei zwischen die Flügel 17, 19 sowie
zwischen die Flügel 18, 20 jeweils ein Profilteil 55 eingepresst
wird unter Ausbildung der endgültigen Form des Brackets 10.
Durch das Einpressen dringen die Vorsprünge 45 der
Retentionsstrukturen 44 und 48 in das relativ
weiche Material der Profilteile 55 ein und bilden dadurch
einen formschlüssigen Verbund aus.
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In
einem weiteren Herstellungsschritt wird in die Profilteile 55 jeweils
ein Schlitz 60 gefräst, so dass die Auskleidungsteile 25 ihre
endgültige Form erhalten. Sie sind dann einerseits durch
den formschlüssigen Verbund an ihren Außenseiten 31 und 32 und
andererseits durch die formschlüssige Anlage ihrer Oberseiten
an die Stufen 39 und 40 mechanisch stabil im Grundkörper 11 gehalten.
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In
den 9, 10 und 11 ist
eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
kieferorthopädischen Elementes dargestellt in Form eines
Brackets 80, das weitgehend identisch ausgebildet und hergestellt
ist wie das voranstehend unter Bezugnahme auf die 6 bis 8 erläuterte
Bracket 70. In den 9, 10 und 11 werden
für identische Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet
wie in den 1 bis 5. Zur Erläuterung wird
diesbezüglich auf die voranstehenden Ausführungen
Bezug genommen.
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Das
Bracket 80 weist ebenso wie das Bracket 70 einen
einteiligen Grundkörper 11 auf mit einem Basisteil 21 und
mit oberseitig von diesem abstehenden Seitenteilen in Form der okklusalseitigen Flügel 17, 18 und
der gingivalseitigen Flügel 19, 10, wobei
jeweils zwischen zwei Flügeln eine Ausnehmung 23 angeordnet
ist. In jede Ausnehmung 23 ist ein Auskleidungsteil 25 eingefügt,
das aus einem Kunststoffmaterial, vorzugsweise aus Polytetrafluorethylen
hergestellt ist. Der Grundkörper 11 des Brackets 80 ist
aus Metall gefertigt und das Einfügen der Auskleidungsteile 25 in
die Ausnehmungen 32 erfolgt wie beim Bracket 70 dadurch,
dass der Grundkörper 11 des Brackets 80 plastisch
verformt wird. Diesbezüglich wird auf die voranstehenden
Erläuterungen verwiesen.
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Im
Gegensatz zum Bracket 70 sind beim Bracket 80 die
Ausnehmungen 23 im Wesentlichen trapezförmig ausgebildet,
indem sie sich in die dem Boden 29 abgewandte Richtung
kontinuierlich verjüngen. Der Abstand der Innenseiten 27, 28 ist
daher im Bereich des Bodens 29 größer
als im Bereich der Oberseite 81 der Auskleidungsteile 25.
Die Ausnehmungen 23 des Brackets 80 bilden somit
jeweils einen Hinterschnitt aus, durch den die Auskleidungsteile 25 bezogen
auf eine vom Boden 29 nach oben abgewandte Richtung fixiert
sind. Die Auskleidungsteile 25 des Brackets 80 kleiden
die Ausnehmungen 23 vollständig aus, das heißt,
die Auskleidungsteile 25 erstrecken sich bis an das freie
Ende der Ausnehmungen 23, die im Gegensatz zu den Ausnehmungen
des Brackets 70 keine Stufe aufweisen.
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Zusätzlich
zum Hinterschnitt, der durch die schräg zueinander ausgerichteten
Innenseiten 27, 28 der Ausnehmungen 23 des
Brackets 80 erzielt wird, sind auch beim Bracket 80 die
Auskleidungsteile 25 über einen formschlüssigen
Verbund mit dem Grundkörper 11 des Brackets 80 verbunden.
Hierzu weisen die Innenseiten 27 und 28 der Ausnehmungen
ebenfalls eine Retentionsstruktur 44 bzw. 48 auf,
wie sie voranstehend bereits erläutert wurde.
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Sowohl
durch das Zusammenfügen der beiden Fügeteile 51, 52,
die zwischen sich die Auskleidungsteile 25 aufnehmen, als
auch durch das plastische Verformen des Grundkörpers 11 der
Brackets 70 und 80 kann auf kostengünstige
Weise ein mechanisch sehr stabiler Verbund zwischen dem Grundkörper 11 und
den Auskleidungsteilen 25 erzielt werden, indem an mindestens
einer Innenseite 27 bzw. 28 der Ausnehmungen 23 eine
Retentionsstruktur 44, 48 erzeugt wird und die
Auskleidungsteile 25 zwischen die Flügel 17, 19 bzw. 18, 20 eingepresst
werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 29608349
U1 [0003]
- - EP 0624354 B1 [0004]
- - US 3504438 [0005]