DE2804964C3 - Einrichtung zum Herstellen von künstlichen Metall-Keramik-Zahnersatzteilen und Zahnkronen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einem bekannten Verfahren zum Herstellen von künstlichen Zähnen werden auf einer Metallkrone, die durch. Gießen oder Verformen eines Metallbleches hergestellt wurde, deu'.ale P-rrzellanmaterialien in mehreren aufeinanderfolgenden Schichten aufgebracht Nach dem Aufbau des PorzeJhjnkörpers und der Korrektu- seiner Form wird er bei einer bestimmten Temperatur gebrannt. Die Porzellanmaterialien werden im allgemeinen 'in Mischung mit Wasser oder anderen Lösungsmitteln oder Trägerflüssigkeiten verwendet und es ist wichtig, daß Luft, die in den auf der Krone aufgebauten Porzellanmaterialien enthalten ist, während des Aufbauprozesses entfernt wird, da Luft, die im Porzellan verbleibt, beim Brennen das Entstehen von Poren verursachen kann, die die mechanische Festigkeit sowie die Transparenz beeinträchtigen und bewirken, daß sich der Zahnersatz nicht mehr so natürlich anfühlt Es ist ferner vor dem Brennen erforderlich, überschüssige Flüssigkeit aus den aufgebauten Porzellanmaterialien auszutreiben, so daß sie von der Oberfläche mit Gas oder dgl. entfernt werden kann, da die Flüssigkeit die Verdichtung der Porzellanmaterialien verhindern und während der Bearbeitung und des Brennens Deformationen und übermäßigen Schwund verursachen kann.

Man hat bisher die eingeschlossene Luft und Flüssigkeit im allgemeinen dadurch ausgetrieben, daß man den aufgebauten rohen Porzellankörper stieß oder schüttelte, indem man die Krone mit einer Pinzette oder dgl. erfaßte und auf die Pinzette leichte Schläge mit einer Spatel oder dgl. ausübte. Dies Vorgehen erforderte jedoch großes Können und in der Praxis erforderte es sehr viel Zeit und ergab viel Ausschuß,

Aus dem JP-GM 50-8 479 ist ferner bereits eine Vorrichtung bekannt geworden, die ein handliches, zylindrisches, bleistiftförmiges Gehäuse aufweist, das einen Elektromagneten enthält, der mit einem Bearbeitungswerkzeug verbunden ist. Der Elektromagnet wird mit Wechselstrom der Netzfrequenz gespeist und versetzt das Bearbeitungswerkzeug in longitudinal Schwingungen. Das Gehäuse wird in einer Hand gehalten und die Spitze des vibrierenden Bearbeitungswerkzeuges wird in Berührung mit einer Metallkrone gebracht, auf der ein Porzellankörper oder -überzug aufgebaut worden ist und die mit einem entsprechenden Werkzeug, wie einer Pinzette oder Zange in der anderen Hand gehalten wird. Die Verwendung einer solchen Einrichtung stellt zwar einen gewissen Fortschritt gegenüber der als erstes erwähnten Russischen Klopfmethode dar, sie hat jedoch den Nachteil, daß sie erheblich schwerer ist als normale Werkzeuge und ihre Handhabung durch das elektrische Anschlußkabel behindert wird. Die Einrichtung hat sich ferner als ungeeignet erwiesen, den ganzen aufgebauten Körper oder das Gipsmodell, auf dem solche Körper angeordnet sein können, in Schwingungen zu versetzen, da die Schwingungen nur auf denjenigen Teil richtig übertragen werden, der sich in direkter Berührung mit dem vibrierenden Werkzeug befindet. Schließlich wird der aufgebaute Körper durch die mit Netzfrequenz betriebene Einrichtung häufig verformt und die Einrichtung erzeugt auch ein störendes Geräusch.

In der US-PS 32 78 167 ist eine Einrichtung zum Herstellen von künstlichen Zahnersatzteilen und Zahnkronen beschrieben. Ein elektromechanischer Wandler, der mit Netzfrequenz, also mit 50 oder 60 Hz betrieben wird, bringt einen Amboß mit derselben Frequenz zum Schwingen. Die herzustellende Zahnkrone bzw. das herzustellende Zahnersatzteil wird mit dem schwingenden Amboß in Berührung gebracht so daß eine bessere Verdichtung der Porzellanpaste bzw. des Porzellanmaterials erfolgt Durch das Aufsetzen des zu fertigenden Zahnersatzteils auf den mit Netzfrequenz schwingenden Amboß werden die Schwingungen nur auf denjenigen Teil der Zahnkrone richtig übertragen, der sich in direkter Berührung mit dem Amboß befindet Weiterhin ergibt sich durch den mit Netzfrequenz arbeitenden Wandler zwar auch eine Verdichtung, jedoch eine recht grobe und eine Verformung der aufgebauten Schichten. Die Verformung der aufgebauten Schichten bewirkt nicht nur eine geringere mechanische Festigkeit, sondern auch eine Änderung hinsichtlich der Schichtzusammensetzung und damit der Farbe und Klarheit. Durch den mit geringer Frequenz schwingenden Amboß wird die herzustellende Zahnkrone nicht zu Schwingungen angeregt sondern sie erfährt nur periodische Stöße, die zu einer Klassierung oder Abscheidung von Teilchen in der Porzellanmasse führen und dadurch eine ungleichmäßige Teilchengrößenverteilung auftritt. Ein wesentlicher Nachteil der bekannten Einrichtungen besteht weiterhin darin, daß mit der Netzfrequenz, mit der der Amboß schwingt, das Austreiben von Luft oder anderen Gasen aus der Porzellanmasse nur unzureichend möglich ist, auch wenn bei Netzbelfteb mit 50 oder 60Hz ins Ultraschallgebiet reichende Oberwellen auftreten, die jedoch eine relativ geringe Intensität besitzen. Dadurch entstehen beim Brennen der Zahnkronen Poren, die die mechanische Festigkeit beeinträchtigen und zu keiner gleichmäßigen Farbe und Transparenz des Produktes führen,

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum Herstellen von künstlichen Zahnersatzteilen und Zahnkronen auf einer Metallunterlage zu schaffen, die nicht nur Gase und Flüssigkeiten aus der Porzellanmasse optimal austreibt, sondern auch das Absetzen bzw. Verdichten der Porzellanmasse verbessert und/oder beschleunigt, so

daß Zahnersatzteile und Zahnkronen geschaffen werden können, die mechanisch fester sind, eine äußerst feine Textur, eine gleichmäßige Farbe und eine hochgradige Klarheit oder Transparenz aufweisen.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch , das kennzeichnende Merkmal des Anspruches 1 gelöst.

Mit der vorliegenden Erfindung wird durch Ultraschallschwingungen eine Verdichtung ohne die Gefahr einer Verformung der Schichten erreicht und Gase, wie Luft, sowie Flüssigkeiten, optimal aus den Schichten m ausgetrieben und weiterhin das Absetzen und Verdichten der Porzellanmasse erleichtert und beschleunigt Die bessere Verdichtung beruht vermutlich auch auf einer Koagulationswirkung der Ultraschallschwingungen, die eine Klassierung oder Abscheidung der Teilchen in der ι "■ Porzellanmasse verhindern und eine gleichmäßige Teilchengrößenverteilung ergeben. Dies und das wirkungsvolle Austreiben von Luft und Gasen ergibt eine extrem feine Textur, eine gleichmäßige Farbe und eine hochgradige Klarheit des Endproduktes. >o

Vorteilhafterweise schwingt der Ultraschallwandler mit einer Frequenz zwischen 15 und 50 kHz.

Für eine leichte Bedienungsweise steht eier Anlegearm vorzugsweise vom Gehäuse nach oben ab.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der y, Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine etwas vereinfache Schnittansicht eines wesentlichen Teiles einer Einrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; «1

F i g. 2 ein Schaltbild eines Ultraschall- oder Hochfrequenzgenerators für die Einrichtung gemäß Fig. I;

F i g. 3 graphische Darstellung des zeitlichen Verlaufes von Signalen, wie sie im Betrieb der Schaltungsanordnung gemäß F i g. 2 auftreten; »

F i g. 4 ein Schaltbild einer anderen Ausführungsform eines Hoch- oder Ultraschallfrequenzgenerators für eine Einrichtung gemäß Fi g. 1;

Fig.5a und Fig.5b perspektivische Ansichten zweier Ausführungsformen für ein schwingendes Glied der Einrichtung gemäß F i g. 1;

F i g. 6a und 6b geschnittene Seitenansichten zweier Beispiele von künstlichen Zähnen mit einem aufgebauten Porzellan- oder Keramikkörper, und

F i g. 7 graphische Darstellungen des Verlaufes von v, Signalen, auf die bei der Erläuterung einer bevorzugten Betriebsweise für eine Einrichtung gemäß der Erfindung Bezug genommen wird.

In den Zeichnungen sind entsprechende Bauteile jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen. w

Die in F i g. I dargestellte Einrichtung weist ein Gehäuse I auf, in dem sich ein U-förmiger magnetostrukliver Schwinger 2 mit einer Erregungswicklung 3 befindet, die an einen Ultraschallfrequenz- oder Hochfrequenzgenerator 4 angeschlossen ist Zwischen v-, den beiden Schenkeln des aus einem magnetostriktiven, ferromagnetischen Material bestehenden Vibrators 2 ist ein zur Vormagnetisierung dienender Permanentmagnet 5 angeordnet Der Vibrator 2 ist in niner elastischen Haltung 6 aus synthetischem Gummi oder einem m> gleichwertigen elastischen Material gehaltert= Mit der oberen Seite des Schwingers 2 ist eine mitschwingende Grundplatte 7 verbunden, die einen heruntergezogenen Rand mit einem Flansch aufweist, der sich über einen elastischen Abstandshalter 8 am Gehäuse 1 abstützt. Die μ Grundplatte 7 trägt einen hochstehenden Halterungsstab 9, an dessen oberem Ende ein Anlegearm IO angebracht ist. Der Anicgearm 10 ist so geformt, daß es zu Bearbeitungswerrtzeugen paßt, wie noch erläutert werden wird.

Die in Fig.2 dargestellte Ausführungsform des Hochfrequenzgenerators 4 enthält eine konventionelle Vollweggleichrichterbrücke 11 mit Eingangsklemmen 12 und 13, die an eine Wechselspannungsquelle, z. B. das Wechselspannungsnetz anschließbar sind. An die Ausgangsklemmen der Gleichrichterbrücke 11 ist eine Reihenschaltung aus einem Strombegrenzungswiderstand 14 und einem Kondensator 15 angeschlossen. Dem Kondensator 15 ist eine Reihenschaltung aus einem Schalterelement 16 und der Erregungswicklung 3 des Schwingers 2 parallelgeschaltet.

Im Betrieb wird den Eingangsklemmen 12 und 13 eine Wechselspannung von z. B. 50 oder 60 Hz zugeführt, so daß an den Ausgangsklemmen der Gleichrichterbrücke eine gleichgerichtete Spannung auftritt, deren Verlauf in F i g. 3a dargestellt ist. Diese Spannung wird über den Strombegrenzungswiderstand 14 dem Kondensator 15 zugeführt, an dem eine Schwingung entsteht, deren Spannungsverlauf in Fig.3b darstellt isL Das eine begrenzende Wirkung aufweisende Scialterelement 16 bewirkt, dab die am Kondensator entstehenden hochfrequenten Schwingungen die in Fig.3b dargestellte Form haben, die der Erregungswicklung 3 zugeführt werden. Die Schwingungsfrequenz der erregenden Spannung gemäß F i g. 3c kann z. B. zwischen etwa 15 und 50 kHz liegen und ist vorzugsweise wenigstens annähernd gleich der mechanischen Resonanzfrequenz des Schwingers 2. Das Schalterelement 16 kann eine Schaltdiode, z. B. eine Vierschichtdiode, sein.

Eine mehr praxisgerechte Schaltung für den Hochfrequenzgenerator 4 (F i g. 1) ist in F i g. 4 dargestellt. Diese Schaltungsanordnung unterscheidet sich von der gemäß Fig.2 darin, daß die Reihenschaltung aus dem Strombegrenzungswiderstand 14 und dem Kondensator 15 einen weiteren Widerstand 17 enthält und daß der Reihenschaltung aus diesem Widerstand 17 und dem Kondensator 15 die gesteuerte Stromstrecke eines Thyristors 18, eine Diode 19 und eine Reihenschaltung aus der Erregungswicklung 3 und einem Kondensator 20 parallelgeschaltet sind. Dem Kondensator 15 ist eine Reihenschaltung aus einem Schaliereiernent 16 und einem Widerstand 21 parallelgeschaltet, deren Verbindungspunkt mit der Steuerklemme des Thyristors 18 verbunden ist. Die Schaltungsanordnung gemäß Fig.4 liefert wie die gemäß Fig.2 eine Hochfrequenzspannung aus Schwingungsimpulsen, wie sie in Fig.3c dargestellt sind.

Wenn der Hochfrequenzgenerator 4 eingeschaltet wird, schwingt der magnetostriktive Schwinger 2 mit seiner Resonanzfrequf nz, die gleich oder vergleichbar mit -der Frequenz der hochfrequenten Ausgangsschwingung des Generators 4 ist und als »Ultraschallfrequenz« bezeichnet werden kann. Die Schwingung wird durch die Grundplatte 7 auf den Halterungsstab 9 und den Anlegearm 10 übertragen. Wenn eine Metallkrone, auf der Porzellanmaterialien aufgebaut werden, mitteis eines geeigneten Werkzeuges, wie einer Zange oder Pinzette gehalten wird und dieses Werkzeug in die dargestellte Vertiefung oder Mulde des Halterungselementes eingesetzt wird, werden die Schwingungen durch dieses Handwerkszeug und die Metallkrone auf das aufgebrachte f'orzellanrohmaterial übertragen. Hierbei wird das ganze F*orzellanmaterial, das auf die Krone aufgebracht worden ist, gleichzeitig den Ultraschallschwingungen ausgesetzt.

Der Halterungsstab 9 kann gegebenenfalls durch andere, für das Arbeiten geeignete Vorrichtungen ersetzt werden. Zwei Möglichkeiten hierfür sind in den Fig.5a und 5b dargestellt. Diese Vorrichtungen enthalten einen auf der Grundplatte 7 befestigten oder befestigbaren Block 21 und eine an diesem angebrachte Platte 22, die am einen Ende mit einer (Fig. 5a) oder mehreren (5b) Aufnahmeausnehmungen oder Vertiefungen (23) versehen ist.

Fig.6a zeigt die ideale Kontur von vier Porzellanschichten 25, 26, 27 und 28. die auf eine Metallkrane 24 aufgebracht worden sind. Die Krone 24 ist in eine Form gegossen oder aus einem Metallblech geformt. Die erste Schicht 25 ist opak, sie dient da/u, die Metallfarbe der Krone 24 unsichtbar /u machen und wird vor dem Aufbringen der anderen Schichten gebrannt. Die zweite, dritte und vierte Schicht 26, 27 bzw. 28 sind eine körperfarbenc, schneidezahnfarbene und durchschei-

Brennvorganges nacheinander auf die erste Schicht 25 aufgebracht werden. Nachdem die oberen Schichten vollständig aufgebaut sind, wird der ganze Körper unter vorgegebenen Bedingungen gebrannt.

Da die Rohporzellanmatcrialien in Form einer Suspenion vorliegen, neigen sie dazu, heim Aufbau der Schichten hcrabzufließen. Um diese störende (Eigenschaft zu unterdrücken, werden sie Schwingungen ausgesetzt, die Gase, wie Luft und Flüssigkeiten aus den Schichten austreibt und das Absetzen oder Verdichten der Porzellanmasse erleichtert und/oder beschleunigt. Wenn die Verdichtung auf grobe Weise erfolgt, lassen sich die aufgebauten Schichten sowohl an der Oberfläche als auch an den Grenzflächen leicht verformen und die Grenze 29 zwischen den Schichten 26 und 28 neigt in unerwünschter Weise dazu, nach oben zu wandern, wie es in F i g. bb dargestellt ist. Bei den bisher verwendeten, mil Netzfrequenz arbeitenden Schwingungserzeugern erhielt man eine solche grobe Verdichtung und häufig eine Verformung der aufgebauten Schichten. Man hat zwar versucht, dieser Probleme durch Verringerung der .Schwingungsamplitude Herr zu werden, dies hatte jedoch zur Folge, daß praktisch keine Verdichtung mehr möglich war. hin idealer Atilbau. wie er in F i g. 6a dargestellt ist. war daher nur schwer /u erreichen und das Endprodukt ließ häufig nicht nur hinsichtlich der Form zu wünschen übrig, sondern war auch hinsichtlich der Farbe und der mechanischen Festigkeit nicht zufriedenstellend.

Fs wurde gefunden, daß sich eine Verdichtung ohne die Gefahr einer Verformung der Schichten erreichen läßt, wenn man Schwingungen mit Ultraschallfrequenzen verwendet. Bei Verwendung von IJhraschallfrequenzen ergibt sich eine feine und gleichmäßige Verdichtung der aufgebrachten Porzellanmasse. Es ist dadurch ganz wesentlich einfacher, die in Fig. la dargestellte ideale Kontur und Struktur zu erreichen und das Endprodukt hat eine ausgezeichnete Farbe. Klarheit und mechanische Festigkeit.

In den F i g. 7a. b und c sind die Formen von Schwingungen dargestellt, die von einer verschiedenartigen Schwingungen ausgesetzten Metallkrone abgenommen und durch einen Oszillographen v.icdergcgc· ben wurden. F i g. 7a zeigt die Ultraschallschwingungen, wie sie durch die Einrichtung gemäß der Erfindung erzeugt werden, während in Fig. 7b ein .Schwingungsverlauf dargestellt ist, wie er durch einen in bekannter Weise mit Netz.frcquenz. gespeisten Elektromagneten erzeugt wird. In Fig.7c sind Schwingungen dargestellt.

in wie sie sich bei der klassischen Klopfmethode ergeben. Die Diagramme gemäß Fig. 7 zeigen, daü kein wesentlicher Unterschied zwischen den Schwingungen gemäß Fig. 7b und Fig. 7c entstehen, mit der Ausnahme, daß die Stöße bei Fig. 7b gleichmäßiger

^! sind, während ein wesentlicher Unterschied zwischen dem in Fig. 7a dargestellten Fall und den anderen beiden Fällen besteht. Die Hüllkurve der in Fig. 7a dargestellten Schwingungen entspricht zwar der Netz-

" der Schwingungen in F i g. 7b, die Schwingungen gemäß F i g. 7a enthalten jedoch eine ultraschallfreqiiente Trägerfrequenz, die vergleichbar mit der erregenden Hochfrequenz ist und /.. B. 28 kHz betragen kann. Dies bedeutet, daß das bearbeitete Objekt durch die

'· Einrichtung gemäß der Erfindung erheblichen Schwingungen ausgesetzt wird, während beim Stand der Technik nur periodische Stöße zur Einwirkung gelangen. Dir. ist auch offensichllich der Grund für den durch die Erfindung erzielten wesentlichen Fortschritt.

»' Die sich bei Einwirkung der Ultraschallschwingungen ergebende bessere Verdichtung beruht auch auf einer Koagulationswirkung der UltrascHallschwingungen. die eine Klassierung oder Abscheidung der Teilchen verhindern und eine gleichmäßige Teilchengrößenver

'· teilung aufrechterhalten. Das wirkungsvolle Austreiben von Luft und anderen Gasen beruht vermutlich auf Ultraschall-Kavitationscffcktcn. durch die die in den Porzellanrohmassen enthaltene Luft in feinen Blasen gefangen und sofort zur Oberfläche transportiert wird.

··■ Dies läßt sich aus der extrem feinen Textur, der gleichmäßigen Farbe und der hochgradigen Klarheit oder Transparenz des mit der vorliegenden Einrichtung hergestellten gebrannten Produktes schlicUcn. Hei ilen bekannten Verfahren trat eine Trennung von Teilchen

^: verschiedener Größe ein und das bekannte Produkt hatte nach dem Brennen nicht zuletzt aus diesem Grunde eine weniger gleichmäßige Textur, eine beeinträchtigte Farbe und eine geringere mechanische Festigkeit.

·" Die Ultraschallfrcqucnz kann in weiten Grenzen gewählt werden und man kann dabei die Mav : des bearbeiteten Objekts in Betracht ziehen. Die Frequenz beträgt vorzugsweise jedoch mindestens 15 kHz. Als obere Grenze hat sich ein Wert von 50 kHz als geeignet

> · erwiesen.

Anstelle des beschriebenen magnetostriktiven Schwingers oder elektromechanischen Wandlers können auch andere Ultraschallwandler verwendet werden, ζ. B. elektrostriktive Einrichtungen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Herstellen von künstlichen Metall-Keramik-Zahnersatzteilen und Zahnkronen aus einer Metallunterlage, auf die Dentalporzellanmasse aufzubringen ist, mit einem Anlegearm, der mechanisch mit einem Schwingungserzeugenden elektromechanischen Wandler gekoppelt ist, an welchen Anlegearm die Metallunterlage anlegbar ist, bei welcher ferner der Wandler an einer Wechselspannungsquelle liegt, und in einem in Form eines Tischgeräts gestalteten kastenförmigen Gehäuse untergebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß der elektromechanische Wandler ein von einem im Gehäuse untergebrachten Hochfrequenzgenerator (4) erregbarer Ultraschallwandler (2,3) ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ultraschallwandler (2, 3) mit einer Frequenz zwischen 15 und 50 kHz schwingt

3. Einiipfitung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anlegearm (10; 23) oberhalb des Gehäuses angeordnet ist.