DE4443012A1 - Orthodontievorrichtung mit strukturierter Verbindungsfläche und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Orthodontievorrichtungen wie beispielsweise Spangen oder Klammern (Brackets), mit einer strukturierten Oberfläche zum Verbinden der Vorrichtung mit einem Zahn und eine durch ein solches Verfahren erhältliche Orthodontievorrichtung.

Orthodontiebehandlungen betreffen Verschiebungen feh­ lerhaft positionierter Zähne zu orthodontisch korrekten Po­ sitionen. Während der Behandlung werden sehr kleine, als Klammern (Brackets) bekannte Orthodontievorrichtungen mit Vorderzähnen, Eckzähnen oder Prämolaren verbunden, wobei ein Bogendraht in einer Rille (Slot) der Klammern angeordnet wird. Der Bogendraht bildet eine Führungsbahn zum Steuern der Bewegung der Zähne zu gewünschten Positionen für eine orthodontisch korrekte Bißstellung. Typischerweise werden die Enden des Bogendrahtes durch als bukkale Rohre bekannte Vorrichtungen gehalten, die an den Backenzähnen befestigt sind.

In den vergangenen Jahren wurden Orthodontievorrichtun­ gen, wie beispielsweise Klammern oder bukkale Rohre, mit den Zähnen verbunden, indem jede Vorrichtung durch Schweißen oder Hartlöten an einem Band befestigt wurde, das daraufhin so über dem gewünschten Zahn angeordnet wurde, daß es diesen umschließt. In den letzten Jahren war es allgemein üblich, Orthodontieklammern direkt mit der Oberfläche der Zähne zu verbinden. Durch das Weglassen des den Klammern zugeordneten Metallbandes wird ein ästhetischeres Erscheinungsbild er­ reicht als durch mit Bändern verschweißte Klammern und wird das Problem des mit einer Orthodontiebehandlung oft verbun­ denen "metallisch" erscheinenden Mundes vermindert.

Manchmal können direkt mit den Zähnen verbundene Klam­ mern sich unbeabsichtigt von der Oberfläche der Zähne lösen, bevor eine Behandlung abgeschlossen ist. In einigen Fällen versagt die Verbindung aufgrund relativ großer auf die Klam­ mer einwirkender Kräfte, wenn der Patient beispielsweise in ein relativ hartes Nahrungsmittel beißt oder wenn ein äuße­ rer Gegenstand unbeabsichtigt in den Mund gestoßen wird. In anderen Fällen kann eine Klammer durch übermäßige Kräfte ge­ löst werden, die durch den Klammerdraht ausgeübt werden, wenn der Kieferorthopäde beispielsweise beim Versuch, die Zähne zu den gewünschten Positionen zu drängen, eine relativ starke Verbiegung oder Verdrillung des Klammerdrahtes er­ zeugt. Die Verbindung kann auch durch die Verwendung einer unangepaßten Klebstoffmenge oder durch die Verwendung eines ungeeignet ausgewählten oder ungeeignet ausgehärteten Klebstoffes versagen.

Ein vorzeitiges Loslösen der Orthodontieklammern ist sowohl für den Kieferorthopäden als auch für den Patienten unangenehm. Wenn das Loslösen außerhalb der Praxis des Kie­ ferorthopäden auftritt, muß der Patient zur Praxis zurück­ kehren, wo der Bogendraht von allen Klammern entfernt wird, woraufhin die Oberfläche des Zahnes, dessen Klammer fehlt, gereinigt wird, um das Wiederbefestigen der Klammer vorzube­ reiten. Wenn die abgelöste Klammer nicht von altem Klebstoff gereinigt und wiederverwendet werden kann, wird eine neue Klammer zum Befestigen ausgewählt. Anschließend wird die Klammer exakt auf dem Zahn angeordnet und der Klebstoff ge­ trocknet bzw. ausgehärtet, woraufhin der Bogendraht wieder in den Klammerrillen (Slots) angeordnet und an der vorgese­ henen Stelle befestigt wird. Ein solches Verfahren ist zeitaufwendig und erhöht die mit der Orthodontiebehandlung verbundenen Kosten und Arbeitsleistungen.

Das Versagen der Verbindungen zwischen Orthodontieklam­ mern und den Oberflächen der zugeordneten Zähne kann an der Stelle der Grenzfläche zwischen der Klammerbasis und dem Klebstoff, im Klebstoff selbst oder an der Grenzfläche zwi­ schen dem Klebstoff und der Zahnoberfläche auftreten. Das Problem des Versagens der Verbindung zwischen dem Klebstoff und der Basis der Orthodontieklammern beschäftigt insbeson­ dere die Hersteller der Klammern, wobei während der vergan­ genen Jahre zahlreiche Versuche unternommen wurden, die Klammerbasis zu verbessern, um die Verbindung der Klammern mit dem Klebstoff zu verbessern.

In der US-A-4068379 wird eine Orthodontieklammer mit einer Verbindungsbasis aus einem zu Beginn getrennten, einem kleinen Drahtsieb ähnlichen Maschen- oder Gittermaterial be­ schrieben. Wenn die Klammer beim Positionieren der Klammer in den Klebstoff gedrückt wird, fließt der Klebstoff in und um die Öffnungen des Gitters, und verblockt sich mechanisch mit dem Gitter, wenn der Klebstoff ausgehärtet ist. Die Git­ terbasis ist jedoch ein wichtiger Faktor der Herstel­ lungskosten von Orthodontieklammern, weil es bei einem sol­ chen Herstellungsprozeß oft erforderlich ist, das Gitter vorsichtig in eine Form zu schneiden, das Gitter mit dem Klammerkörper auszurichten und anschließend das Gitter durch Hartlöten am Klammerkörper zu befestigen.

Im U.S. Design Patent Nr. 290 040 wird eine Orthodontie­ klammer mit einer integrierten maschinell verarbeiteten Ver­ bindungsbasis mit einem großen Oberflächenbereich und Haft­ strukturbereichen für einen Kontakt mit dem Klebstoff be­ schrieben. Im U.S. Design Patent Nr. 340 523 wird eine Or­ thodontieklammer aus Sintermetall-Pulvermaterial beschrie­ ben, wobei eine Reihe von während eines Metall-Spritzgieß­ prozesses in der Basis ausgebildeten Bolzen oder Stiften während eines nachfolgenden Trommel- bzw. Hämmerprozesses leicht mit der Finne gehämmert werden, um eine Reihe von Haftstrukturbereichen zu bilden.

Viele Kieferorthopäden bevorzugen Klammern mit einer Basis mit vergrößertem Oberflächenbereich für die Verbindung und bevorzugen oft eine Basis mit einem Maschenkissenele­ ment, gehämmerten Bolzenelementen oder einer anderen Struk­ tur, weil durch solche Haftstrukturbereiche eine vorgewölbte bzw. überstehende Struktur erhalten wird, durch die das Ab­ lösen des Klebstoffs von der Klammer verhindert wird, wenn der Klebstoff getrocknet ist und einen harten Zustand er­ reicht hat.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbes­ sertes Verfahren zum Herstellen einer Orthodontievorrichtung mit einer strukturierten oder nicht-glatten Verbindungs­ fläche bereitzustellen und insbesondere ein Verfahren, durch das eine Vorrichtung mit einer Verbindungsfläche mit Haft­ strukturbereichen oder Hinterschneidungen hergestellt wird, sowie eine durch das Verfahren herstellbare Orthodontievor­ richtung. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung gemäß den Ansprüchen gelöst.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Vorform einer Orthodontievorrichtung mit den Schritten: Bewegen eines Gewebes mit einem strukturier­ ten Abschnitt zu einem Hohlraum einer Formwerkzeuganordnung für die Vorform der Orthodontievorrichtung und Einführen ei­ ner Formmasse in den Hohlraum, um eine Vorform der Orthodon­ tievorrichtung herzustellen. Das Verfahren weist außerdem die Schritte auf: Formen der Vorform aus der Formmasse im Hohlraum, während ein Abschnitt der Formmasse mit dem struk­ turierten Abschnitt des Gewebes in Kontakt steht, und Zer­ setzen des strukturierten Abschnitts des Gewebes, um den strukturierten Abschnitt zu entfernen und dadurch der Vorform eine strukturierte bzw. texturierte Oberfläche auf­ zuprägen.

Durch die Verwendung eines Gewebes ergeben sich wesent­ liche Vorteile beim Verfahren zum Herstellen der Orthodontievorrichtung. Ein Vorteil liegt darin, daß durch den strukturierten Abschnitt des Gewebes, wenn es bis zu ei­ ner ausreichenden Tiefe in die Formmasse gedrückt wird, Haftstrukturbereiche bzw. Hinterschneidungen auf der Vorform gebildet werden, wenn der strukturierte Abschnitt entfernt wird. Ein weiterer Vorteil ist, daß das Gewebe wahlweise als Transportvorrichtung dienen kann, um die Vorform zu einem geeigneten Zeitpunkt von der Formwerkzeuganordnung wegzu­ transportieren. Die Form oder das Muster des strukturierten Gewebeabschnitts kann so gewählt werden, daß auf der Vorform ein Abdruck hergestellt wird, der dem Erscheinungsbildes ei­ ner herkömmlichen Orthodontieklammer mit einer Maschen- oder Gitterbasis weitgehend ähnlich ist.

Die Aufgaben, Vorteile und Merkmale der Erfindung wer­ den nachstehend anhand von Beispielen und mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine schematische perspektivische Explosionsdar­ stellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer Orthodontievorrichtung;

Fig. 2 eine umgekehrte perspektivische Ansicht eines bei einer anderen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens verwendeten Formwerkzeugs;

Fig. 3 eine schematische perspektivische Explosionsan­ sicht einer Formwerkzeuganordnung (einschließlich des in Fig. 2 dargestellten Formwerkzeugs), die von der in Fig. 1 dargestellten Formwerkzeuganordnung etwas verschieden ist;

Fig. 4 eine Seiten-Querschnittansicht der in Fig. 3 dargestellten Formwerkzeuganordnung im zusammengesetzten Zu­ stand;

Fig. 5 eine reduzierte schematische Draufsicht einer anderen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer Orthodontievorrichtung; und

Fig. 6 eine Teil-Seiten-Querschnittansicht einer beim in Fig. 1 dargestellten Verfahren verwendeten Stanzstation.

In Fig. 1 ist eine allgemein durch das Bezugszeichen 10 bezeichnete Formwerkzeuganordnung als Explosionsansicht dargestellt und wird in Verbindung mit einem Gewebe 12 zum Herstellen einer Vorform einer Orthodontievorrichtung, wie beispielsweise einer Vorform 14 einer Orthodontieklammer (Bracket), durch ein erfindungsgemäßes Verfahren verwendet. Die Formwerkzeuganordnung 10 weist ein Basisformwerkzeug 16, mesiale und distale Formabschnitte 18 und ein Formwerkzeug 20 für eine bukkale und eine labiale Oberfläche auf. Das Basisformwerkzeug 16 weist eine konvexe obere Fläche 22 mit einem Verbundprofil auf, das mit der Form der Zahnoberflä­ che, mit der die Klammer 14 verbunden werden soll, überein­ stimmt. Das Basisformwerkzeug 16 paßt in einen vertikalen Hohlraum, der ausgebildet wird, wenn die mesialen und dista­ len Formabschnitte 18 zusammengefügt und dadurch geschlossen und aneinander anstoßend angeordnet werden. Die mesialen und distalen Formabschnitte 18 sind in Fig. 1 zu Darstellungszwecken in einer Ausrichtung von 90° zueinander dargestellt, so daß der Inneraum jedes Formabschnitts 18 in der Zeichnung dargestellt wird; in der Praxis sind die Ab­ schnitte 18 jedoch in einer Ausrichtung von 180° zueinander angeordnet und werden, wenn gewünscht, durch einen Hydrau­ likkolben und Zylinderanordnungen geradlinig zueinander oder voneinander weg bewegt, um den vertikalen Hohlraum im Zusam­ menhang mit einem Formgebungsprozeß zu öffnen oder zu schließen.

Jeder der mesialen und distalen Formabschnitte 18 weist ein gegenüberliegendes Paar von Befestigungsansatz-Rillen­ bildungselementen 24 auf, die dazu dienen, eine Befesti­ gungsrille bzw. Verbindungsnut unter den vier Befestigungs­ ansatzabschnitten bzw. Verbindungsflügeln 26 der Klammer- Vorform 14 zu bilden. Die mesialen und distalen Formab­ schnitte 18 weisen außerdem Wände auf, die die mesialen und distalen Seiten der Klammer-Vorform 14 sowie an die Befestigungsnuten angrenzende okklusale und gingivale Ab­ schnitte bilden.

Das bukkal-labiale Formwerkzeug 20 weist einen sich me­ siodistal erstreckenden Abschnitt 28 auf, um eine Bogen­ drahtrille 30 der Klammer-Vorform 14 zu bilden. Außerdem weist das bukkal-labiale Formwerkzeug 20 ein Paar mittig, auf jeder Seite des Abschnitts 28 angeordneter Vorsprünge 32 auf, um auf der Klammer-Vorform 14 zwischen jeweiligen Paa­ ren der Befestigungsansatzabschnitte 26 okklusale und gingi­ vale Positionierungsnuten 34 zu bilden. Die übrigen nach un­ ten zeigenden Oberflächen des bukkal-labialen Formwerkzeugs 20 bilden die äußere bukkale bzw. labiale Oberfläche der Klammer-Vorform 14. Das Basisformwerkzeug 16 und das bukkal­ labiale Formwerkzeug 20 sind mit gegenüberliegenden Kolben einer Hydraulikpresse verbunden, die computergesteuert ist, um sowohl die Verschiebung als auch die Hublänge der Kolben exakt zu steuern.

Das Gewebe 12 weist einen strukturierten Abschnitt auf und ist vorzugsweise vollständig strukturiert bzw. textu­ riert, wie in den Zeichnungen dargestellt. Der strukturierte Abschnitt weist vorzugsweise mehrere beabstandete Öffnungen auf und ist vorteilhafter ein gewebtes Gitter aus einem Poly­ mermaterial, wie beispielsweise Polypropylen. Das Gitter wird vorzugsweise aus Fasern mit einem Kreuzmuster mit einer für die Verwendung mit einem ausgewählten Klebstoff wirksa­ men Größe hergestellt. D.h. das Gitterkreuzmuster sollte eine Größe aufweisen, die einem 80-mesh-Gitter (Gitterabstand ca. 0.177 mm) entspricht oder kleiner ist.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die mesia­ len und distalen Formabschnitte 18 derart zu einer geschlos­ senen Position zueinander gebracht, daß der vertikale Form­ hohlraum gebildet wird. Das Basisformwerkzeug 16 wird durch eine Presse nach oben bewegt und kommt mit dem Gewebe 12 in Kontakt, das sich direkt unter dem vertikalen Hohlraum hori­ zontal erstreckt. Durch eine weitere Vorschubbewegung des Basisformwerkzeugs 16 nach oben wird der obere Abschnitt des Basisformwerkzeugs 16 mit dem ergriffenen Abschnitt des Ge­ webes 12 etwas in den unteren Teil des Formhohlraums bewegt. Die auf das Gewebe 12 ausgeübte Spannung wird durch den vor­ stehend erwähnten Computer gesteuert und etwas vermindert, wenn das Basisformwerkzeug 16 nach oben bewegt wird, um dem ergriffenen Abschnitt des Gewebes 12 zu ermöglichen, zusam­ men mit dem Basisformwerkzeug 16 in den unteren bzw. hinte­ ren Teil des Formhohlraums nach oben bewegt zu werden.

Anschließend wird eine abgemessene Formmasse in den Formhohlraum eingefüllt. Das bukkal-labiale Formwerkzeug 20 wird dann nach unten in den vertikalen Formhohlraum bewegt, und das Basisformwerkzeug 16 wird gegebenenfalls weiter vertikal nach oben bewegt. Falls erwünscht, können die Werkzeuganordnung 10 und die Formmasse (beispielsweise durch einen die Formungsabschnitte 18 umhüllenden Heizmantel) vor­ gewärmt werden, um die Fließeigenschaften der Formmasse zu verbessern. Daraufhin wird auf das Basisformwerkzeug 16 und das bukkal-labiale Formwerkzeug 20 durch die Hydraulikpresse ein ausreichender Druck ausgeübt, so daß ein Luftzwi­ schenraum im Formhohlraum beseitigt wird und die Formmasse zur Vorform 14 geformt wird.

Wenn die Formmasse im Formhohlraum zur Vorform 14 ge­ formt wird, steht ein Abschnitt der Formmasse mit dem ober­ halb der oberen Fläche 22 des Basisformwerkzeugs 16 angeord­ neten strukturierten Abschnitt des Gewebes 12 in Kontakt und ist in diesen Abschnitt vorzugsweise eingebettet. Wenn die Vorform 14 einmal in die ungefähre Form einer Orthodontie­ klammer gepreßt wurde, wird die Formwerkzeuganordnung 10 durch Anheben des bukkal-labialen Formwerkzeugs 20 geöffnet, wobei die mesialen und distalen Formabschnitte 18 horizontal voneinander weg bewegt werden und das Basisformwerkzeug 16 abgesenkt wird, woraufhin die Vorform 14 zurückbleibt und auf dem Gewebe 12 gehalten wird.

Das Gewebe 12 wird daraufhin entlang seiner Längsrich­ tung vorwärtsbewegt, um die Vorform 14 in horizontaler Rich­ tung von der Formwerkzeuganordnung 10 weg und zu einer Stanzstation zu bewegen, wie in Fig. 6 dargestellt. An der Stanzstation wird die Basis der Vorform 14 durch einen Hal­ ter 35 gehalten, während ein Stanzstempel 37 sich über der Vorform 14 herabsenkt, um das Gewebe 12 um den Umfang der Basis der Vorform 14 abzutrennen. Die Schneidkante des Stem­ pels 37 in Fig. 6 ist so aufgebaut, daß sie mit der Form der Vorformbasis eng übereinstimmt. Alternativ kann ein etwas größerer kreisförmiger Stanzstempel (ähnlich einem Dichtungsstanzstempel) verwendet werden, so daß ein einzel­ ner Stanzstempel für mehrere Ausführungen von Vorformen ver­ wendet werden kann, da das überschüssige Gewebematerial wäh­ rend der nachstehend beschriebenen Arbeitsschritte an­ schließend im Ofen verdampft.

Anschließend wird die Vorform 14 mit dem daran befe­ stigten gestanzten Gewebeabschnitt durch einen Roboterarm ergriffen und auf einem Entwachsungstablett angeordnet. Wenn eine ausreichende Anzahl von Vorformen 14 auf dem Ta­ blett angeordnet ist, wird das Tablett in einem Ofen ange­ ordnet, wo die Vorform 14 mit ihrem daran befestigten ge­ stanzten Gewebeabschnitt einer Wärmebehandlung unterzogen wird. Wenn die Temperatur des gestanzten Gewebeabschnitts ansteigt, wird der gestanzte Gewebeabschnitt pyrolitisch in leicht flüchtige Komponenten zersetzt, woraufhin in der Ba­ sis der Vorform 14 ein Haftstrukturabdruck des Gewebes zurückbleibt.

Die Formmasse wird vorzugsweise aus rostfreiem Stahl­ pulver der Serie 300 oder 400 oder aus rostfreiem Stahlpul­ ver 17-4 PH hergestellt, das mit einem Bindemittel sowie mit Mitteln zum Verbessern des Fließvermögens gemischt wird, die zum Herstellen kleiner Sintermetallteile mit schwierig her­ stellbaren Formen vorteilhaft sind. Vorzugsweise wird das Gewebe 12 aus Polypropylen hergestellt, das außerdem eine Hauptkomponente oder Unterlage des Bindemittels ist. Wenn das Gewebe 12 im Ofen verdampft wird, verdampft dabei das Bindemittel ebenfalls (oder verdampft mindestens teilweise), so daß die Vorform 14 für einen Sinterprozeß fertig ist.

Wahlweise werden die thermische Zersetzung des Gewebes 12 und das Lösen der Vorform 14 in einer Wasserstoffatmo­ sphäre durchgeführt, wo das leicht flüchtige Polypropylen thermisch zersetzt wird und Methan und andere Kohlenwasser­ stoffe bildet. Durch Überwachen des Methanpegels im Ofen wird eine Anzeige darüber erhalten, in welchem Maße der Lö­ sungsprozeß abgeschlossen ist, wobei die Vorform 14 aus dem Ofen entfernt werden kann, sobald der Methanpegel unter einen vorgegebenen Wert absinkt.

Als Fließmittel für die Sintermetallverarbeitung werden normalerweise Wachse verwendet, so daß das Metallpulver wäh­ rend des Formgebungsprozesses leicht in alle Abschnitte der Form fließt. Das Wachs wird durch langsames Erwärmen der Vorform über eine vorgegebene Zeitdauer vor dem Ablösungs­ prozeß entfernt, um das Wachs zu verdampfen ohne das Binde­ mittel zu verdampfen. Das Bindemittel dient dazu, die Vorform zusammenzuhalten, wenn das Wachs entfernt wird, und bis der Sinterprozeß abgeschlossen ist.

Alternativ wird das Gewebe 12 aus einem Material herge­ stellt, das bei einer Temperatur verdampft, die niedriger ist als die Verdampfungstemperatur des Bindemittels. Bei­ spielsweise können sowohl das Gewebe 12 als auch die Mittel zum Verbessern des Fließvermögens aus Wachsen mit einer re­ lativ niedrigen Schmelz- oder Erweichungstemperatur herge­ stellt werden, während das Bindemittel eine relativ hohe Schmelz- oder Erweichungstemperatur besitzt. Die Mittel zum Verbessern des Fließvermögens und das Gewebe werden vor dem Ablösungsprozeß durch langsames Erwärmen der Vorform über eine vorgegebene Zeitdauer entfernt, um das Wachs abzubren­ nen, ohne das Bindemittel abzubrennen.

Vorzugsweise wird ein bestimmtes Volumen der Formmasse exakt abgemessen und zu Beginn in die Form eines Sphäroids geformt, um eine bequeme Handhabung zu ermöglichen. Das Sphäroid wird durch ein Rohr oder eine andere Einrichtung zu einem geeigneten Zeitpunkt in den vertikalen Hohlraum des Formwerkzeugs 10 eingeführt. Wahlweise wird das Sphäroid vorgewärmt, indem das Sphäroid durch ein Rohr bewegt wird, das aus Keramikmaterial hergestellt ist und durch eine Hoch­ frequenzheizvorrichtung erwärmt wird. Das Einführen der Formmasse, das Schließen, Pressen und Öffnen der Form­ werkzeuganordnung 10 und die Vorschubbewegung des Gewebes 12 werden vorzugsweise durch die computergesteuerte Bewegung der Hydraulikpresse und die Spannung des Gewebes 12 gesteu­ ert, so daß eine automatische Verarbeitung erhalten wird.

Wenn die Wachse oder andere Mittel zum Verbessern des Fließvermögens, das Bindemittel und der strukturierte Ab­ schnitt des Gewebes 12 verdampft sind, wird die Temperatur im Ofen auf einen höheren Temperaturwert erhöht, bei dem das Metallpulver sintert und aus den Vorformen Orthodon­ tievorrichtungen hergestellt werden. Die Vorrichtungen wer­ den daraufhin gehämmert bzw. getrommelt, gereinigt und elek­ trolytisch poliert. Die Zeit- und die Temperaturzyklen des Ofens werden ebenfalls durch den Computer gesteuert.

Das in den Fig. 2-4 schematisch dargestellte er­ findungsgemäße Verfahren zum Herstellen einer Orthodontie­ vorrichtung ist dem in Fig. 1 dargestellten Verfahren ähn­ lich, außer daß bei der in den Fig. 2-4 dargestellten Ausführungsform eine andere Formwerkzeuganordnung 110 ver­ wendet wird als die in Fig. 1 dargestellte Formwerkzeugan­ ordnung 10. Die Formwerkzeuganordnung 110 weist einen rechteckigen Einsatz 117 und vier verschiebbare Karbidkern­ zugelemente auf, die als Befestigungsansatz-Rillenbildungs­ elemente bzw. Verbindungsflügel-Rillenbildungselemente oder Hinterschneidungsschablonen 119 bezeichnet sind, die durch an gegenüberliegenden Seiten des Einsatzes 117 vorgesehene Kanäle 121 für die Befestigungsansatz-Rillenbildungselemente verschiebbar sind.

Die Formwerkzeuganordnung 110 weist ein Basis­ formwerkzeug 116 mit einer oberen Fläche 122 auf, die der in Fig. 1 dargestellten oberen Fläche 22 ähnlich ist. Das Ba­ sisformwerkzeug 116 weist außerdem seitliche Ausdehnungen 123 auf, die sich in die okklusale und in die gingivale Richtung erstrecken und mit der Unterseite der Befestigungs­ ansatz-Rillenbildungselemente 119 in Kontakt stehen, wenn die Formwerkzeuganordnung 110 geschlossen ist.

Die Formwerkzeuganordnung 110 weist ein bukkal-labiales Formwerkzeug 120 mit einem Paar langgestreckter, rechtecki­ ger Abschnitte 128 zum Ausbilden einer Bogendrahtrille und einem Paar gegenüberliegender Ansätze 132 zum Ausbilden ei­ nes vertikalen Kanals zwischen den Befestigungsansätzen bzw. Verbindungsflügeln der zwillingsförmigen Vorform auf. Das bukkal-labiale Formwerkzeug 120 weist außerdem seitliche Ausdehnungen 125 auf, die mit der oberen Fläche der vier Be­ festigungsansatz-Rillenbildungselemente 119 in Kontakt kom­ men, wenn die Formwerkzeuganordnung 110 geschlossen ist. Fig. 4 zeigt die Formwerkzeuganordnung 110 in ihrer geschlossenen Position zum Herstellen einer Vorform.

Die in Fig. 5 gezeigte Ausführungsform stellt ein von den vorstehend beschriebenen Verfahren verschiedenes Verfah­ ren zum Verwenden der Formwerkzeuganordnung 110 zum Her­ stellen einer Orthodontievorrichtung dar. In Fig. 5 ist ein Drehtisch 200 vorgesehen, und ein Einsatz 117 ist in der Nähe des Umfangs des Tisches 200 angeordnet. Der Einsatz 117 durchläuft der Reihe nach mehrere Stationen und wird zunächst zur durch "A" gekennzeichneten Station bewegt, wo der Drehtisch 200 stoppt, die in Außenabschnitten von jewei­ ligen Kanälen im Einsatz 117 angeordneten Befestigungs­ ansatz-Rillenbildungselemente 119 nach innen in den vertika­ len Formhohlraum bewegt werden und das Basisformwerkzeug 116 nach oben zum vertikalen Formhohlraum bewegt wird.

Wenn das Basisformwerkzeug 116 nach oben bewegt wird, kommt die obere Fläche des Basisformwerkzeugs 116 mit einem Abschnitt eines Gewebes 212 in Kontakt, der durch eine com­ putergesteuerte Schaltvorrichtung 213 vorwärts bewegt wird. Wenn die Aufwärtsbewegung des Basisformwerkzeugs 116 in den Einsatz 117 fortgesetzt wird, kommt eine Umfangskante des Basisformwerkzeugs 116 mit einer rechteckigen Innenschneid­ kante des Einsatzes 117 in Kontakt, so daß ein rechteckiger Abschnitt des Gewebes 212 innerhalb der Schneidkante von den übrigen Abschnitten des Gewebes abgetrennt bzw. ausgestanzt wird. Der Gewebeabschnitt wird daraufhin entlang des Umfangs der oberen Fläche 122 zugerichtet, wenn diese an der inne­ ren, unteren Kante der vier Befestigungsansatz-Rillenbil­ dungselemente 119 vorbeibewegt wird. Verbleibende Gewebeab­ fälle werden später durch Druckluft entfernt, wie nachste­ hend beschrieben wird. Der Drehtisch 200 wird anschließend weiterbewegt, um den Einsatz 117, das Basisformwerkzeug 116 und den gestanzten Abschnitt des Gewebes zur durch "B" be­ zeichneten Station zu bewegen.

An der Station "B" wird ein abgemessenes Volumen einer Formmasse in den vertikalen Hohlraum des Einsatzes 117 ein­ geführt. Daraufhin wird der Tisch 200 weiterbewegt, um den Einsatz 117 zur durch "C" gekennzeichneten Station zu bewe­ gen, wo das bukkal-labiale Formwerkzeug 120 in den vertika­ len Hohlraum des Einsatzes 117 herabgesenkt wird. Der Tisch 200 wird daraufhin weiterbewegt, um die Formwerk­ zeuganordnung 110, den gestanzten Gewebeabschnitt und die Formmasse zur in Fig. 4 durch "D" gekennzeichneten Station zu bewegen, woraufhin die Formwerkzeuganordnung auf eine Temperatur im Bereich von 40°C bis 200°C erwärmt wird, um das Fließvermögen der Formmasse zu verbessern.

Anschließend wird der Tisch 200 weiterbewegt, um die Formwerkzeuganordnung zur durch "E" gekennzeichneten Station zu bewegen, wo das Basisformwerkzeug 116 und das bukkal-la­ biale Formwerkzeug 120 mit Stößeln einer Hydraulikpresse in Eingriff kommen und durch einen ausreichenden Druck durch die Stößel in einem exakten Abstand zueinander bewegt wer­ den, um eine Vorform zu formen. Die Stößel werden anschlie­ ßend zurückgezogen, wobei die Formwerkzeuge 116 und 120 freigegeben werden, und die Formwerkzeuganordnung wird durch den Tisch 200 zur durch "F" gekennzeichneten Station weiter­ bewegt, wo das bukkal-labiale Formwerkzeug 120 vom Formhohl­ raum des Einsatzes 117 hochgehoben wird. Daraufhin bewegt der Tisch 200 die Formwerkzeuganordnung zur durch "G" gekennzeichneten Station, wo die vier Befestigungsansatz- Rillenbildungselemente 119 vom vertikalen Formhohlraum des Einsatzes 117 zurückgezogen werden, ohne vom Einsatz 117 ge­ löst zu werden. Der Tisch 200 wird dann weiterbewegt, um den Einsatz 117 zur durch "H" gekennzeichneten Station zu bewe­ gen, wo das Basisformwerkzeug 116 angehoben wird, um die Vorform durch den Einsatzhohlraum zu bewegen, bis die Vorform über dem Einsatz angeordnet und von diesem gelöst ist.

Daraufhin ergreift ein Roboterarm 215 die Vorform an der Station "H" über dem Einsatz 117 und bewegt die Vorform über einen Bogen von 180 Grad zu einem drehbaren Entwach­ sungstablett 231. Anschließend wird ein Druckluftstrom auf die Werkzeuganordnung 110 gerichtet, durch den jegliche ver­ bleibenden abgetrennten Gewebeabfälle von den seitlichen Ausdehnungen 123 des Basisformwerkzeugs 116 entfernt werden. Das Tablett 231 dreht sich daraufhin schrittweise, um jede Vorform aufzunehmen, so daß die Vorformen auf dem Tablett 231 relativ zu dessen Drehachse an leicht unterschiedlichen Winkelpositionen angeordnet werden. Außerdem wird die Bewe­ gung des Armes 215 zum Mittelpunkt des Entwachsungstabletts 231 oder von dessen Mittelpunkt weg gesteuert, so daß auf dem Tablett ein spiralförmiges Muster von Vorformen gebildet wird, um die Anzahl der auf dem Tablett 231 angeordneten Vorformen zu maximieren.

Wenn das Entwachsungstablett 231 mit den Vorformen be­ laden ist, wird das Tablett 231 in einem Ofen angeordnet, um die Vorformen zu entwachsen, zu lösen und zu sintern. Die erhaltenen Orthodontievorrichtungen weisen eine Basis mit einem Abdruck des gemusterten Gewebes auf.

Obwohl das vorstehende Verfahren in Verbindung mit Or­ thodontievorrichtungen aus Sintermetall beschrieben wurde, ist das Verfahren auch zum Herstellen nicht-metallischer Or­ thodontievorrichtungen aus Materialien wie beispielsweise Keramik oder Kunststoff geeignet, so lange im Schritt zum Zersetzen des strukturierten Gewebeabschnitts die Vorform nicht nachteilig beeinflußt wird. Wenn das Gewebe beispiels­ weise durch Erwärmen zersetzt wird, sollte die Temperatur zum Zersetzen des Gewebes niedriger sein als die Temperatur zum Zersetzen der Formmasse.

Obwohl durch die vorstehende ausführliche Beschreibung ein Beispiel eines Verfahrens zum Preßformen einer Orthodon­ tievorrichtung dargestellt wird, ist das Verfahren auch zum Spritzgießen von Orthodontievorrichtungen geeignet. Spritz­ gießen kann unter Verwendung einer geteilten Gußform durch­ geführt werden, die geöffnet wird, um Gewebeabschnitte im Formhohlraum anzuordnen.

Obwohl ein zum Zersetzen des Gewebes, um einen Haft­ strukturbereich in der Vorform übrigzulassen, geeigneter Erwärmungsprozeß beschrieben wurde, können andere Verfahren gleichermaßen vorteilhaft sein. Beispielsweise kann das Ge­ webe aus einem Material hergestellt sein, das in Wasser oder in anderen Lösungsmittel zersetzbar ist, so daß das Gewebematerial durch Eintauchen der Vorform in das Lösungs­ mittel gelöst wird, um den strukturierten Abdruck übrigzu­ lassen. Bei einem solchen Verfahren muß jedoch ein Lösungs­ mittel ausgewählt werden, durch das die Vorform nicht nach­ teilig beeinflußt wird. Daher sollte der Ausdruck "Zersetzen" nicht auf thermisches Zersetzen beschränkt sein, sondern als ein beliebiger Prozeß betrachtet werden, durch den das Gewebe vollständig oder teilweise in seine Bestand­ teile aufgelöst wird oder seine physikalischen Eigenschaften ändert (wie beispielsweise seine Festigkeit).

Als weitere Alternative muß der Schritt zum Zersetzen des Gewebes nicht durch vollständiges Abbauen oder Zersetzen des Gewebes durchgeführt werden. Beispielsweise kann das Kunststoffgewebe nur auf eine Temperatur erwärmt werden, bei der das Gewebe erweicht wird und leicht in einem Stück von der Basis der Vorform abgezogen werden kann, ohne den struk­ turierten Abdruck zu beeinflussen.

Als weitere Alternative kann ein Teil der Vorform her­ gestellt werden, bevor diese mit dem strukturierten Ab­ schnitt des Gewebes in Kontakt kommt. Beispielsweise kann die Formvorrichtung geschlossen sein, um Befestigungsan­ sätze, Verbindungsflügel, Befestigungsnuten und/oder -aus­ sparungen zu bilden, und dann durch Absenken des Basisform­ werkzeugs teilweise geöffnet werden. Daraufhin wird das Ge­ webe unter den vertikalen Formhohlraum bewegt, und das Ba­ sisformwerkzeug wird wieder angehoben, um das Gewebe nach Wunsch gegen die teilgeformte Vorform zu drücken.

In einigen Fällen kann das Gewebe zur gleichen Zeit zersetzt werden, in der aus der Vorform eine Orthodontievor­ richtung gebildet wird. Beispielsweise kann das Gewebe zur gleichen Zeit verdampft werden, in der die Vorform zu einer Vorrichtung gesintert wird. In diesen Fällen rollten die Ausdrücke "Vorform" und "Vorrichtung" hinsichtlich des Ver­ ständnisses der Patentansprüche geeigneterweise als äquiva­ lent betrachtet werden.

Claims (9)

1. Verfahren zum Herstellen einer Vorform einer Orthodon­ tievorrichtung, mit den Schritten:
Bewegen eines Gewebes mit einem strukturierten Ab­ schnitt zu einem Hohlraum einer Formwerkzeuganordnung für eine Vorform einer Orthodontievorrichtung;
Einführen einer Formmasse in den Hohlraum der Werkzeuganordnung;
Formen der Vorform aus der Formmasse im Hohlraum, während ein Teil der Formmasse mit dem strukturierten Abschnitt des Gewebes in Kontakt steht;
Zersetzen des strukturierten Abschnitts des Gewe­ bes, um den strukturierten Abschnitt zu entfernen, wo­ durch auf der Vorform eine strukturierte Oberfläche ausgebildet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1 mit dem Schritt: Bewegen der Vorform vom Hohlraum weg, bevor der Schritt zum Zerset­ zen des strukturierten Abschnitts des Gewebes durchge­ führt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der struktu­ rierte Abschnitt des Gewebes Öffnungen aufweist und wo­ bei durch den Schritt zum Zersetzen des strukturierten Abschnitts des Gewebes Haftstrukturen oder Hinter­ schneidungen auf der strukturierten Oberfläche der Vorform gebildet werden.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Gewebe ein Gitter aus Polymermaterial ist.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Formmasse ein Bindemittel aufweist und wobei der Schritt zum Zersetzen des strukturierten Gewebeab­ schnitts den Schritt aufweist: Erwärmen der Vorform, um den strukturierten Gewebeabschnitt thermisch zu zerset­ zen und die Vorform zu lösen.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Formmasse ein aushärtendes Polymer aufweist und wo­ bei der Schritt zum Erwärmen der Vorform den Schritt zum Aushärten des Polymers aufweist.

7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche mit den Schritten: Schneiden des Gewebes in mehrere struk­ turierte Abschnitte, die jeweils mit einer zugeordneten Vorform in Kontakt stehen, und Anordnen der geschnitte­ nen Gewebeabschnitte mit den Vorformen für einen Erwär­ mungsprozeß auf einem Tablett.

8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Schritt zum Formen der Vorform den Schritt auf­ weist: teilweises Formen der Vorform, bevor die Form­ masse mit dem strukturierten Abschnitt des Gewebes in Kontakt kommt.

9. Orthodontievorrichtung, erhältlich durch ein Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche.