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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.
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Orthodontiebehandlungen betreffen
Verschiebungen fehlerhaft positionierter Zähne zu orthodontisch korrekten
Positionen. 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.
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In den vergangenen Jahren wurden
Orthodontievorrichtungen, 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 erreicht als durch mit Bändern verschweißte Klammern
und wird das Problem des mit einer Orthodontiebehandlung oft verbundenen "metallisch" erscheinenden Mundes
vermindert, Manchmal können
direkt mit den Zähnen
verbundene Klammern sich unbeabsichtigt von der Oberfläche der
Zähne lösen, bevor
eine Behandlung abgeschlossen ist. In einigen Fällen versagt die Verbindung
aufgrund relativ großer
auf die Klammer einwirkender Kräfte,
wenn der Patient beispielsweise in ein relativ hartes Nahrungsmittel
beißt oder
wenn ein äußerer Gegenstand
unbeabsichtigt in den Mund gestoßen wird. In anderen Fällen kann eine
Klammer durch übermäßige Kräfte gelöst 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
erzeugt. Die Verbindung kann auch durch die Verwendung einer unangepaßten Klebstoffmenge
oder durch die Verwendung eines ungeeignet ausgewählten oder
ungeeignet ausgehärteten
Klebstoffes versagen.
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Ein vorzeitiges Loslösen der
Orthodontieklammern ist sowohl für
den Kieferorthopäden
als auch für
den Patienten unangenehm. Wenn das Loslösen außerhalb der Praxis des Kieferorthopäden auftritt,
muß der
Patient zur Praxis zurückkehren,
wo der Bogendraht von allen Klammern entfernt wird, woraufhin die
Oberfläche
des Zahnes, dessen Klammer fehlt, gereinigt wird, um das Wiederbefestigen der
Klammer vorzubereiten. 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
getrocknet 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.
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Das Versagen der Verbindungen zwischen Orthodontieklammern
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
zwischen dem Klebstoff und der Zahnoberfläche auftreten. Das Problem
des Versagens der Verbindung zwischen dem Klebstoff und der Basis
der Orthodontieklammern beschäftigt
insbesondere die Hersteller der Klammern, wobei während der
vergangenen Jahre zahlreiche Versuche unternommen wurden, die Klammerbasis
zu verbessern, um die Verbindung der Klammern mit dem Klebstoff
zu verbessern.
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In der
US-4068379 wird
eine Orthodontieklammer mit einer Verbindungsbasis aus einem zu Beginn
getrennten, einem kleinen Drahtsieb ähnlichen Maschen- oder Gittermaterial
beschrieben. 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 Gitterbasis ist jedoch ein wichtiger Faktor der Herstellungskosten
von Orthodontieklammern, weil es bei einem solchen 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.
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In der
US 290040S wird eine Orthodontieklammer mit
einer integrierten maschinell verarbeiteten Verbindungsbasis mit
einem großen
Oberflächenbereich
und Haftstrukturbereichen für
einen Kontakt mit dem Klebstoff beschrieben. In der
US 340523S wird eine Orthodontieklammer
aus Sintermetall-Pulvermaterial beschrieben, wobei eine Reihe von
während
eines Metall-Spritzgießprozesses
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.
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Viele Kieferorthopäden bevorzugen
Klammern mit einer Basis mit vergrößertem Oberflächenbereich
für die
Verbindung und bevorzugen oft eine Basis mit einem Maschenkissenelement,
gehämmerten
Bolzenelementen oder einer anderen Struktur, weil durch solche Haftstrukturbereiche
eine vorgewölbte
bzw. überstehende
Struktur erhalten wird, durch die das Ablösen des Klebstoffs von der
Klammer verhindert wird, wenn der Klebstoff getrocknet ist und einen
harten Zustand erreicht hat.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein
verbessertes Verfahren zum Herstellen einer Orthodontievorrichtung
mit einer strukturierten oder nicht-glatten Verbindungsfläche bereitzustellen
und insbesondere ein Verfahren, durch das eine Vorrichtung mit einer
Verbindungsfläche
mit Haftstrukturbereichen oder Hinterschneidungen hergestellt wird, sowie
eine durch das Verfahren herstellbare Orthodontievorrichtung. Diese
Aufgabe wird durch ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung gemäß den Ansprüchen gelöst.
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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Verfahren zum Herstellen einer Vorform einer Orthodontievorrichtung
mit den Schritten: Bewegen eines Gewebes mit einem strukturierten
Abschnitt zu einem Hohlraum einer Formwerkzeuganordnung für die Vorform der
Orthodontievorrichtung und Einführen
einer Formmasse in den Hohlraum, um eine Vorform der Orthodontievorrichtung
herzustellen. Das Verfahren weist außerdem die Schritte auf: Formen
der Vorform aus der Formmasse im Hohlraum, während ein Abschnitt der Formmasse
mit dem strukturierten Abschnitt des Gewebes in Kontakt steht, und
Zersetzen des strukturierten Abschnitts des Gewebes, um den strukturierten
Abschnitt zu entfernen und dadurch der Vorform eine strukturierte
bzw, texturierte Oberfläche aufzuprägen.
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Durch die Verwendung eines Gewebes
ergeben sich wesentliche Vorteile beim Verfahren zum Herstellen
der Orthodontievorrichtung. Ein Vorteil liegt darin, daß durch den
strukturierten Abschnitt des Gewebes, wenn es bis zu einer 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 wegzutransportieren.
Die Form oder das Muster des strukturierten Gewebeabschnitts kann
so gewählt
werden, daß auf
der Vorform ein Abdruck hergestellt wird, der dem Erscheinungsbildes
einer herkömmlichen
Orthodontieklamer mit einer Maschen- oder Gitterbasis weitgehend ähnlich ist.
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Die Aufgaben, Vorteile und Merkmale
der Erfindung werden nachstehend anhand von Beispielen und mit Bezug
auf die Zeichnungen näher
erläutert. Es
zeigen:
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1 eine
schematische perspektivische Explosionsdarstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens
zum Herstellen einer Orthodontievorrichtung;
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2 eine
umgekehrte perspektivische Ansicht eines bei einer anderen Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Verfahrens
verwendeten Formwerkzeugs;
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3 eine
schematische perspektivische Explosionsansicht einer Formwerkzeuganordnung (einschließlich des
in 2 dargestellten Formwerkzeugs),
die von der in 1 dargestellten
Formwerkzeuganordnung etwas verschieden ist;
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4 eine
Seiten-Querschnittansicht der in 3 dargestellten
Formwerkzeuganordnung im zusammengesetzten Zustand;
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5 eine
reduzierte schematische Draufsicht einer anderen Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Verfahrens
zum Herstellen einer Orthodontievorrichtung; und
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6 eine
Teil-Seiten-Querschnittansicht einer beim in 1 dargestellten Verfahren verwendeten
Stanzstation.
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In 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 Zahnoberfläche, mit
der die Klammer 14 verbunden werden soll, übereinstimmt.
Das Basisformwerkzeug 16 paßt in einen vertikalen Hohlraum,
der ausgebildet wird, wenn die mesialen und distalen Formabschnitte 18 zusammengefügt und dadurch
geschlossen und aneinander anstoßend angeordnet werden. Die
mesialen und distalen Formabschnitte 18 sind in 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 Abschnitte 18 jedoch in einer Ausrichtung
von 180° zueinander
angeordnet und werden, wenn gewünscht,
durch einen Hydraulikkolben und Zylinderanordnungen geradlinig zueinander oder
voneinander weg bewegt, um den vertikalen Hohlraum im Zusammenhang
mit einem Formgebungsprozeß zu öffnen oder
zu schließen.
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Jeder der mesialen und distalen Formabschnitte 18 weist
ein gegenüberliegendes Paar
von Befestigungsansatz-Rillenbildungselementen 24 auf,
die dazu dienen, eine Befestigungsrille bzw. Verbindungsnut unter
den vier Befestigungsansatzabschnitten bzw. Verbindungsflügeln 26 der Klammer-Vorform 14 zu
bilden. Die mesialen und distalen Formabschnitte 18 weisen
außerdem
Wände auf,
die die mesialen und distalen Seiten der Klammer-Vorform 14 sowie
an die Befestigungsnuten angrenzende okklusale und gingivale Abschnitte
bilden.
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Das bukkal-labiale Formwerkzeug 20 weist einen
sich mesiodistal erstreckenden Abschnitt 28 auf, um eine
Bogendrahtrille 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 Paaren
der Befestigungsansatzabschnitte 26 okklusale und gingivale
Positionierungsnuten 34 zu bilden. Die übrigen nach unten zeigenden
Oberflächen
des bukkal-labialen Formwerkzeugs 20 bilden die äußere bukkale
bzw. labiale Oberfläche
der Klammer-Vorform 14. Das Basisformwerkzeug 16 und
das bukkallabiale 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.
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Das Gewebe 12 weist einen
strukturierten Abschnitt auf und ist vorzugsweise vollständig strukturiert
bzw. texturiert, wie in den Zeichnungen dargestellt. Der strukturierte
Abschnitt weist vorzugsweise mehrere beabstandete Öffnungen
auf und ist vortelhafter ein gewebtes Gitter aus einem Polymermaterial,
wie beispielsweise Polypropylen. Das Gitter wird vorzugsweise aus
Fasern mit einem Kreuzmuster mit einer für die Verwendung mit einem
ausgewählten Klebstoff
wirksamen Größe hergestellt.
D.h. das Gitterkreuzmuster sollte eine Größe aufweisen, die einem 80-mesh-Gitter
(Gitterabstand ca. 0.177 mm) entspricht oder kleiner ist.
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Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren werden
die mesialen und distalen Formabschnitte 18 derart zu einer
geschlossenen Position zueinander gebracht, daß der vertikale Formhohlraum
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 horizontal erstreckt.
Durch eine weitere Vorschubbewegung des Basisformwerkzeugs 16 nach
oben wird der obere Abschnitt des Basisformwerkzeugs 16 mit
dem ergriffenen Abschnitt des Gewebes 12 etwas in den unteren
Teil des Formhohlraums bewegt. Die auf das Gewebe 12 ausgeübte Spannung
wird durch den vorstehend erwähnten Computer
gesteuert und etwas vermindert, wenn das Basisformwerkzeug 16 nach
oben bewegt wird, um dem ergriffenen Abschnitt des Gewebes 12 zu
ermöglichen,
zusammen mit dem Basisformwerkzeug 16 in den unteren bzw.
hinteren Teil des Formhohlraums nach oben bewegt zu werden.
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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) vorgewärmt
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
Luftzwischenraum im Formhohlraum beseitigt wird und die Formmasse
zur Vorform 14 geformt wird.
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Wenn die Formmasse im Formhohlraum
zur Vorform 14 geformt wird, steht ein Abschnitt der Formmasse
mit dem oberhalb der oberen Fläche 22 des
Basisformwerkzeugs 16 angeordneten strukturierten Abschnitt
des Gewebes 12 in Kontakt und ist in diesen Abschnitt vorzugsweise
eingebettet. Wenn die Vorform 14 einmal in die ungefähre Form
einer Orthodontieklammer 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.
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Das Gewebe 12 wird daraufhin
entlang seiner Längsrichtung
forwärtsbewegt,
um die Vorform 14 in horizontaler Richtung von der Formwerkzeuganordnung 10 weg
und zu einer Stanzstation zu bewegen, wie in 6 dargestellt. An der Stanzstation wird
die Basis der Vorform 14 durch einen Halter 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 Stempels 37 in 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 verwendet werden kann, da das überschüssige Gewebematerial während der
nachstehend beschriebenen Arbeitsschritte anschließend im Ofen
verdampft.
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Anschließend wird die Vorform 14 mit
dem daran befestigten gestanzten Gewebeabschnitt durch einen Roboterarm
ergriffen und auf einem Entwachsungstablett angeordnet. Wenn eine
ausreichende Anzahl von Vorformen 14 auf dem Tablett angeordnet
ist, wird das Tablett in einem Ofen angeordnet, wo die Vorform 14 mit
ihrem daran befestigten gestanzten 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 Basis der Vorform 14 ein
Haftstrukturabdruck des Gewebes zurückbleibt.
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Die Formmasse wird vorzugsweise aus
rostfreiem Stahlpulver der Serie 300 oder 400 oder
aus rostfreiem Stahlpulver 17-4 PH hergestellt, das mit einem Bindemittel
sowie mit Mitteln zum Verbessern des Fließvermögens gemischt wird, die zum
Herstellen kleiner Sintermetallteile mit schwierig herstellbaren
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.
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Wahlweise werden die thermische Zersetzung
des Gewebes 12 und das Lösen der Vorform 14 in
einer Wasserstoffatmosphäre
durchgeführt,
wo das leicht flüchtige
Polypropylen thermisch zersetzt wird und Methan und andere Kohlenwasserstoffe
bildet. Durch Überwachen
des Methanpegels im Ofen wird eine Anzeige darüber erhalten, in welchem Maße der Lösungsprozeß abgeschlossen
ist, wobei die Vorform 14 aus dem Ofen entfernt werden
kann, sobald der Methanpegel unter einen vorgegebenen Wert absinkt.
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Als Fließmittel für die Sintermetallverarbeitung
werden normalerweise Wachse verwendet, so daß das Metallpulver während des
Formgebungsprozesses leicht in alle Abschnitte der Form fließt. Das Wachs
wird durch langsames Erwärmen
der Vorform über
eine vorgegebene Zeitdauer vor dem Ablösungsprozeß entfernt, um das Wachs zu
verdampfen ohne das Bindemittel zu verdampfen. Das Bindemittel dient
dazu, die Vorform zusammenzuhalten, wenn das Wachs entfernt wird,
und bis der Sinterprozeß abgeschlossen
ist.
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Alternativ wird das Gewebe 12 aus
einem Material hergestellt, das bei einer Temperatur verdampft,
die niedriger ist als die Verdampfungstemperatur des Bindemittels.
Beispielsweise können
sowohl das Gewebe 12 als auch die Mittel zum Verbessern
des Fließvermögens aus
Wachsen mit einer relativ niedrigen Schmelz- oder Erweichungstemperatur
hergestellt 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 abzubrennen, ohne das
Bindemittel abzubrennen.
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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 Hochfrequenzheizvorrichtung erwärmt wird. Das Einführen der
Formmasse, das Schließen,
Pressen und Öffnen
der Formwerkzeuganordnung 10 und die Vorschubbewegung des
Gewebes 12 werden vorzugsweise durch die computergesteuerte
Bewegung der Hydraulikpresse und die Spannung des Gewebes 12 gesteuert,
so daß eine
automatische Verarbeitung erhalten wird.
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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 Orthodontievorrichtungen
hergestellt werden. Die Vorrichtungen werden daraufhin gehämmert bzw.
getrommelt, gereinigt und elektrolytisch poliert. Die Zeit- und
die Temperaturzyklen des Ofens werden ebenfalls durch den Computer
gesteuert.
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Das in den 2 – 4 schematisch dargestellte
erfindungsgemäße Verfahren
zum Herstellen einer Orthodontievorrichtung ist dem in 1 dargestellten Verfahren ähnlich,
außer
daß bei
der in den 2 – 4 dargestellten Ausführungsform
eine andere Formwerkzeuganordnung 110 verwendet wird als
die in 1 dargestellte
Formwerkzeuganordnung 10. Die Formwerkzeuganordnung 110 weist
einen rechteckigen Einsatz 117 und vier verschiebbare Karbidkernzugelemente
auf, die als Befestigungsansatz-Rillenbildungselemente 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.
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Die Formwerkzeuganordnung 110 weist
ein Basisformwerkzeug 116 mit einer oberen Fläche 122 auf,
die der in 1 dargestellten
oberen Fläche 22 ähnlich ist.
Das Basisformwerkzeug 116 weist außerdem seitliche Ausdehnungen 123 auf,
die sich in die okklusale und in die gingivale Richtung erstrecken und
mit der Unterseite der Befestigungsansatz-Rillenbildungselemente 119 in
Kontakt stehen, wenn die Formwerkzeuganordnung 110 geschlossen
ist.
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Die Formwerkzeuganordnung 110 weist
ein bukkal-labiales Formwerkzeug 120 mit einem Paar langgestreckter,
rechteckiger Abschnitte 128 zum Ausbilden einer Bogendrahtrille
und einem Paar gegenüberliegender
Ansätze
132 zum Ausbilden eines 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
kommen, wenn die Formwerkzeuganordnung 110 geschlossen ist. 4 zeigt die Formwerkzeuganordnung 110 in ihrer
geschlossenen Position zum Herstellen einer Vorform.
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Die in 5 gezeigte
Ausführungsform
stellt ein von den vorstehend beschriebenen Verfahren verschiedenes
Verfahren zum Verwenden der Formwerkzeuganordnung 110 zum
Herstellen einer Orthodontievorrichtung dar. In 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 jeweiligen
Kanälen
im Einsatz 117 angeordneten Befestigungsansatz-Rillenbildungselemente 119 nach
innen in den vertikalen Formhohlraum bewegt werden und das Basisformwerkzeug 116 nach
oben zum vertikalen Formhohlraum bewegt wird.
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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 computergesteuerte 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 Innenschneidkante 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 inneren, unteren Kante der vier Befestigungsansatz-Rillenbildungselemente 119 vorbeibewegt
wird. Verbleibende Gewebeabfälle werden
später
durch Druckluft entfernt, wie nachstehend beschrieben wird. Der
Drehtisch 200 wird anschließend weiterbewegt, um den Einsatz 117,
das Basisformwerkzeug 116 und den gestanzten Abschnitt
des Gewebes zur durch "B" bezeichneten Station
zu bewegen.
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An der Station "B" wird
ein abgemessenes Volumen einer Formmasse in den vertikalen Hohlraum
des Einsatzes 117 eingeführt. Daraufhin wird der Tisch 200 weiterbewegt,
um den Einsatz 117 zur durch "C" gekennzeichneten
Station zu bewegen, wo das bukkal-labiale Formwerkzeug 120 in
den vertikalen Hohlraum des Einsatzes 117 herabgesenkt
wird. Der Tisch 200 wird daraufhin weiterbewegt, um die Formwerkzeuganordnung 110,
den gestanzten Gewebeabschnitt und die Formmasse zur in 4 durch "D" gekennzeichneten
Station zu bewegen, woraufhin die Formwerkzeuganordnung auf eine Temperatur
im Bereich von 40°C
bis 200oC erwärmt wird,
um das Fließvermögen der
Formmasse zu verbessern.
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Anschließend wird der Tisch 200 weiterbewegt,
um die Formwerkzeuganordnung zur durch "E" gekennzeichneten
Station zu bewegen, wo das Basisformwerkzeug 116 und das
bukkal-labiale Formwerkzeug 120 mit Stößeln einer Hydraulikpresse
in Eingriff kommen und durch einen ausreichenden Druck durch die
Stößel in einem
exakten Abstand zueinander bewegt werden, um eine Vorform zu formen.
Die Stößel werden
anschließend
zurückgezogen,
wobei die Formwerkzeuge 116 und 120 freigegeben
werden, und die Formwerkzeuganordnung wird durch den Tisch 200 zur
durch "F" gekennzeichneten
Station weiterbewegt, wo das bukkal-labiale Formwerkzeug 120 vom
Formhohlraum 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 gelöst zu werden. Der Tisch 200 wird
dann weiterbewegt, um den Einsatz 117 zur durch "H" gekennzeichneten Station zu bewegen,
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.
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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 verbleibenden 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 Bewegung 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.
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Wenn das Entwachsungstablett 231 mit
den Vorformen beladen 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.
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Obwohl das vorstehende Verfahren
in Verbindung mit Orthodontievorrichtungen aus Sintermetall beschrieben
wurde, ist das Verfahren auch zum Herstellen nicht-metallischer
Orthodontievorrichtungen 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 beispielsweise durch Erwärmen zersetzt wird, sollte die
Temperatur zum Zersetzen des Gewebes niedriger sein als die Temperatur
zum Zersetzen der Formmasse.
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Obwohl durch die vorstehende ausführliche Beschreibung
ein Beispiel eines Verfahrens zum Preßformen einer Orthodontievorrichtung
dargestellt wird, ist das Verfahren auch zum Spritzgießen von Orthodontievorrichtungen
geeignet. Spritzgießen kann
unter Verwendung einer geteilten Gußform durchgeführt werden,
die geöffnet
wird, um Gewebeabschnitte im Formhohlraum anzuordnen.
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Obwohl ein zum Zersetzen des Gewebes, um
einen Haftstrukturbereich in der Vorform übrigzulassen, geeigneter Erwärmungsprozeß beschrieben wurde,
können
andere Verfahren gleichermaßen
vorteilhaft sein. Beispielsweise kann das Gewebe aus einem Material
hergestellt sein, das in Wasser oder in anderen Lösungsmittel
zersetzbar ist, so daß das Gewebematerial
durch Eintauchen der Vorform in das Lösungsmittel gelöst wird,
um den strukturierten Abdruck übrigzulassen.
Bei einem solchen Verfahren muß jedoch
ein Lösungsmittel
ausgewählt
werden, durch das die Vorform nicht nachteilig 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 Bestandteile aufgelöst wird oder seine physikalischen
Eigenschaften ändert
(wie beispielsweise seine Festigkeit).
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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 strukturierten
Abdruck zu beeinflussen.
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Als weitere Alternative kann ein
Teil der Vorform hergestellt werden, bevor diese mit dem strukturierten
Abschnitt des Gewebes in Kontakt kommt. Beispielsweise kann die
Formvorrichtung geschlossen sein, um Befestigungsansätze, Verbindungsflügel, Befestigungsnuten
und/oder -aussparungen zu bilden, und dann durch Absenken des Basisformwerkzeugs
teilweise geöffnet
werden. Daraufhin wird das Gewebe unter den vertikalen Formhohlraum
bewegt, und das Basisformwerkzeug wird wieder angehoben, um das
Gewebe nach Wunsch gegen die teilgeformte Vorform zu drücken.
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In einigen Fällen kann das Gewebe zur gleichen
Zeit zersetzt werden, in der aus der Vorform eine Orthodontievorrichtung
gebildet wird. Beispielsweise kann das Gewebe zur gleichen Zeit
verdampft werden, in der die Vorform zu einer Vorrichtung gesintert
wird. In diesen Fällen
sollten die Ausdrücke "Vorform" und "Vorrichtung" hinsichtlich des
Ver ständnisses
der Patentansprüche
geeigneterweise als äquivalent
betrachtet werden.