EP1601304A1 - Verfahren zur herstellung eines zahnersatzteils aus metallischen werkstoffen und rohling hierzu - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines zahnersatzteils aus metallischen werkstoffen und rohling hierzu

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Publication number
EP1601304A1
EP1601304A1 EP04717554A EP04717554A EP1601304A1 EP 1601304 A1 EP1601304 A1 EP 1601304A1 EP 04717554 A EP04717554 A EP 04717554A EP 04717554 A EP04717554 A EP 04717554A EP 1601304 A1 EP1601304 A1 EP 1601304A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
blank
binder
metal
dental
powder mixture
Prior art date
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Ceased
Application number
EP04717554A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Günter SALIGER
Joachim Pfeiffer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sirona Dental Systems GmbH
Original Assignee
Sirona Dental Systems GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sirona Dental Systems GmbH filed Critical Sirona Dental Systems GmbH
Publication of EP1601304A1 publication Critical patent/EP1601304A1/de
Ceased legal-status Critical Current

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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61C—DENTISTRY; APPARATUS OR METHODS FOR ORAL OR DENTAL HYGIENE
    • A61C13/00—Dental prostheses; Making same
    • A61C13/0003—Making bridge-work, inlays, implants or the like
    • A61C13/0022—Blanks or green, unfinished dental restoration parts
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61C—DENTISTRY; APPARATUS OR METHODS FOR ORAL OR DENTAL HYGIENE
    • A61C13/00—Dental prostheses; Making same
    • A61C13/08—Artificial teeth; Making same
    • A61C13/083—Porcelain or ceramic teeth
    • A61C13/0835—Ceramic coating on metallic body
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49567—Dental appliance making
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49567—Dental appliance making
    • Y10T29/49568—Orthodontic device making

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a dental prosthetic item from metallic materials, as well as a blank and a green body and a binder for producing the dental prosthetic item from metal.
  • a large number of metallic alloys are used in dental technology for the manufacture of crowns and bridges. Caps and frameworks or complete restorations are made from these metals using casting processes using the lost shape method. These are then either used directly or, if necessary, veneered with ceramic or plastic.
  • EP 0 214 341 discloses a method for producing a metallic denture, in which a mixture of metal powders with a mixing liquid is prepared to a spreadable mass and is sintered. The metal powder mixture is modeled on a model serving as a firing support and is sintered on the model. Essentially the same technique is described in EP 0 373 380 A2.
  • DE 199 30 564 AI it is known from DE 199 30 564 AI to emboss a ceramic blank from a powdered ceramic raw material, to give this ceramic blank an ablation and / or outside contour by machining by machining and to give the machining ceramic green sheet a high strength Sintered ceramic molding.
  • the ceramic material is selected so that a pressing aid is used which approximately compensates for the expected sintering shrinkage during sintering.
  • DE 199 38 144 AI discloses a method for producing dentures from a presintered blank in a processing machine, in which the blank has a raw breaking strength of 15 to 30 MPa.
  • This blank is processed by milling, grinding or eroding.
  • the green body can be converted into a shrinkage-adapted, enlarged model of the final denture using suitable work measures. This can in particular Sirona Dental Systems GmbH
  • EP 0 630 622 A2 discloses the fundamental problem of processing high-strength ceramic or metallic dental prostheses, a ceramic dental prosthesis in particular being disclosed.
  • ceramic sintered materials have the disadvantage that with a shrinkage of 25%, a comparatively large volume has to be processed by the processing machine.
  • the object of the invention is to provide a tooth replacement part made of metallic materials and to propose a method which changes the material properties of the material in such a way that it can be processed in a machine designed for processing dental ceramics.
  • the invention is based on the knowledge that the grinding of a preliminary stage and the subsequent aftertreatment, eg. B. by sintering with shrinkage, even with a metallic denture leads to the goal.
  • the method for producing dental prosthetic items from metallic materials consists in that a molded from a metal-containing powder mixture Sirona Dental Systems GmbH
  • the invention is based on the fact that it is not the metallic material with its final material properties that is itself processed, but a preliminary stage thereof.
  • This preliminary stage of the material is strengthened by binders that are later removed and / or by pressure or temperature compaction, so that a sufficiently solid blank is provided.
  • the properties of the preliminary stage are set in such a way that the workpieces are precisely shaped and easy to handle, referred to here as blanks.
  • the procedure according to the invention breaks with the notions customary for the production of dentures from metallic materials, according to which either the casting or the machining in an NC machine are used to produce a complex individual shape from metal.
  • the dimensions of the dental prosthesis part which has been designed to the final dimension, are adjusted, taking into account the shape changes to be expected of the metallic material, and an intermediate body is thus constructed.
  • the changes in shape resulting from post-treatment of the machined blank are subject to physical laws, which can be described by modeling, or they result from aspects of the technology used for post-treatment. With the help of a computer program it is possible to Sirona Dental Systems GmbH
  • the aftertreatment can include pressure and / or heat treatment.
  • a sintering process at high temperatures is particularly suitable.
  • a binder contained in the metal-containing powder mixture of the blank is at least partially removed.
  • the metal-containing powder mixture can be a single- or multi-modal mixture of metal powders, optionally with the addition of a binder. Alloys or metals, such as AuPt, AuPdAg, PdAg, AuPd, NiCr, CoCr, Pd and Ti, which are known in the art as suitable in the prior art, are particularly suitable as materials.
  • the blank is machined to produce the Intermediate body by grinding or milling in a grinding and / or milling machine suitable for processing dental ceramics.
  • Another object of the invention is a blank for the production of dental prosthetic items from metallic materials.
  • the blank consists of a metal-containing powder mixture.
  • the metal-containing powder mixture comprises metal powder of one or more particle sizes and / or shapes, the blank preferably having a strength greater than 40 MPa (40-10 6 N / m 2 ).
  • the strength is advantageously significantly lower than the final strength of the finished denture part.
  • the metal-containing powder mixture is advantageously compacted in the blank, so that the blank is sufficiently strong to withstand the forces during processing
  • the powder mixture forming the blank can consist of a mixture containing various metals and the composition of the mixture in the blank can be location-dependent.
  • the edge areas of the blank can be designed such that a lower final strength is achieved than in the central areas of the blank. This can be advantageous if different tasks have to be performed at the same time, such as resistance to chewing pressure and favorable abrasion behavior, strength and a tight bond with the dentin.
  • the blank consists of a metal-containing powder mixture with a binder, the proportion of which is dimensioned such that the powder mixture can be shaped with a binder.
  • the binder can be in the form of powder.
  • the proportion of binder present in the blank is advantageously greater than 20% by volume and is at most 50% by volume.
  • the blank is formed from a compacted metal-containing powder mixture and Sirona Dental Systems GmbH
  • the binder is present in a proportion of less than 20% by volume, preferably less than 0.5% by volume.
  • the proportion of the binder may have been reduced by partially detaching it from an originally higher proportion.
  • the compacting may also make it possible to completely dispense with an additional binder.
  • the blank can contain surface elements on which a fit to other bodies can be produced. These surface elements do not have to be machined to produce an intermediate body.
  • Another object of the invention is an intermediate body for producing a tooth replacement part, which is produced by machining a blank described above.
  • the intermediate body differs from the dental prosthetic item to be produced by the amount of the dimensional change to be expected in the thermal finishing and advantageously has a strength (0.2% yield strength) higher than 40 MPa (40-10 6 N / m 2 ).
  • the strength is advantageously significantly lower than the final strength of the finished dental prosthetic item.
  • Yet another object of the invention is a tooth replacement part made of metal, which has sintered metal particles and whose strength (0.2% proof stress) is higher than 100 MPa (100 -10 6 N / m 2 ).
  • the denture part advantageously has a residual binder content of less than 0.1%, preferably it no longer contains any binder.
  • Both the blank and the denture part or the intermediate part can have a material as a binder that evaporates when heated to temperatures above 100 ° C.
  • Yet another object of the invention is a binder for a blank, tooth replacement part or an intermediate part made of metal, which is made of at least 90% organic materials, for example wax or synthetic resin, with a volatilization point at a temperature above 100 ° C. and below 600 ° C. having.
  • Yet another object of the invention is a method for producing a blank containing metallic materials.
  • a metal-containing powder mixture is formed into a blank and solidified.
  • the powder mixture of metal and binder can be compressed by means of pressure and / or heat treatment.
  • a binder can be added to the metal-containing powder mixture before the blank is created, in order to enable the blank to be shaped by injection molding, extrusion or extrusion.
  • the binder is advantageously removed before the blank is processed.
  • the blanks can be compacted by means of pressure and / or temperature even during or after the removal of the binder.
  • the proportion of the binder in the total mixture is advantageously between 20 and 50 percent by volume (vol%).
  • the location-dependent composition of the batch is preferably produced into a blank from a gradient material by layer pressing, sedimentation or spraying.
  • the location-dependent composition of the batch in the blank can also only be obtained through further process steps, such as chemical bonding or the diffusion of additives.
  • Another object of the invention is a metal-containing powder mixture for the production of a blank for the production of dental prosthetic items.
  • Metallic materials with a proportion of at least 50% by volume are provided in the powder mixture.
  • Fig. 2 shows a blank
  • Fig. 3 shows an intermediate body
  • Fig. 4 is a tooth replacement part.
  • a blank which consists of metal powders of single or multi-modal particle sizes and / or shapes. These powders are e.g. B. produced by atomization or chemical deposition. One-modal particle sizes are understood to mean the particles of a size distribution, whereas multimodal particle sizes have particles of different size distributions.
  • the blank can be produced from these powders by pressure or temperature compacting. When the powders are mixed with binder, they can be converted into blanks by injection molding, extrusion, extrusion or other molding processes. Then the binary Sirona Dental Systems GmbH
  • the creation of a dental prosthesis is based on the patient's actual situation.
  • the area to be supplied is scanned in its topographical shape after the preparation has been made. This can be done, for example, directly in the patient's mouth using a measurement camera, or it can be done indirectly with the help of a positive or negative impression of this area.
  • the workpieces are then modeled using known methods. This is usually done via Sirona Dental Systems GmbH
  • any binder that is still present is driven out and the intermediate part is brought to the desired final properties of the dental prosthetic item by post-treatment (e.g. by sintering).
  • post-treatment e.g. by sintering
  • the manner in which the shape changes is already taken into account on the basis of the model, so that the tooth replacement part reaches the desired final shape precisely.
  • the blank 1 shown in FIG. 2 is fastened on a holder 2, which is used for receiving in the chuck of a grinding or milling machine suitable for processing dental ceramics.
  • the outer dimensions of the blank 1 are dimensioned such that an intermediate part 3 to be produced from the blank lies completely within the blank.
  • the blank has such strength Sirona Dental Systems GmbH
  • the blank 1 contains a preformed surface element 4, on which a fit to other bodies can be produced.
  • This surface element 4 does not have to be machined, but corresponds to the end geometry.
  • a mating surface 5 is indicated in the intermediate body 3, which must be produced completely by machining.
  • FIG. 3 shows the intermediate part worked out from the blank 1 from FIG. 2.
  • the surface element 4 and the recess 5 can be seen here.
  • This intermediate body 3 has an oversize compared to the final dimensions, which corresponds to the shrinkage parameters of a change in dimension to be expected in the aftertreatment. This also applies to the prefabricated surface element 4.
  • FIG. 4 shows a dental prosthetic item 6 which has been produced from the intermediate body 3 from FIG. 3 and has the final material properties.
  • the dental prosthetic item 6 also has the final geometric dimensions, which have resulted from the intermediate body, for example, during a thermal aftertreatment by shrinking.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Zahnersatzteils aus metallischen Werkstoffen sowie einen Rohling und einen Zwischenkörper und einen Binder zur Herstellung des Zahnersatzteils. Das Verfahren besteht darin, dass ein aus einer metallhaltigen Pulvermischung geformter und verfestigter Rohling bereitgestellt wird, dass der Rohling zu einem Zwischenkörper bearbeitet wird und dass in einem dritten Schritt eine Nachbehandlung des Zwischenkörper erfolgt, mit der die gewünschten Materialeigenschaften des Zahnersatzteils erreicht werden.

Description

Sirona Dental Systems GmbH
- 1 - Beschreibung
Verfahren zur Herstellung eines Zahnersatzteils aus metallischen Werkstoffen und Rohling hierzu
Technisches Gebiet Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Zahnersatzteils aus metallischen Werkstoffen sowie einen Rohling und einen Grünling und einen Binder zur Herstellung des Zahnersatzteils aus Metall.
Die Vorteile von metallischen Grundgerüsten für Zahnersatz- teile sind im Vergleich zu Keramik seine höhere Duktilität und seine geringere Empfindlichkeit gegen Zugspannungen. Dieser Umstand wird dazu genutzt, eine filigranere Gestaltung der Zahnersatzteile bei gleichzeitig reduzierten Wandstärken zu realisieren. Es können außerdem einfachere,, wenig handwerkliches Geschick erfordernde Formen und Arten für die Präparation zugelassen werden. Zudem können derartige Zahnersatzteile mit Zementen im Zahn festgesetzt werden. Deren Handhabung erscheint in den Augen der Zahnärzte im Vergleich zu der Klebetechnik einfacher und robuster. Stand der Technik
In der Zahntechnik werden für die Herstellung von Kronen und Brücken eine Vielzahl metallischer Legierungen verwendet. Aus diesen Metallen werden mit Hilfe von Gußverfahren nach der Methode der verlorenen Form Kappen und Gerüste bzw. komplette Restaurationen hergestellt. Diese werden dann entweder direkt eingesetzt oder gegebenenfalls noch mit Keramik oder Kunststoff verblendet.
Neben diesem traditionellen Verfahren ist bekannt, dass solche Legierungen auch mit CAD/CAM Maschinen bearbeitet werden können. Die materialtechnischen Eigenschaften dieser Sirona Dental Systems GmbH
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Legierungen stellen jedoch an solche Bearbeitungsmaschinen beachtliche Anforderungen bezüglich der Steifigkeit, der Antriebe und der Werkzeuge. In ihrer Gesamtheit führen diese Anforderungen zu einer Maschine, die in Größe und Preis üblichen CNC-Maschine nahe kommt und die nur von wenigen zahntechnischen Labors und Zahnärzten zu finanzieren ist.
Aus der EP 0 214 341 ist ein Verfahren zur Herstellung eines metallischen Zahnersatzes bekannt, bei welchem ein Gemisch von Metallpulvern mit einer Anmischflüssigkeit zu ei- ner aufstreichbaren Masse aufbereitet wird und gesintert wird. Das Metallpulvergemisch ist dabei auf einem als Brennträger dienenden Modell modelliert und wird auf dem Modell gesintert. Im wesentlichen die selbe Technik ist in der EP 0 373 380 A2 beschrieben. Im Bereich der Dentalkeramik ist es aus der DE 199 30 564 AI bekannt, aus einem pulverförmigen Keramik-Rohmaterial einen Keramikrohling zu prägen, diesen Keramikrohling mittels abtragender Verfahren durch Bearbeiten eine Innenkontur und/oder Außenkontur zu geben und den bearbeitenden Ke- ramikgrünling zu einem hochfesten Keramik-Formteil zu sintern. Das keramische Material wird dabei so gewählt, dass ein Presshilfsmittel verwendet wird, welches beim Sintern den zu erwartenden Sinterschrumpf annähernd ausgleicht.
Aus der DE 199 38 144 AI ist ein Verfahren zur Herstellung von Zahnersatz aus einem vorgesinterten Rohling in einer Bearbeitungsmaschine bekannt, bei welcher der Rohling eine Rohbruchfestigkeit von 15 bis 30 MPa aufweist. Dieser Rohling wird fräsend, schleifend oder erodierend bearbeitet. Der Grünling kann dabei durch geeignete Arbeitsmaßnahmen in ein schwindungsangepaßtes, vergrößertes Modell des endgültigen Zahnersatzes umgearbeitet werden. Dies kann insbeson- Sirona Dental Systems GmbH
- 3 - dere durch den Einsatz eines CAD/CAM-Verfahrens erfolgen. Anschließend wird er durch Sintern auf seine Enddimensionen gebracht.
Ein anderer Weg ist in der DE 199 01 643 AI aufgezeigt, bei dem aus einem sinterfähigen Pulver schichtweise ein Formkörper aufgebaut wird, indem jede Schicht des Pulvers einer zum lokalen Sintern führenden Energie eines Laserstrahls ausgesetzt wird.
Aus der EP 0 630 622 A2 ist das grundsätzliche Problem der Bearbeitung von hochfesten keramischen oder metallischen Zahnersatzteilen bekannt, wobei insbesondere eine keramische Dentalprothese offenbart wird.
Allgemein haben keramische Sinterwerkstoffe den Nachteil, dass bei einem Schrumpf von 25% ein vergleichsweise großes Volumen von der Bearbeitungsmaschine bearbeitet werden muss.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Zahnersatzteil aus metallischen Werkstoffen bereit zu stellen und ein Verfahren vorzuschlagen, welches die Materialeigenschaften des Werkstoffs derart verändert, dass er in einer auf das Bearbeiten von Dentalkeramik ausgelegten Maschine bearbeitbar wird.
Darstellung der Erfindung
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass das Beschlei- fen einer Vorstufe und die sich daran anschließende Nachbehandlung, z. B. durch Sintern unter Schrumpfung, auch bei einem metallischen Zahnersatz zum Ziel führt.
Gemäß der Erfindung besteht das Verfahren zur Herstellung von Zahnersatzteilen aus metallischen Werkstoffen darin, dass ein aus einer metallhaltigen Pulvermischung geformter Sirona Dental Systems GmbH
- 4 - und verfestigter Rohling bereitgestellt wird, dass der Rohling zu einem Zwischenkörper bearbeitet wird und dass in einem dritten Schritt eine Nachbehandlung des Zwischenkörpers erfolgt, mit der die gewünschten Materialeigenschaften des Zahnersatzteils erreicht werden.
Die Erfindung geht davon aus, dass nicht der metallische Werkstoff mit seinen endgültigen Materialeigenschaften selbst bearbeitet wird, sondern eine Vorstufe davon. Diese Vorstufe des Werkstoffs erhält ihre Festigkeit durch Bin- der, die später wieder entfernt werden und/oder durch eine Druck- bzw. Temperaturkompaktierung, so dass ein hinreichend fester Rohling bereitgestellt wird. Die Eigenschaften der Vorstufe werden dabei so eingestellt, dass eine formgenaue Ausarbeitung und eine gute Handhabbarkeit der Werkstü- cke, hier bezeichnet als Rohlinge, gegeben ist.
Die erfindungsgemäße Vorgehensweise bricht mit den für die Herstellung von Zahnersatz aus metallischen Werkstoffen üblichen Vorstellungen, nach denen zur Herstellung einer komplexen Einzelform aus Metall entweder der Guß oder die spanabhebende Bearbeitung in einer NC-Maschine angewendet werden.
Vorteilhafterweise wird das auf Endmaß konstruierte Zahnersatzteil vor der Bearbeitung des Rohlings unter Berücksichtigung noch zu erwartender Formänderungen des metallischen Werkstoffes in seinen Dimensionen angepasst und somit ein Zwischenkörper konstruiert. Die sich aus einer Nachbehandlung des bearbeiteten Rohlings ergebenden Formveränderungen unterliegen physikalischen Gesetzmäßigkeiten, die durch Modellbildung beschrieben werden können oder sie ergeben sich aus Aspekten der Technik, die zur Nachbehandlung angewendet wird. Mit Hilfe eines Rechenprogramms ist es möglich, unter Sirona Dental Systems GmbH
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Berücksichtigung der zu erwartenden Formverfälschungen während der Nachbearbeitung eine umgekehrte Abbildung zu machen und damit einen Zwischenkörper herzustellen, der nach der Nachbehandlung die gewünschte Form des Zahnersatzteils hochpräzise wiedergibt.
Gemäß einer Weiterbildung kann die Nachbehandlung eine Druck- und/oder Wärmebehandlung umfassen. Dabei kommt insbesondere ein Sintervorgang bei hohen Temperaturen in Betracht. Vorteilhafterweise wird als Teil der Nachbehandlung ein in der metallhaltigen Pulvermischung des Rohlings enthaltener Binder zumindest teilweise entfernt.
Die metallhaltige Pulvermischung kann eine ein- oder mehrmodale Mischung aus Metallpulvern sein, gegebenenfalls un- ter Zugabe eines Binders. Als Werkstoffe kommen dabei insbesondere Legierungen oder Metalle in Frage, wie sie im Stand der Technik als für den Dentalbereich geeignet bekannt sind wie AuPt, AuPdAg, PdAg, AuPd, NiCr, CoCr, Pd und Ti. Vorteilhafterweise erfolgt die Bearbeitung des Rohlings zur Erstellung des Zwischenkörpers durch Schleifen oder Fräsen in einer zur Bearbeitung von Dentalkeramik geeigneten Schleif- und oder Fräsmaschine.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Rohling zur Herstellung von Zahnersatzteilen aus metallischen Werkstoffen. Der Rohling besteht aus einer metallhaltigen Pulvermischung. Die metallhaltige Pulvermischung umfasst Metallpulver aus einer oder mehreren Partikelgrößen und/oder formen, wobei der Rohling vorzugsweise eine Festigkeit hö- her als 40 MPa (40-106 N/m2) aufweist. Sirona Dental Systems GmbH
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Die Festigkeit ist vorteilhafterweise deutlich kleiner als die Endfestigkeit des fertigen Zahnersatzteils.
Damit wird erreicht, dass einerseits der Rohling hinreichend eigenfest ist, um den Bearbeitungskräften standzuhal- ten und dass andererseits eine problemlose Bearbeitung des Rohlings in einer üblichen Dentalfräs- oder Schleifmaschine möglich wird.
Vorteilhafterweise ist die metallhaltige Pulvermischung im Rohling verdichtet, so dass eine hinreichende Festigkeit des Rohlings gegeben ist, um den Kräften bei der Bearbeitung stand zu halten
Die den Rohling bildende Pulvermischung kann dabei aus einem Gemenge besteht, in dem verschiedene Metalle enthalten sind und die Zusammensetzung des Gemenges im Rohling kann ortsabhängig sein.
Insbesondere können die Randbereiche des Rohlings so ausgebildet sein, dass eine geringere Endfestigkeit erreicht wird als bei den zentralen Bereichen des Rohlings. Dies kann vorteilhaft sein, wenn verschiedene Aufgabenstellungen gleichzeitig erfüllt werden müssen wie Widerstand gegen den Kaudruck und günstiges Abrasionsverhalten, Festigkeit und dichter Verbund mit dem Dentin.
Gemäß einer Weiterbildung besteht der Rohling aus einer metallhaltigen Pulvermischung mit einem Binder, dessen Anteil so bemessen ist, dass die Pulvermischung mit Binder formbar ist. Der Binder kann in Form von Pulver vorliegen.
Vorteilhafterweise ist der im Rohling vorhandene Anteil an Binder größer als 20 Vol % und beträgt höchstens 50 Vol %.
In einer anderen Weiterbildung ist der Rohling aus einer kompaktierten metallhaltigen Pulvermischung gebildet und Sirona Dental Systems GmbH
- 7 - der Binder in einem Anteil von weniger als 20 Vol %, vorzugsweise weniger als 0,5 Vol % vorhanden. Der Anteil des Binders kann dabei durch teilweises Herauslösen von einem ursprünglich höheren Anteil verringert worden sein. Es kann durch die Kompaktierung auch möglich sein, auf einen zusätzlichen Binder vollständig zu verzichten.
Der Rohling kann Flächenelemente enthalten, an denen eine Passung zu anderen Körpern herstellbar ist. Diese Flächenelemente müssen zur Herstellung eines Zwischenkörpers nicht bearbeitet werden.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Zwischenkörper zur Herstellung eines Zahnersatzteils, der durch Bearbeitung eines vorherstehend beschriebenen Rohlings hergestellt ist. Der Zwischenkörper ist gegenüber dem herzustel- lenden Zahnersatzteil um den Betrag der in der thermischen Endbearbeitung zu erwartenden Dimensionsänderung verschieden und weist vorteilhafterweise eine Festigkeit (0,2%- Dehngrenze) höher als 40 MPa (40-106N/m2) auf. Vorteilhafterweise ist auch hier die Festigkeit deutlich kleiner als die Endfestigkeit des fertigen Zahnersatzteils.
Noch ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Zahnersatzteil aus Metall, das gesinterte Metallteilchen aufweist und dessen Festigkeit (0, 2%-Dehngrenze) höher als 100 MPa (100 -106 N/m2) beträgt. Das Zahnersatzteil hat vorteilhafterweise einen Restanteil an Binder von weniger als 0,1 %, vorzugsweise enthält es überhaupt keinen Binder mehr.
Sowohl der Rohling als auch das Zahnersatzteil oder das Zwischenteil können als Binder ein Material aufweisen, wel- ches sich bei Erhitzen auf Temperaturen über 100 °C verflüchtigt . Sirona Dental Systems GmbH
Noch ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Binder für ein Rohling, Zahnersatzteil oder ein Zwischenteil aus Metall, welcher zu mindestens 90% organische Materialien, beispielsweise Wachs oder Kunstharz, mit einem Verflüchti- gungspunkt bei einer Temperatur über 100°C und unter 600°C aufweist.
Noch ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines metallische Werkstoffe enthaltenden Rohlings. Dabei wird eine metallhaltige Pulvermischung zu einem Rohling geformt und verfestigt.
Weiterhin kann die Pulvermischung aus Metall und Binder mittels Druck- und/oder Wärmebehandlung verdichtet sein.
Der metallhaltigen Pulvermischung kann vor der Erstellung des Rohlings ein Binder zugegeben werden, um so eine Form- gebung des Rohlings durch Spritzgießen, Extrudieren oder Strangpressen zu ermöglichen.
Vorteilhafterweise erfolgt vor der Bearbeitung des Rohlings eine Entfernung des Binders. Dabei kann bereits während o- der nach der Entfernung des Binders eine Kompaktierung der Rohlinge mittels Druck und/oder Temperatur erfolgen.
Vorteilhafterweise liegt der Anteil des Binders an der Gesamtmischung zwischen 20 und 50 Volumenprozent (Vol %) .
Vorzugsweise wird die ortsabhängige Zusammensetzung des Gemenges zu einem Rohling aus einem Gradientenwerkstoff durch Schichtpressen, Sedimentieren oder Sprühen hergestellt. Die ortsabhängige Zusammensetzung des Gemenges im Rohling kann aber auch erst durch weitere Prozessschritte, wie z.B. einer chemischen Bindung oder einer Diffusion von Zuschlagstoffen erhalten werden. Sirona Dental Systems GmbH
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Noch ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine metallhaltige Pulvermischung zur Herstellung eines Rohlings zur Herstellung von Zahnersatzteilen. In der Pulvermischung sind metallische Werkstoffe mit einem Anteil von mindestens 50 Vol % vorgesehen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigt
Fig. 1 einen Ablaufplan des Verfahrens gemäß der Erfin- düng, die
Fig. 2 einen Rohling, die
Fig. 3 einen Zwischenkörper und die
Fig. 4 ein Zahnersatzteil.
Ausführungsbeispiele
In Fig. 1 ist ein Ablaufplan zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt. Für die Herstellung des Zahnersatzteils wird ein Rohling verwendet, der aus Metallpulvern ein- oder mehrmodaler Partikelgrößen und/oder - formen besteht. Diese Pulver werden z. B. durch Verdüsen oder chemische Abscheidung hergestellt. Unter einmodalen Partikelgrößen werden die Partikel einer Größenverteilung verstanden, mehrmodale Partikelgrößen weisen hingegen Partikel unterschiedlicher Größenverteilungen auf. Aus diesen Pulvern kann der Rohling durch Druck- oder Temperaturkompaktieren hergestellt werden. Wenn die Pulver mit Bindemittel versetzt sind, können sie durch Spritzgießen, Extrudieren, Strangpressen oder andere Formgebungsverfahren in Rohlinge umgewandelt werden. Anschließend kann der Bin- Sirona Dental Systems GmbH
- 10 - der entfernt werden und gegebenenfalls eine weitere Kompaktierung der Rohlinge mittels Druck oder Temperatur erfolgen.
Die Konsistenz dieser Rohlinge wird so eingestellt, daß sie ausreichend fest sind, um eine Bearbeitung mit abtragenden Instrumenten durch Schleifen oder Fräsen zu erlauben. Dabei soll insbesondere eine Bearbeitbarkeit mit einer üblichen Schleif- oder Fräsmaschine für Dentalkeramik ohne Änderungen an der Maschine möglich sein. Eine wichtige Randbedingung ist die Notwendigkeit, dass die Formveränderung, die das Werkstück bei der thermischen Endbehandlung (Nachbehandlung) erfährt, anhand eines Modells exakt vorhersagbar ist. Dieses Modell wird nach der Konstruktion des Werkstückes auf den Paßkörper angewendet, um Form und Größe derart zu verändern, dass der Körper nach der Endbearbeitung exakt die Form hat, die für den Anwendungsfall eigentlich gebraucht wird. Die Kenngrößen lassen sich für jedes Material durch Versuche, die sich an den Prozessparametern der thermischen Endbehandlung (Nachbe- handlung) orientieren, feststellen. Dabei ist in der Regel eine chargenweise Abhängigkeit der Kenngrößen festzustellen.
Die Erstellung eines Zahnersatzteils geht aus von der tatsächlich vorhandenen Situation beim Patienten. Das zu ver- sorgende Areal wird nach der Herstellung der Präparation in seiner topographischen Gestalt abgetastet. Dies kann beispielsweise über eine Vermessungskamera direkt im Mund des Patienten geschehen oder es kann mit Hilfe eines Positivoder Negativabdruckes dieses Gebietes indirekt erfolgen. Danach wird mit Hilfe bekannter Verfahren eine Modellation der Werkstücke durchgeführt. Dies erfolgt in der Regel über Sirona Dental Systems GmbH
- 11 - computergestützte Verfahren. Nach der Konstruktion des in seinen Endmaßen bestimmten Zahnersatzteils wird dieses mit- hilfe von Abbildungsvorschriften so angepasst, dass die durch die Nachbearbeitung entstehenden Formverfälschungen aufgehoben werden. Dabei entsteht ein durch materialabtragende Bearbeitung des Rohlings herzustellender Zwischenkörper.
Nach Fertigstellung des Zwischenkörpers wird gegebenenfalls noch vorhandener Binder ausgetrieben und das Zwischenteil wird durch eine Nachbehandlung (z. B. durch Sintern) auf die materialtechnisch gewünschten Endeigenschaften des Zahnersatzteils gebracht. Dabei kommt es in der Regel zu einer Formveränderung. Die Art und Weise der Formveränderung ist jedoch anhand des Modells bereits berücksichtigt, sodass das Zahnersatzteil die gewünschte Endform präzise erreicht.
Eine weitere Veredelung des Werkstückes z. B. durch Venee- ring mit Keramik- oder Kunststoffmassen und/oder durch Politur etc. kann sich anschließen. Dank der Erfindung wird den Schleifmaschinen für Dentalkeramik das weite Feld der Metallrestaurationen erschlossen.
In den Fig. 2 bis 4 sind ein Rohling, ein Zwischenkörper und ein Zahnersatzteil dargestellt.
Der in Fig. 2 dargestellte Rohling 1 ist auf einem Halter 2 befestigt, welcher zur Aufnahme in dem Spannfutter einer zur Bearbeitung von Dentalkeramiken geeigneten Schleif- o- der Fräsmaschine dient. Die äußeren Abmessungen des Rohlings 1 sind so bemessen, dass ein aus dem Rohling herzustellendes Zwischenteil 3 vollständig innerhalb des Roh- lings liegt. Der Rohling weist eine derartige Festigkeit Sirona Dental Systems GmbH
- 12 - auf, das die Bearbeitung an einer Stelle des Rohlings ohne Zerstörung der Struktur des Rohlings möglich ist.
Der Rohling 1 enthält ein vorgeformtes Flächenelement 4, an dem eine Passung zu anderen Körpern herstellbar ist. Dieses Flächenelement 4 muss nicht materialabtragend bearbeitet werden, sondern entspricht der Endgeometrie. Darüber hinaus ist in dem Zwischenkörper 3 eine Passfläche 5 angedeutet, welche vollständig durch bearbeiten hergestellt werden muss . In Fig. 3 ist das aus dem Rohling 1 aus Fig. 2 herausgearbeitete Zwischenteil dargestellt. Zu erkennen ist hier das Flächenelement 4 und die Ausnehmung 5. Dieser Zwischenkörper 3 weist gegenüber den endgültigen Dimensionen ein Übermaß auf, welches den Schrumpfparametern einer in der Nach- behandlung zu erwartenden Dimensionsänderung entspricht. Dies gilt auch für das vorgefertigte Flächenelement 4.
In Fig. 4 ist ein aus dem Zwischenkörper 3 aus Fig. 3 durch eine Nachbehandlung entstandenes Zahnersatzteil 6 dargestellt, welches die endgültigen Materialeigenschaften auf- weist. Das Zahnersatzteil 6 weist darüber hinaus die endgültigen geometrischen Abmessungen auf, die sich beispielsweise bei einer thermischen Nachbehandlung durch Schrumpfen aus dem Zwischenkörper ergeben haben.

Claims

Sirona Dental Systems GmbH- 13 - ANSPRÜCHE
1. Verfahren zur Herstellung eines Zahnersatzteils (6) aus metallischen Werkstoffen, dadurch gekennzeichnet, dass ein aus einer metallhaltigen Pulvermischung ge- formter und verfestigter Rohling (1) bereitgestellt wird,
- dass in einem zweiten Schritt aus dem Rohling (1) ein Zwischenkörper (3) hergestellt wird, und dass in einem dritten Schritt eine Nachbehand- lung des Zwischenkörpers (3) erfolgt, mit der die gewünschten Materialeigenschaften des Zahnersatzteils (6) erreicht werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Bearbeitung des Rohlings (1) das auf Endmaß konstruierte Zahnersatzteil (6) unter Berücksichtigung noch zu erwartender Formänderungen des metallischen Werkstoffes in seinen Dimensionen angepasst wird und somit ein Zwischenkörper konstruiert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich- net, dass die Nachbehandlung eine Druck- und/oder Wärmebehandlung umfasst.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Nachbehandlung eine thermische Endbearbeitung des bearbeiteten Rohlings (1) umfasst, bei der Metallteil- chen des metallischen Werkstoffs gesintert werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Teil der Nachbehandlung ein in der metallhaltigen Pulvermischung des Rohlings (1) enthaltender Binder zumindest teilweise entfernt wird. Sirona Dental Systems GmbH
- 14 -
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitung des Rohlings (1) zur Erstellung des Zwischenkörper durch Schleifen oder Fräsen in einer zur Bearbeitung von Dentalkeramik geeigne- ten Schleif- oder Fräsmaschine erfolgt.
7. Rohling (1) zur Herstellung von Zahnersatzteilen aus metallischen Werkstoffen, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohling (1) aus einer metallhaltigen Pulvermischung besteht und dass die metallhaltige Pulvermischung Me- tallpulver aus einer oder mehreren Partikelgrößen und/oder -formen umfasst wobei der Rohling vorteilhafterweise eine Festigkeit höher als 40 MPa (40- 106 N/m2) aufweist .
8. Rohling nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die metallhaltige Pulvermischung im Rohling (1) verdichtet ist.
9. Rohling nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulvermischung aus einem Gemenge besteht, in dem verschiedene Metalle enthalten sind.
10. Rohling nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung des Gemenges ortsabhängig ist.
11. Rohling nach einem der Ansprüche 7 bis 10 dadurch gekennzeichnet, dass er aus einer metallhaltigen Pulvermischung mit einem Binder besteht, dessen Anteil so be- messen ist, dass die Pulvermischung mit Binder formbar ist.
12. Rohling nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil an Binder größer als 20 Vol % ist und höchstens 50 Vol % beträgt. Sirona Dental Systems GmbH
- 15 -
13. Rohling nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohling (1) kompaktiert ist und dass der Binder in einem Anteil von weniger als 10 Vol % vorhanden ist.
14. Rohling nach einem der Ansprüche 7 bis 13 dadurch gekennzeichnet, dass der Rohling (1) Flächenelemente (4) enthält, an denen eine Passung zu anderen Körpern herstellbar ist.
15. Zwischenkörper zur Herstellung eines Zahnersatzteils (6), hergestellt durch Bearbeitung eines Rohlings (1) gemäß einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenkörper (3) gegenüber dem herzustellenden Zahnersatzteil (1) um den Betrag der in der Nachbehandlung zu erwartenden Dimensionsänderung verschieden ist.
16. Zahnersatzteil aus Metall, dadurch gekennzeichnet, dass er gesinterte Metallteilchen aufweist und eine Festigkeit höher als 100 MPa (100 • 106N/m2 ) besitzt.
17. Zahnersatzteil nach Anspruch 16, dadurch gekennzeich- net, dass ein Restanteil an Binder von höchstens 0,1
Vol % vorhanden ist.
18. Rohling, Zwischenkörper oder Zahnersatzteil nach einem der Ansprüche 7 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass als Binder ein Material verwendet wird, welches sich bei Erhitzen auf Temperaturen über 100 °C verflüchtigt.
19. Binder für einen Rohling, einen Zwischenkörper oder ein Zahnersatzteil aus Metall gemäß einem der Ansprüche 7 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Binder zu mindestens 90% organische Materialien mit einem Verfluch- Sirona Dental Systems GmbH
- 16 - tigungspunkt bei einer Temperatur über 100 °C und unter 600°C aufweist.
20. Verfahren zur Herstellung eines metallische Werkstoffe enthaltenden Rohlings, dadurch gekennzeichnet, dass ei- ne metallhaltige Pulvermischung zu einem Rohling geformt und verfestigt wird.
21. Verfahren nach Anspruch 20 dadurch gekennzeichnet, dass der Rohling durch Druck- oder Wärmebehandlung verdichtet wird.
22. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der metallhaltigen Pulvermischung vor der Erstellung des Rohlings ein Binder zugegeben wird.
23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohling durch Spritzgiessen, Extrudieren oder Strangpressen geformt wird.
24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass anschließend eine Entfernung des Binders erfolgt.
25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass während oder nach der Entfernung des Binders eine Verdichtung des Rohlings mittels Druck und/oder Temperatur erfolgt.
26. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des Binders an der Gesamtmischung zwischen 20 Vol % und 50 Vol % liegt.
27. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass eine ortsabhängige Zusammensetzung des Gemenges zu einem Rohling aus einem Gradientenwerkstoff durch Schichtpressen, Sedimentieren oder Sprühen hergestellt wird. Sirona Dental Systems GmbH
- 17 -
28. Pulvermischung zur Herstellung eines Rohlings zur Herstellung von Zahnersatzteilen, dadurch gekennzeichnet, dass metallische Werkstoffe mit einem Anteil von mindestens 50 % vorgesehen sind.
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