ES2877616T3 - Sistema y procedimiento de fabricación de piezas dentales - Google Patents

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ES2877616T3 ES18711908T ES18711908T ES2877616T3 ES 2877616 T3 ES2877616 T3 ES 2877616T3 ES 18711908 T ES18711908 T ES 18711908T ES 18711908 T ES18711908 T ES 18711908T ES 2877616 T3 ES2877616 T3 ES 2877616T3
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Christos Pappas
Marcus Meier
Daniel Buschmann
Marco Andre Machado Messias
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Abstract

Un sistema (12) para fabricar un dispositivo (10) dental, que comprende: una máquina (20) sustractiva configurada para fabricar una base (28) del dispositivo (10) dental y una estructura de soporte que comprende un bastidor (60) exterior de un material (27) en bruto; una máquina (22) aditiva configurada para fabricar una parte (29) superior del dispositivo (10) dental añadiendo material sobre una superficie de la base (28) que se monta con el bastidor (60) exterior dentro de la máquina (22) aditiva; y un controlador (26) en comunicación con la máquina (20) sustractiva y la máquina (22) aditiva, estando programado el controlador (26) para: recibir datos digitales correspondientes a al menos uno de la boca de un paciente particular y el dispositivo (10) dental; y controlar el funcionamiento de la máquina (20) sustractiva para personalizar la base (28) basándose en los datos digitales; por lo cual el bastidor (60) exterior rodea al menos parcialmente la base (28) y comprende uno o más conectores que se extienden entre el bastidor (60) exterior y la base (28) funcionando así como un adaptador para su uso en la colocación del dispositivo (10) dental dentro de la máquina (20) sustractiva y la máquina (22) aditiva.

Description

DESCRIPCIÓN
Sistema y procedimiento de fabricación de piezas dentales
Campo técnico
La presente divulgación se refiere en general a un sistema de fabricación y, más en particular, a un sistema y procedimiento para fabricar piezas de trabajo dentales que incluyen prótesis, estructuras de soporte y plantillas quirúrgicas o de perforación.
Antecedentes
La fabricación aditiva es un proceso de creación de componentes tridimensionales depositando capas superpuestas de material, normalmente bajo el control guiado de una computadora. Una técnica de fabricación aditiva se conoce como sinterización directa por láser de metales (DMLS). La técnica DMLS utiliza un láser para dirigir un rayo de alta energía hacia un medio metálico en polvo en ubicaciones precisas correspondientes a las características y dimensiones del componente que se va a fabricar. A medida que el rayo de energía entra en contacto con el metal en polvo, se hace que el metal en polvo se derrita y se suelde entre sí y a las capas del componente previamente fundidas.
En algunas situaciones, un componente creado solo a través de DMLS está completo y en forma final. Sin embargo, en otras situaciones, por ejemplo, en situaciones en las que se requieren tolerancias estrictas de tamaño y/o forma, se pueden tomar otras etapas de fabricación (por ejemplo, etapas sustractivas). Estas etapas pueden incluir la creación de un componente base (por ejemplo, mediante fresado y/o torneado) donde posteriormente se puede fabricar el componente impreso. El componente base puede tener tolerancias externas estrictas en áreas críticas que no se pueden lograr mediante la fabricación aditiva.
Se han utilizado conjuntamente DMLS y operaciones de fabricación sustractiva convencionales para crear prótesis dentales. Por ejemplo, la patente de EE.UU. n.° 8.778.443 de Uckelmann et al. que publicada el 15 de julio de 2014 ("la patente '443") describe un procedimiento para fabricar un pilar para un implante dental. El procedimiento incluye montar un elemento de base genérico previamente prefabricado mediante fresado sobre una plataforma. El procedimiento incluye entonces la sinterización por láser de un cuerpo principal personalizado sobre el elemento de base de una manera capa por capa.
Aunque el procedimiento descrito en la patente '443 puede usarse para producir prótesis dentales de alta calidad, el procedimiento puede ser todavía menos que óptimo en algunas circunstancias. Por ejemplo, debido a que el procedimiento de la patente '443 usa un elemento de base genérico, el pilar del implante completo puede no coincidir bien con los contornos de la boca de un paciente específico. Esto puede ser particularmente cierto cuando el pilar del implante abarca varios sitios dentales. Un pilar que no coincide con los contornos de la boca del paciente puede resultar incómodo, antihigiénico y poco fiable.
El documento US 2010/310786 A1 describe sistemas y procedimientos para emplear varios modos de deposición y eliminación de material para construir una estructura 3-D compleja sobre una base giratoria.
El documento US 2010/233655 A1 describe que al capturar un modelo digital 3-D de dentición altamente detallado, se puede fabricar un artículo dental de reemplazo adecuado con una combinación de procesos reductores controlados digitalmente, como fresado y procesos aditivos controlados digitalmente, como pintura digital.
El documento US 2004/197737 A1 describe un procedimiento para fabricar pilares de implantes para implantes dentales, donde el pilar de implante comprende un elemento de base prefabricado para unir el pilar de implante al implante dental, y un cuerpo principal personalizado.
El sistema y el procedimiento descritos están dirigidos a superar uno o más de los problemas expuestos anteriormente y/u otros problemas de la técnica anterior. En particular, la invención se define por las características de las reivindicaciones independientes. Las realizaciones ventajosas son objeto de las reivindicaciones dependientes. Pueden combinarse libremente a menos que el contexto indique claramente lo contrario.
Sumario
La invención es como se define en las reivindicaciones adjuntas.
En un aspecto, la presente divulgación está dirigida a un sistema para fabricar un dispositivo dental. El sistema puede incluir una máquina sustractiva configurada para fabricar una base del dispositivo dental a partir de un material en bruto, y una máquina aditiva configurada para fabricar una parte superior del dispositivo dental añadiendo material sobre una superficie de la base. El sistema también puede incluir un controlador en comunicación con la máquina sustractiva y la máquina aditiva. El controlador puede programarse para recibir datos digitales correspondientes a la boca de un paciente en particular y para controlar el funcionamiento de la máquina sustractiva para personalizar la base basándose en los datos digitales.
En otro aspecto más, la presente divulgación está dirigida a un procedimiento para fabricar un dispositivo dental. El procedimiento puede incluir recibir datos digitales correspondientes a la boca de un paciente particular y, basándose en los datos digitales, fabricar de forma sustractiva a partir de un material en bruto una base del dispositivo dental. El procedimiento también puede incluir la fabricación aditiva de una parte superior del dispositivo dental sobre una superficie de la base.
En particular, un sistema para fabricar un dispositivo dental comprende:
una máquina sustractiva configurada para fabricar una base del dispositivo dental a partir de un material en bruto;
una máquina aditiva configurada para fabricar una parte superior del dispositivo dental añadiendo material sobre una superficie de la base; y
un controlador en comunicación con la máquina sustractiva y la máquina aditiva, estando programado el controlador para:
recibir datos digitales correspondientes a al menos uno de la boca de un paciente particular y el dispositivo dental; y
controlar el funcionamiento de la máquina sustractiva para personalizar la base en función de los datos digitales.
En una realización del sistema, el controlador está configurado además para controlar el funcionamiento de la máquina aditiva para personalizar la parte superior en función de los datos digitales.
En otra realización del sistema, el controlador está configurado además para: determinar en un modelo virtual del dispositivo dental una primera ubicación de al menos una característica que tiene una geometría que puede ser fabricada por la máquina sustractiva; determinar en el modelo virtual del dispositivo dental una segunda ubicación de al menos una característica que tiene una geometría que puede ser fabricada por la máquina aditiva; y determinar en el modelo virtual una ubicación de un plano que separa la primera ubicación de la segunda ubicación, donde el plano forma un límite virtual que define al menos parcialmente la base y la parte superior.
En otra realización del sistema, el plano atraviesa múltiples características del dispositivo dental.
En otra realización del sistema:
el plano es un primer plano; y
el controlador está además configurado para:
determinar en el modelo virtual del dispositivo dental una tercera ubicación de al menos una característica que tiene una geometría que puede ser fabricada por la máquina sustractiva;
determinar en el modelo virtual del dispositivo dental una cuarta ubicación de al menos una característica que tiene una geometría que puede ser fabricada por la máquina aditiva; y
determinar en el modelo virtual una ubicación de un segundo plano que separa la tercera ubicación de la cuarta ubicación, donde el segundo plano forma un límite virtual que define al menos parcialmente la base y la parte superior.
En otra realización del sistema, la primera ubicación se corresponde con tolerancia estricta y alta precisión; y la segunda ubicación se corresponde con la geometría compleja de forma libre.
En otra realización del sistema, el dispositivo dental es uno de una superestructura, una subestructura utilizada para el montaje de la superestructura y una plantilla utilizada para instalar la superestructura o subestructura en la boca de un paciente en particular.
En otra realización del sistema, la máquina sustractiva está configurada para fabricar una característica de referencia asociada con el material en bruto para usar en al menos uno de colocar la base del dispositivo dental dentro de la máquina aditiva y detectar una orientación de la base del dispositivo dental dentro de la máquina de aditivos.
En otra realización del sistema, incluye además una máquina de transferencia configurada para transferir la base de la máquina sustractiva a la máquina aditiva basándose en una ubicación de la característica de referencia.
En otra realización del sistema, la máquina de aditivos está configurada para sinterizar la parte superior a partir de un metal en polvo.
En otra realización del sistema, las superficies seleccionadas de la base corresponden a una de entre una cara de apoyo del implante, un orificio roscado o una superficie de cúspide.
En particular, un procedimiento para fabricar un dispositivo dental comprende: recibir datos digitales correspondientes a al menos uno de la boca de un paciente particular y el dispositivo dental; fabricar de forma sustractiva a partir de un material en bruto una base del dispositivo dental basándose en los datos digitales; y fabricar de forma aditiva una parte superior del dispositivo dental sobre una superficie de la base.
En una realización del procedimiento, la fabricación aditiva de la parte superior del dispositivo dental incluye la fabricación aditiva de la parte superior basándose en los datos digitales.
En otra realización, el procedimiento incluye, además: determinar en un modelo virtual del dispositivo dental una primera ubicación de al menos una característica que tiene una geometría que se puede fabricar mediante fabricación sustractiva;
determinar en el modelo virtual del dispositivo dental una segunda ubicación de al menos una característica que tiene una geometría que se puede fabricar mediante fabricación aditiva; y
determinar en el modelo virtual una ubicación de un plano que separa la primera ubicación de la segunda ubicación, donde el plano forma un límite virtual que define al menos parcialmente la base y la parte superior.
En otra realización del procedimiento, el plano atraviesa múltiples características del dispositivo dental.
En otra realización del procedimiento, el plano es un primer plano y el procedimiento incluye, además: determinar en el modelo virtual del dispositivo dental una tercera ubicación de al menos una característica que tiene una geometría que se puede fabricar mediante fabricación sustractiva;
determinar en el modelo virtual del dispositivo dental una cuarta ubicación de al menos una característica que tiene una geometría que se puede fabricar mediante fabricación aditiva; y
determinar en el modelo virtual una ubicación de un segundo plano que separa la tercera ubicación de la cuarta ubicación, donde el segundo plano forma un límite virtual que define al menos parcialmente la base y la parte superior.
En otra realización del procedimiento, la primera ubicación se corresponde con tolerancia estricta y alta precisión; y la segunda ubicación se corresponde con la geometría compleja de forma libre.
En otra realización del procedimiento, el dispositivo dental es uno de una superestructura, una subestructura utilizada para montar la superestructura y una plantilla utilizada para instalar el dispositivo dental en la boca de un paciente en particular.
En otra realización, el procedimiento incluye además fabricar de forma sustractiva una característica de referencia asociada con el material en bruto para usar en la colocación de la base antes de fabricar aditivamente la parte superior.
En otra realización del procedimiento, la fabricación aditiva de la parte superior incluye sinterizar la parte superior a partir de un metal en polvo.
En otra realización del procedimiento, las superficies seleccionadas de la base corresponden a una de entre una cara de apoyo del implante, un orificio roscado o una superficie de cúspide.
La invención también se dirige a un dispositivo dental fabricado mediante un procedimiento según la invención. Breve descripción de los dibujos
Las figuras 1-3 son ilustraciones en perspectiva de dispositivos dentales descritos a modo de ejemplo;
La figura 4 es una ilustración esquemática de un sistema descrito a modo de ejemplo para fabricar los dispositivos dentales de las figuras 1-3; y
Las figuras 5, 6 y 7 son ilustraciones simplificadas en perspectiva y en corte de dispositivos dentales ejemplares que pueden ser procesados por el sistema de la figura 4.
Descripción detallada
Las figuras 1, 2 y 3 ilustran diferentes dispositivos 10 dentales que pueden fabricarse mediante un sistema 12 ejemplar, que se muestra en la figura 4 y se describe en detalle a continuación. Los dispositivos 10 dentales de las figuras 1-3 pueden fabricarse a partir de cualquier tipo de material para que tenga cualquier forma deseada. Por ejemplo, los dispositivos 10 dentales pueden fabricarse a partir de un metal, como titanio, una aleación de titanio/aluminio/vanadio, una aleación de titanio/aluminio/niobio, una aleación de titanio/circonio, una aleación de cobalto/cromo u otra aleación similar. También se contempla que los dispositivos 10 dentales podrían fabricarse alternativamente de un material no metálico, por ejemplo, de una cerámica, un plástico o un compuesto, según se desee. Los dispositivos 10 dentales pueden incluir, entre otras cosas, superestructuras (por ejemplo, puentes, coronas, dentaduras postizas y otras prótesis) 14, subestructuras (por ejemplo, pilares, barras, implantes, tornillos y otras estructuras similares) 16 que están configuradas para proporcionar montaje para superestructuras 14 y plantillas (por ejemplo, plantillas de perforación y/o quirúrgicas) 18 que se utilizan para preparar la boca de un paciente para recibir los otros tipos de dispositivos 10 dentales. Cabe señalar que la mayoría de los dispositivos 10 dentales están diseñados de forma única (por ejemplo, de tamaño, forma, contorneado y/o acabado) para un paciente en particular basándose en radiografías de la estructura ósea subyacente del paciente y/o exploraciones en 3-D de la boca del paciente. Por consiguiente, los rayos X, las imágenes escaneadas y otros datos digitales similares pueden definir al menos parcialmente los dispositivos 10 dentales, y se debe tener cuidado de fabricar los dispositivos 10 dentales lo más cerca posible de los datos digitales.
La figura 4 ilustra el sistema 12 con múltiples máquinas que cooperan durante la fabricación de los dispositivos 10 dentales (refiriéndose a las figuras 1-3). Estas máquinas pueden incluir, entre otras cosas, una máquina sustractiva ("máquina") 20, una máquina aditiva ("máquina") 22, una máquina 24 de transferencia y un controlador 26 en comunicación con cada una de las otras máquinas. Como se explicará con más detalle a continuación, la máquina 20 puede usar los datos digitales asociados con un dispositivo 10 dental particular para mecanizar un material 27 en bruto y producir una base 28 3-D de alta precisión que es única para un paciente particular (por ejemplo, que coincide con el tamaño, la forma, el contorno y/o la textura de la superficie de la boca del paciente y, en particular, que incluye cualquier interfaz de conexión con los implantes existentes). La máquina 22 puede entonces construir sobre la base 28 una parte 29 superior 3-D correspondiente también usando los datos digitales para producir el dispositivo 10 dental particular. La máquina 24 de transferencia puede mover automáticamente la base 28 de la máquina 20 a la máquina 22; y el controlador 26 puede almacenar los datos digitales y/o las operaciones de control de las máquinas 20-24. Se contempla que la máquina 24 de transferencia podría omitirse en algunas realizaciones, si se desea, y la base 28 podría transferirse manualmente entre las máquinas 20 y 22. También se contempla que, en lugar de un controlador 26 centralizado, cada una de las máquinas 20-24 podría tener su propio controlador 26 dedicado. Finalmente, se contempla que, en lugar de utilizar dos máquinas 20, 22 de fabricación separadas y una máquina 24 de transferencia para transportar la base 28 entre las máquinas, se podría usar una sola máquina de fabricación (por ejemplo, una máquina que tenga capacidades tanto aditivas como sustractivas) para fabricar dispositivos 10 dentales, si se desea.
La máquina 20 puede incorporar cualquier tipo de máquina conocida en la técnica que se utilice para eliminar (es decir, "sustraer") material de superficies seleccionadas del material 27 en bruto. En la realización ejemplar descrita, la máquina 20 es una fresadora de uso general o específico que tiene un cortador 44 giratorio controlado por ordenador que está configurado para cortar virutas de material de las superficies del material 27 en bruto. En particular, uno o más accionadores 46 pueden estar conectados al cortador 44 y configurados para girar el cortador 44 alrededor de su propio eje mientras también avanzan los dientes (no mostrados) del cortador 44 en las superficies del material 27 en bruto en ubicaciones deseadas. El giro relativo y/o traslación entre el cortador 44 y el material 27 en bruto puede controlarse con precisión (por ejemplo, mediante el controlador 26) en base a los datos digitales que definen el dispositivo 10 dental, el material 27 en bruto y/o el cortador 44. Se contempla que la máquina 20 podría formar una parte de un centro de mecanizado más grande, si se desea, y tener acceso a uno o más cambiadores de herramientas automáticos, carruseles de herramientas, sistemas de refrigeración, recolección de escombros y/o recintos. Se contempla que otro tipo de máquina, por ejemplo, una máquina de ablación láser o fresadora podría usarse también o alternativamente para eliminar material de las superficies del material 27 en bruto, si se desea.
En la realización ejemplar descrita, la máquina 20 incluye un soporte 48 configurado para recibir y asegurar el material 27 en bruto durante el proceso de eliminación de material realizado por el cortador 44 y descrito anteriormente. En el ejemplo descrito, se forma un rebaje 50 dentro del soporte 48 y se diseña para recibir material 27 en bruto de un tamaño, forma y/o configuración estándar. En la realización ejemplar descrita, el rebaje 50 se muestra como un casquillo generalmente cilíndrico que tiene un diámetro y una profundidad específicamente asociados con el material 27 en bruto y/o la fabricación de dispositivos 10 dentales. El rebaje 50 puede ser accesible al cortador 44 desde un lado o lados opuestos, según se desee. Por ejemplo, el soporte 48 puede tener ventanas en su interior que permitan que el cortador 44 pase y acceda al material 27 en bruto sobre un área grande y/o desde una amplia gama de ángulos. El soporte 48 puede moverse para permitir el acceso deseado (por ejemplo, el soporte 48 puede configurarse para voltearse) y/o el cortador 44 puede moverse hacia el (los) lado(s) del material 27 en bruto que requiere corte, según se desee. Se puede usar una pestaña 53, abrazadera, sujetador, clip u otro dispositivo similar para retener el material 27 en bruto dentro del rebaje 50 del soporte 48.
La máquina 22 puede adoptar muchas formas diferentes. En la realización ejemplar descrita, la máquina 22 es un tipo de máquina de sinterización que tiene una cámara 30 de construcción, una cámara 32 de material, un repintador 34 y una fuente 36 de energía. El repintador 34 puede configurarse para empujar material en polvo desde la cámara 32 de material a la cámara 30 de construcción (en una dirección indicada por una flecha 38) y en la parte superior de la base 28, y la fuente 36 de energía puede activarse selectivamente para sinterizar (por ejemplo, para fundir) un patrón en el polvo (por ejemplo, por medio de un rayo 39 láser) y de ese modo producir capas de material solidificado en la base 28 que forman la parte 29 superior. Después de que se solidifica cada capa de material, se puede bajar gradualmente una plataforma 40 en la cámara 30 de construcción (junto con la base 28 y cualquier capa ya fabricada de la parte 29 superior); una plataforma 42 en la cámara 32 de material (junto con el material en polvo) puede elevarse gradualmente; y el repintador 34 puede empujar una nueva capa de material en polvo sobre la capa solidificada para sinterizar una nueva capa de la parte 29 superior. Se contempla que la máquina 22 podría incorporar otro tipo de máquina de aditivos (por ejemplo, una máquina de fotopolimerización en cubeta, una máquina de inyección de material, una máquina de inyección de aglutinante, una máquina de extrusión de material, una máquina de deposición de energía dirigida u otra máquina), si deseado.
La colocación del material 27 en bruto (o al menos el conocimiento de la ubicación) dentro del soporte 48 puede afectar la remoción de material 27 en bruto y/o adiciones de material posteriores a la base 28. Por ejemplo, el cortador 44 de la máquina 20 puede ser guiado por el controlador 26 en base a la geometría conocida del material 27 en bruto y también en base a una ubicación relativa conocida o supuesta entre el cortador 44 y el material 27 en bruto. Por esta razón, la máquina 20 puede estar equipada con una forma de localizar y/o detectar la ubicación del material 27 en bruto durante y/o después de la colocación dentro del rebaje 50. Esto puede incluir, por ejemplo, una o más características de referencia 54 formadas en el material 27 en bruto y/o el soporte 48 (por ejemplo, dentro y/o alrededor de la cavidad 50) que están configuradas para acoplarse al material 27 en bruto de una manera particular para localizar y/u orientar el material 27 en bruto. Alternativa o adicionalmente, la máquina 20 puede utilizar un escáner, un dispositivo de formación de imágenes y/o una sonda de medición (no mostrada) para detectar la ubicación de las características 54 y/o el material 27 en bruto después de la colocación dentro del soporte 48. En un ejemplo, la característica 54 de referencia es una depresión u orificio cilíndrico formado en el centro del material 27 en bruto. La(s) característica(s) 54 de referencia pueden prefabricarse dentro de la pieza bruta de material 27 o mecanizarse en la pieza bruta de material 27 mediante la máquina 20 durante la fabricación de la base 28. Se contempla que la(s) característica(s) 54 se pueden usar en una o ambas de las máquinas 20, 22 para posicionar, orientar, mecanizar y/o construir adecuadamente capas de dispositivos 10 dentales. También se pueden usar otros procedimientos, si se desea.
En la realización ejemplar descrita de la figura 4, la máquina 24 de transferencia es un brazo robótico capaz de recuperar la base 28 de la máquina 20 (por ejemplo, desde el interior del rebaje 50 después del mecanizado) y colocar la base 28 dentro de la cámara 30 de construcción en preparación para la posterior acumulación de capas. En una realización ejemplar alternativa (no mostrada), la máquina 24 de transferencia puede ser un pórtico aéreo capaz de mover la base 28 de la misma manera descrita anteriormente. También pueden ser posibles otras realizaciones. Se contempla que, además de mover la base 28 desde la máquina 20 a la máquina 22, la máquina 24 también puede mover el soporte 48 entre las máquinas 20, 22 mientras que la base 28 permanece asegurada dentro del rebaje 50. Esto puede ayudar a mejorar la precisión de colocación de la base 28 dentro de la cámara 30 de construcción, en algunos casos. También se contempla que, en algunas aplicaciones, la máquina 24 de transferencia, además de la base 28 móvil y/o el soporte 48, también se puede configurar para realizar uno o más procesos adicionales (por ejemplo, limpiar las virutas de material mecanizado, detectar la ubicación de la base y/u orientación, etc.) durante el movimiento de la base 28, si se desea.
El controlador 26 puede incorporar un solo procesador o múltiples procesadores que incluyen un medio para controlar el funcionamiento del sistema 12. Numerosos procesadores disponibles comercialmente pueden realizar las funciones del controlador 26. El controlador 26 puede incluir o estar asociado con una memoria para almacenar datos como, por ejemplo, los datos digitales asociados con el dispositivo 10 dental y/o el material 27 en bruto, las condiciones de funcionamiento de las máquinas 20-24, los límites de diseño, las características de rendimiento o las especificaciones, instrucciones, etc. Se pueden asociar varios otros circuitos conocidos con el controlador 26, incluidos los circuitos de suministro de energía, los circuitos de acondicionamiento de señales, los circuitos de excitación de solenoide, los circuitos de comunicación y otros circuitos apropiados. Además, el controlador 26 puede ser capaz de comunicarse con otros componentes del sistema 12 (por ejemplo, con cada una de las máquinas 20­ 24) a través de transmisión por cable o inalámbrica y, como tal, el controlador 26 podría conectarse directamente a las máquinas 20-24 o alternativamente dispuesto en un lugar alejado de las máquinas 20-24 y conectado indirectamente (por ejemplo, de forma inalámbrica).
En algunas realizaciones ejemplares, el controlador 26 puede depender de información sensorial cuando regula las operaciones de las máquinas 20-24. Esta información sensorial puede incluir, por ejemplo, una ubicación y/u orientación detectadas del material 27 en bruto dentro del rebaje 50 del soporte 48 de trabajo, una ubicación y/u orientación detectadas de la base 28 dentro de la cámara 30 de construcción, y una ubicación y/o seguimiento de seguimiento. orientación de la máquina 24 de transferencia (por ejemplo, una mano que agarra la máquina 24). La información sensorial puede proporcionarse mediante uno o más sensores 52, por ejemplo, un sensor de proximidad, un sensor actuador, una sonda de medición, una cámara, etc. Las señales generadas por el sensor o sensores 52 pueden dirigirse al controlador 26 para su procesamiento. .
Como se describió anteriormente y se muestra en la realización ejemplar de la figura 5, el dispositivo 10 dental puede incluir al menos dos componentes primarios que se fabrican juntos como una sola pieza integral. Estos componentes incluyen la base 28 y la parte 29 superior. Debe observarse que, cuando la máquina 20 corta inicialmente el material 27 en bruto, solo se puede fabricar la base 28. Es decir, después de la finalización de los procesos de corte por la máquina 20, el dispositivo 10 dental puede no tener todavía un tamaño, forma y/o contorno finales necesarios para su uso dentro de la boca del paciente. La base 28 de los dispositivos 10 dentales aún puede requerir material adicional en lugares seleccionados donde la máquina 22 realizará los procesos aditivos descritos anteriormente.
La base 28 y la parte 29 superior pueden fabricarse mediante diferentes máquinas y/o procesos debido a las tolerancias específicas y los requisitos geométricos de cada uno de estos componentes. Por ejemplo, la base 28 puede incluir características destinadas a acoplar otros dispositivos o la odontología existente en la boca del paciente y, por lo tanto, requiere tolerancias más estrictas y/o acabados superficiales más finos que se logran mejor con la máquina 20. Estas características pueden incluir, por ejemplo, caras de tope, taladros roscados y/o superficies de cúspide (no mostradas). Las caras de los pilares pueden coincidir firmemente con las caras de los implantes correspondientes y, en consecuencia, pueden ser necesarios contornos precisos en estas caras para un acoplamiento adecuado. Los orificios roscados pueden recibir tomillos u otros sujetadores que se utilizan para anclar dispositivos dentales dentro de la boca del paciente. En consecuencia, se puede requerir una alineación adecuada de los orificios y un roscado crujiente para asegurar una colocación deseada en relación con los contornos existentes que rodean los dispositivos 10 dentales. Puede ser necesario que las superficies de las cúspides sean precisas para garantizar que no se produzcan daños en los dispositivos 10 dentales y/o la odontología circundante durante el uso. La parte 29 superior puede ser fabricada de forma aditiva por la máquina 22 para crear geometrías complejas que de otro modo no serían posibles mediante procesos sustractivos tradicionales y/o superficies más rugosas que pueden mejorar la unión con carillas cosméticas u otras cubiertas exteriores similares. Las geometrías complejas pueden incluir, por ejemplo, pasajes curvos y sujetadores empotrados.
Puede crearse un modelo virtual de dispositivo 10 dental para un paciente en particular (por ejemplo, basado en los datos digitales descritos anteriormente), y luego dividirse en la base 28 y la parte 29 superior a lo largo de al menos un plano 56. En la realización de la figura 5, el plano 56 pasa a través de cada característica (por ejemplo, cada sitio del diente) del dispositivo 10 dental y está ubicado de tal manera que la mayoría (por ejemplo, todas) de las características de alta precisión y tolerancia estricta del dispositivo 10 dental se colocan a un lado (por ejemplo, el lado inferior que se muestra en la figura 5) del plano 56, mientras que la mayoría (por ejemplo, todas) de las características complicadas de forma libre se colocan en un lado opuesto (por ejemplo, el lado superior mostrado en la figura 5). El plano 56 puede ser generalmente perpendicular a un eje central que pasa a través del material 27 en bruto (con referencia a la figura 4) u orientado en otro ángulo deseado. Los datos digitales asociados con cada porción dividida del modelo virtual del dispositivo 10 dental (por ejemplo, asociado con la base 28 y la parte 29 superior) pueden enviarse luego al controlador 26 y usarse para regular la fabricación a través de las respectivas máquinas 20, 22.
Dividir el modelo virtual del dispositivo 10 dental en la base 28 y la parte 29 superior puede permitir el uso de un material 27 en bruto más delgado, en comparación con la producción sustractiva de la totalidad del dispositivo 10 dental. Esto puede reducir la cantidad de material a eliminar de forma sustractiva, lo que ahorra tiempo de fabricación y reduce el desperdicio. Dicho desperdicio puede no ser reciclable en todos los casos, lo que conduce a un aumento del coste de un dispositivo 10 dental fabricado completamente por sustracción.
En una realización alternativa mostrada en las figuras 6 y 7, el plano 56 no atraviesa todas las características del dispositivo 10 dental. Por el contrario, el plano 56 de las figuras 6 y 7 atraviesa un número limitado de características y se ubican solo donde se requieren altas precisiones y tolerancias ajustadas o características complicadas y de forma libre. En particular, el plano 56 podría atravesar una única característica (por ejemplo, un solo lugar dentario) del dispositivo 10 dental, de modo que la mayoría del dispositivo 10 dental se fabrique por sustracción o la mayoría del dispositivo 10 dental se fabrique de forma aditiva. En el ejemplo de las figuras 6 y 7, la máquina 20 fabrica de forma sustractiva la mayor parte del dispositivo 10 dental, y la máquina 22 fabrica posteriormente solo un pasaje 58 curvo complejo. Se contempla que podría usarse cualquier número de planos 56 separados para definir la base 28 y la parte 29 superior dentro de un único dispositivo 10 dental. En estas realizaciones, los diferentes planos 56 podrían alinearse entre sí o ubicarse en diferentes elevaciones y orientaciones.
Según la invención, durante la fabricación sustractiva, la máquina 20 forma conjuntamente una estructura de soporte con la base 28 del material 27 en bruto. La estructura de soporte incluye un bastidor 60 exterior (mostrado solo en la figura 4, dentro de la cámara 30 de construcción de la máquina 22) que rodea al menos parcialmente la base 28, y uno o más conectores (no mostrados) que se extienden entre el bastidor 60 exterior y la base 28. En estas realizaciones, el bastidor 60 exterior y los conectores soportan la base 28 durante la transferencia entre las máquinas 20 y 22, funcionan como un adaptador para usar en la colocación de dispositivos 10 dentales dentro de las máquinas 22 y 24, y monta de forma segura la base 28 dentro de la máquina 22 durante la adición de la parte 29 superior. En algunas realizaciones ejemplares, el bastidor 60 exterior y los conectores asociados también pueden funcionar como un contenedor de envío durante el transporte de los dispositivos 10 dentales a un destino de uso final (por ejemplo, al consultorio de un dentista o cirujano oral) después de que los procesos aditivos de la máquina 22 se hayan completado. El bastidor 60 exterior puede retirarse antes de la instalación del dispositivo 10 dental, por ejemplo, cortando los conectores asociados.
Se contempla que un único dispositivo 10 dental o múltiples dispositivos 10 dentales puedan fabricarse dentro de un único bastidor 60 exterior. Por ejemplo, se pueden encajar múltiples dispositivos 10 dentales uno dentro del otro y dentro del bastidor 60 exterior. Al fabricar múltiples dispositivos 10 dentales dentro del mismo bastidor 60 exterior, se pueden lograr mayores eficiencias. En algunas realizaciones ejemplares, los dispositivos 10 dentales particulares formados dentro del mismo bastidor 60 exterior pueden corresponder con el mismo paciente y/o el mismo procedimiento quirúrgico. Por ejemplo, un kit puede crearse formando conjuntamente una o más superestructuras 14, subestructuras 16 y/o plantillas 18 (refiriéndose a las figuras 1-3) para un solo paciente dentro del mismo bastidor 60 exterior. De esta manera, todas las partes del kit se pueden fabricar al mismo tiempo, en la misma ubicación, con los mismos materiales y/o con las mismas máquinas, lo que facilita el manejo de las partes y el seguimiento del inventario, mejora la eficiencia, mejora la precisión y mejor ajuste de montaje. En algunos casos, las partes de un kit particular pueden incluso transportarse juntas dentro del bastidor 60 exterior hasta el destino de uso final.
Aplicabilidad industrial
El sistema y el procedimiento descritos se pueden usar para fabricar una amplia gama de dispositivos dentales que se ajusten bien de manera precisa. Los dispositivos dentales fabricados por el sistema descrito pueden adaptarse bien a la boca de un paciente porque la mayoría (si no todas) las partes de cada dispositivo dental están personalizadas para cada paciente. La precisión se puede lograr mediante el uso combinado de procesos de fabricación aditiva y sustractiva, de modo que las áreas de alta precisión y también las áreas de alta complejidad se pueden producir dentro de las tolerancias requeridas. El funcionamiento del sistema 12 se describirá ahora en detalle.
Al comienzo de un evento de fabricación, los datos digitales relacionados con un dispositivo 10 dental que se va a producir pueden cargarse electrónicamente en el controlador 26 (con referencia a la figura 4). Estos datos digitales pueden incluir una forma, un tamaño, un contorno, una ubicación y/u orientación del plano 56, etc. asociado con el dispositivo 10 dental particular, así como especificaciones del material 27 en bruto asociado que se va a utilizar. A continuación, se puede cargar físicamente la pieza en material 27 en bruto en el soporte 48 de la máquina 20, y el controlador 26 puede usar los datos digitales para regular el funcionamiento del cortador 44. En particular, el cortador 44 puede controlarse para eliminar material de las superficies seleccionadas del material 27 en bruto, creando así la base 28 sobre la cual se puede añadir la parte 29 superior posteriormente.
Una vez que se ha completado el mecanizado de la base 28, se puede retirar cualquier material de viruta alrededor de la base 28 (por ejemplo, cepillar, aspirar, etc.). La máquina 24 de transferencia puede entonces transportar la base 28 desde la máquina 20 a la máquina 22, y colocar la base 28 en una ubicación deseada dentro de la cámara 30 de construcción. En algunas realizaciones ejemplares, puede ser necesario orientar la base 28 de una manera particular antes de que pueda comenzar la sinterización. Esto puede incluir, por ejemplo, alinear las características 54 de referencia particulares de la base 28 (y/o el soporte 48) con las características correspondientes en la cámara 30 de construcción. En otro ejemplo, la base 28 puede cargarse en la cámara 30 de construcción de cualquier manera deseada, pero la ubicación y/u orientación resultantes pueden necesitar ser detectadas posteriormente.
Los datos digitales descritos anteriormente pueden usarse entonces para controlar el funcionamiento de la cámara 30 de construcción, la cámara 32 de material, la repintadora 34 y la fuente 36 de energía. Por ejemplo, la plataforma 40 se puede bajar en una cantidad correspondiente al grosor deseado de una primera capa de la parte 29 superior en la base 28. Aproximadamente al mismo tiempo, la plataforma 42 puede elevarse al menos este mismo grosor. A partir de entonces, el repintador 34 puede ser accionado por accionador(es) asociado(s) para empujar el material que sobresale de la cámara 32 de material por encima de un borde inferior del repintador correspondiente dentro de la cámara 30 de construcción y sobre la base 28. El material puede extenderse por la plataforma 40 de una manera relativamente uniforme y bien distribuida. Posteriormente, la fuente 36 de energía puede activarse para sinterizar el material en polvo en un patrón correspondiente al tamaño, forma y/o contorno de la parte 29 superior a la altura particular por encima de la plataforma 40. A continuación, la plataforma 40 puede descender un grosor de una segunda capa de la parte 29 superior, y el proceso puede repetirse. Cabe señalar que, en algunas realizaciones (por ejemplo, realizaciones, donde el plano 56 pasa a través de una única característica del dispositivo 10 dental y está rodeado por otras características más altas), un procedimiento diferente de fabricación aditiva (por ejemplo, fotopolimerización en cubeta, chorro de material, chorro de aglutinante, extrusión de material o deposición de energía dirigida). Una vez que todas las capas de la parte 29 superior se han solidificado, se puede eliminar cualquier material en polvo alrededor del dispositivo 10 dental (por ejemplo, cepillar, aspirar, etc.). El dispositivo 10 dental puede instalarse posteriormente dentro de la boca del paciente correspondiente. En algunas realizaciones, es posible que sea necesario cortar primero el bastidor 60 exterior y/o los conectores asociados del dispositivo 10 dental antes de la instalación.
Resultará evidente para los expertos en la técnica que se pueden realizar diversas modificaciones y variaciones en el sistema y procedimiento descritos. Otras realizaciones resultarán evidentes para los expertos en la técnica a partir de la consideración de la especificación y la práctica del sistema y procedimiento descritos. Por ejemplo, cuando se hace referencia a la "boca" de un paciente en particular, dicha referencia pretende abarcar solo una parte (por ejemplo, solo tejido blando, solo tejido duro, una combinación particular de tejidos blandos y duros, etc.) o toda la boca. Se pretende que la especificación y los ejemplos se consideren únicamente a modo de ejemplo.

Claims (14)

REIVINDICACIONES
1. Un sistema (12) para fabricar un dispositivo (10) dental, que comprende:
una máquina (20) sustractiva configurada para fabricar una base (28) del dispositivo (10) dental y una estructura de soporte que comprende un bastidor (60) exterior de un material (27) en bruto;
una máquina (22) aditiva configurada para fabricar una parte (29) superior del dispositivo (10) dental añadiendo material sobre una superficie de la base (28) que se monta con el bastidor (60) exterior dentro de la máquina (22) aditiva; y
un controlador (26) en comunicación con la máquina (20) sustractiva y la máquina (22) aditiva, estando programado el controlador (26) para:
recibir datos digitales correspondientes a al menos uno de la boca de un paciente particular y el dispositivo (10) dental; y
controlar el funcionamiento de la máquina (20) sustractiva para personalizar la base (28) basándose en los datos digitales; por lo cual
el bastidor (60) exterior rodea al menos parcialmente la base (28) y comprende uno o más conectores que se extienden entre el bastidor (60) exterior y la base (28) funcionando así como un adaptador para su uso en la colocación del dispositivo (10) dental dentro de la máquina (20) sustractiva y la máquina (22) aditiva.
2. El sistema (12) de la reivindicación 1, en el que el controlador (26) está configurado además para controlar el funcionamiento de la máquina (22) aditiva para personalizar la parte (29) superior en base a los datos digitales.
3. El sistema (12) de la reivindicación 1, en el que el controlador (26) está configurado además para: determinar en un modelo virtual del dispositivo (10) dental una primera ubicación de al menos una característica que tiene una geometría que puede ser fabricada por la máquina (20) sustractiva;
determinar en el modelo virtual del dispositivo (10) dental una segunda ubicación de al menos una característica que tiene una geometría que puede ser fabricada por la máquina (22) aditiva; y
determinar en el modelo virtual una ubicación de un plano (56) que separa la primera ubicación de la segunda ubicación, donde el plano (56) forma un límite virtual que define al menos parcialmente la base (28) y la parte (29) superior.
4. El sistema (12) de la reivindicación 1, en el que el dispositivo (10) dental es uno de una superestructura (14), una subestructura (16) utilizada para el montaje de la superestructura (14) y una plantilla (18) utilizada para instalar el superestructura (14) o subestructura (16) en la boca de un paciente en particular.
5. El sistema (12) de la reivindicación 1, en el que la máquina (20) sustractiva está configurada para fabricar una característica de referencia (54) asociada con el material (27) en bruto para su uso en al menos una de las colocaciones de la base (28) del dispositivo (10) dental dentro de la máquina (22) aditiva y detectando una orientación de la base (28) del dispositivo (10) dental dentro de la máquina (22) aditiva.
6. El sistema (12) de la reivindicación 1, en el que la máquina (22) aditiva está configurada para sinterizar la parte (29) superior a partir de un metal en polvo.
7. El sistema (12) de la reivindicación 1, en el que las superficies seleccionadas de la base (28) corresponden a una de entre una cara de apoyo del implante, un orificio roscado o una superficie de cúspide.
8. Un procedimiento para fabricar un dispositivo (10) dental, que comprende:
recibir datos digitales correspondientes a al menos uno de la boca de un paciente particular y el dispositivo (10) dental con un controlador (26);
fabricar de forma sustractiva a partir de un material (27) en bruto una base (28) del dispositivo (10) dental en base a los datos digitales y una estructura de soporte que comprende un bastidor (60) exterior en una máquina (20) sustractiva y controlado por el controlador (26); y
fabricar aditivamente una parte (29) superior del dispositivo (10) dental sobre una superficie de la base (28) que se monta con el bastidor (60) exterior dentro de una máquina (22) aditiva y se controla mediante el controlador (26), por lo que
el bastidor (60) exterior rodea al menos parcialmente la base (28) y comprende uno o más conectores que se extienden entre el bastidor (60) exterior y la base (28) funcionando así como un adaptador para su uso en la colocación del dispositivo (10) dental dentro de la máquina (20) sustractiva y la máquina (22) aditiva.
9. El procedimiento de la reivindicación 8, en el que la fabricación aditiva de la parte (29) superior del dispositivo (10) dental incluye la fabricación aditiva de la parte (29) superior basándose en los datos digitales.
10. El procedimiento de la reivindicación 8, que además incluye:
determinar en un modelo virtual del dispositivo (10) dental una primera ubicación de al menos una característica que tiene una geometría que se puede fabricar mediante fabricación sustractiva;
determinar en el modelo virtual del dispositivo (10) dental una segunda ubicación de al menos una característica que tiene una geometría que se puede fabricar mediante fabricación aditiva; y
determinar en el modelo virtual una ubicación de un plano (56) que separa la primera ubicación de la segunda ubicación, donde el plano (56) forma un límite virtual que define al menos parcialmente la base (28) y la parte (29) superior.
11. El procedimiento de la reivindicación 8, en el que el dispositivo (10) dental es uno de una superestructura (14), una subestructura (16) utilizada para montar la superestructura (14) y una plantilla (18) utilizada para instalar el dispositivo (10) dental en la boca de un paciente en particular.
12. El procedimiento de la reivindicación 8, que además incluye:
fabricar de forma sustractiva una característica (54) de referencia asociada con el material (27) en bruto para su uso en la colocación de la base (28) antes de fabricar aditivamente la parte (29) superior.
13. El procedimiento de la reivindicación 8, en el que la fabricación aditiva de la parte (29) superior incluye sinterizar la parte (29) superior a partir de un metal en polvo.
14. El procedimiento de la reivindicación 8, en el que las superficies seleccionadas de la base (28) corresponden a una de entre una cara de apoyo del implante, un orificio roscado o una superficie de cúspide.
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