IT201900006276A1 - Processo per la produzione di protesi dentali - Google Patents
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Description
Descrizione di un brevetto d’invenzione
DESCRIZIONE
La presente invenzione riguarda in generale un processo per la produzione di protesi dentali e, in particolare, un processo per l’integrazione della tecnologia additiva con quella sottrattiva nella produzione di protesi dentali e loro parti, oppure oggetti simili di piccole dimensioni.
Per la produzione di protesi dentali è noto l’utilizzo della cosiddetta tecnologia additiva, basata sull’addizione stratificata di un determinato materiale. Procedendo strato per strato è possibile ottenere oggetti tridimensionali di qualsiasi forma e geometria. Esempi di tecnologia additiva sono costituiti dalla sinterizzazione laser selettiva (Selective Laser Sintering o SLS), dalla fusione laser selettiva (Selective Laser Melting o SLM) e, in generale, dalla stampa 3D di qualunque materiale. Ad esempio, la tecnologia SLM si basa sulla microfusione selettiva, tramite un fascio laser, di uno strato di polvere metallica a granulometria controllata, in modo da realizzare sottili strati di metallo fuso/solidificato sovrapposti.
Tramite la tecnologia additiva si possono produrre protesi dentali a costi molto più bassi rispetto alla tradizionale fresatura da pieno, soprattutto nella produzione di protesi in metallo duro (tipicamente leghe di Ti o Co-Cr). Tuttavia, la dimensione minima della polvere metallica (o di ciascuno strato costituito da altri materiali) comporta una superficie relativamente ruvida e una precisone limitata, che è sufficiente per la maggior parte delle porzioni della protesi dentale, ma non per le parti preposte agli accoppiamenti avvitati (tipicamente i fori e le zone di accoppiamento, i ponti, le barre e simili) su impianti già presenti nella bocca del paziente. Queste parti della protesi dentale devono infatti essere realizzate con elevata precisione e con una buona finitura superficiale.
Una soluzione tecnica che ottimizza costi e precisione (laddove necessaria) è rappresentata dalla integrazione della tecnologia additiva con la cosiddetta tecnologia sottrattiva. In altre parole, la produzione del manufatto avviene mediante la tecnologia additiva, ma il manufatto stesso viene successivamente ripreso su una macchina fresatrice che esegue le lavorazioni di precisione soltanto nei punti in cui esse sono necessarie, tipicamente le connessioni e i fori di passaggio delle viti, rimuovendo il materiale in eccesso deposto volutamente nella precedente fase di fusione e/o stampa 3D.
Sull’integrazione della tecnologia additiva con quella sottrattiva nella produzione di protesi dentali esistono vari documenti brevettuali, che riguardano soprattutto le modalità di montaggio del semilavorato (ottenuto col processo additivo) su un opportuno supporto in modo da garantirne una sufficiente precisione di allineamento con il file di fresatura per effettuare la successiva operazione di rimozione del materiale in eccesso. Ad esempio, il documento US 9918811 B2 illustra un processo per la produzione di protesi dentali in cui è previsto un complicato sistema di fissaggio per portare il semilavorato da fresare in una posizione spaziale predefinita. Anche il documento EP 3095538 A1, riguardante un processo e un’attrezzatura per la produzione di protesi dentali, prevede un complicato sistema di fissaggio per portare il semilavorato da fresare in una posizione spaziale predefinita.
Scopo della presente invenzione è pertanto quello di ottenere un processo per la produzione di protesi dentali, in particolare un processo per l’integrazione della tecnologia additiva con quella sottrattiva nella produzione di protesi dentali e loro parti, che sia in grado di risolvere gli inconvenienti sopra citati della tecnica nota in una maniera estremamente semplice, economica e particolarmente funzionale.
Nel dettaglio, è uno scopo della presente invenzione quello di ottenere un processo per la produzione di protesi dentali in cui le operazioni di posizionamento e di centraggio del semilavorato, prima di iniziare le successive operazioni di fresatura, siano più semplici e rapide rispetto a quanto avviene in analoghi processi secondo la tecnica nota.
Questo e altri scopi secondo la presente invenzione vengono raggiunti realizzando un processo per la produzione di protesi dentali come esposto nella rivendicazione 1.
Ulteriori caratteristiche dell’invenzione sono evidenziate dalle rivendicazioni dipendenti, che sono parte integrante della presente descrizione.
Le caratteristiche e i vantaggi di un processo per la produzione di protesi dentali secondo la presente invenzione risulteranno maggiormente evidenti dalla descrizione seguente, esemplificativa e non limitativa, riferita ai disegni schematici allegati nei quali:
la figura 1A è una vista schematica di un generico semilavorato impiegabile in un primo esempio di realizzazione di un processo per la produzione di protesi dentali secondo la presente invenzione;
la figura 1B è una vista di un supporto su cui può essere montato il semilavorato di figura 1A;
la figura 1C è una vista schematica del semilavorato di figura 1A, provvisto di un elemento aggiuntivo per facilitarne il montaggio sul supporto di figura 1B;
la figura 1D mostra una fase del montaggio del semilavorato di figura 1C sul supporto di figura 1B;
la figura 2A è una vista schematica di un generico semilavorato impiegabile in un secondo esempio di realizzazione di un processo per la produzione di protesi dentali secondo la presente invenzione;
la figura 2B è una vista schematica del semilavorato di figura 2A, provvisto di un elemento aggiuntivo per facilitarne le successive fasi di lavorazione;
la figura 2C è una vista schematica del semilavorato di figura 2B, provvisto di ulteriori elementi aggiuntivi per facilitarne le successive fasi di lavorazione;
la figura 2D è una vista in sezione del semilavorato di figura 2C, montato su un rispettivo supporto;
la figura 2E è una vista schematica di un primo esempio di realizzazione di un supporto (previsto per altri elementi in uso abituale nel settore delle protesi dentali, come blocchetti di disilicato o pre-milled abutments) su cui può essere montato il semilavorato di figura 2C;
la figura 2F è una vista schematica di un secondo esempio di realizzazione di un supporto su cui può essere montato il semilavorato di figura 2C;
la figura 2G è una vista schematica del supporto di figura 2F, su cui è montato il semilavorato di figura 2C;
la figura 3A è una vista schematica di un generico semilavorato impiegabile in un terzo esempio di realizzazione di un processo per la produzione di protesi dentali secondo la presente invenzione;
la figura 3B è una vista schematica del semilavorato di figura 3A, provvisto di un elemento aggiuntivo per facilitarne le successive fasi di lavorazione; e
la figura 3C è uno schema a blocchi che mostra le successive fasi di lavorazione del semilavorato di figura 3B.
Con riferimento alle figure, vengono mostrati alcuni esempi di realizzazione di un processo per la produzione di protesi dentali secondo la presente invenzione. Il processo comprende una fase iniziale di realizzazione di un semilavorato 10 mediante un dispositivo di produzione additiva configurato per effettuare l’addizione stratificata di un materiale predefinito su uno specifico supporto 24 (figura 2D), dal quale il semilavorato 10 sarà rimosso per rottura dei rispettivi pilastrini di supporto. Il dispositivo di produzione additiva può essere costituito, ad esempio, da una macchina per sinterizzazione laser selettiva (SLS), da una macchina per fusione laser selettiva (SLM) o da una generica stampante 3D.
Una volta realizzato il semilavorato 10, esso viene posizionato in posizione casuale, vale a dire non precisa, su un mezzo di trattenimento 12 di una macchina fresatrice. La macchina fresatrice è configurata per completare la lavorazione di un oggetto tridimensionale finito che costituirà la protesi dentale desiderata. La macchina fresatrice include o è supportata, mediante un qualunque collegamento per il trasferimento di files, da una unità centrale di elaborazione e da una unità di memoria su cui sono memorizzati almeno un software CAM e almeno un file di fresatura. Per comodità, infatti, il software CAM risiede usualmente su un computer esterno rispetto alla macchina fresatrice, per cui la elaborazione del file di fresatura avviene fuori linea, prima del lancio della fresatura.
Il file di fresatura costituisce una immagine modello sulla base della quale la macchina fresatrice opererà con tecnologia sottrattiva sul semilavorato 10 per ottenere l’oggetto tridimensionale finito. Tipicamente il file di fresatura è una semplice immagine tridimensionale dell’oggetto che bisogna fresare. In generale, il software CAM traduce tale file di fresatura in un insieme di percorsi spaziali che deve fare ogni singolo utensile della macchina di fresatura.
Il processo per la produzione di protesi dentali secondo la presente invenzione riduce la complessità delle operazioni di posizionamento e di allineamento del semilavorato 10 sul rispettivo mezzo di trattenimento 12, individuando la posizione spaziale di tale semilavorato 10 sul rispettivo mezzo di trattenimento 12 mediante un lettore ottico di immagini operativamente collegato alla unità centrale di elaborazione della macchina fresatrice, oppure alla unità di supporto sulla quale risiede il software CAM. Il lettore ottico di immagini può essere costituito sia da uno scanner tradizionale da banco, sia da uno scanner incorporato nella macchina fresatrice.
Nell’esempio di realizzazione delle figure 1A-1D il mezzo di trattenimento 12 può essere costituito da un supporto porta-blocchetti (tipicamente aperto) provvisto di uno o più attacchi di precisione 14, normalmente in dotazione a quasi tutte le macchine fresatrici dentali. Nell’esempio di realizzazione delle figure 2A-2G il mezzo di trattenimento 12 può essere costituito da un supporto porta-blocchetti (tipicamente chiuso) senza attacco di precisone, già in dotazione a quasi tutte le macchine fresatrici dentali con minime modifiche (se necessarie). In questo esempio di realizzazione il lettore ottico di immagini può essere costituito da uno scanner da tavolo del tipo utilizzato in quasi tutti i laboratori odontotecnici. Nell’esempio di realizzazione delle figure 3A-3C il mezzo di trattenimento 12 può essere costituito da un qualunque sistema di bloccaggio previsto sulla macchina fresatrice e posto all’esterno del volume da fresare. In questo esempio di realizzazione il lettore ottico di immagini può essere montato direttamente sulla macchina fresatrice.
Secondo l’invenzione, il processo per la produzione di protesi dentali comprende una fase in cui il file di fresatura, mediante il software CAM, viene allineato alla posizione casuale del semilavorato 10 sul rispettivo mezzo di trattenimento 12, mantenendo fermo tale semilavorato 10 sul rispettivo mezzo di trattenimento 12. Risulta a questo punto possibile effettuare almeno una operazione di fresatura sul semilavorato 10 sulla base delle informazioni contenute nel file di fresatura allineato, in maniera tale da trasformare almeno parzialmente il semilavorato (10) in un oggetto tridimensionale simile a esso, come ad esempio la protesi dentale desiderata, ma con maggior precisione e/o finitura superficiale almeno in alcune delle sue zone.
Nell’esempio di realizzazione delle figure 1A-1D, ove il mezzo di trattenimento 12 è costituito da un supporto porta-blocchetti provvisto di uno o più attacchi di precisione 14, la fase di posizionamento del semilavorato 10 su tale supporto 12 comprende una fase di creazione di almeno un elemento aggiuntivo 16 sul semilavorato 10 mediante il dispositivo di produzione additiva. Ciascun elemento aggiuntivo 16 è provvisto di almeno una porzione di accoppiamento 18 avente una forma compatibile con un corrispondente attacco di precisione 14 ricavato sul supporto 12. Di preferenza, sono previste almeno due porzioni di accoppiamento 18 su un singolo elemento aggiuntivo 16.
Le porzioni di accoppiamento 18 sono realizzate in una posizione predefinita e con allineamento predefinito (di solito orizzontale) su un rispettivo elemento aggiuntivo 16 del semilavorato 10. Se necessario, al fine di rendere sufficientemente rigido l’elemento aggiuntivo 16 e le rispettive porzioni di accoppiamento 18, questo elemento aggiuntivo può essere collegato al semilavorato 10 mediante uno o più elementi di irrobustimento 20. Grazie alla presenza dell’elemento aggiuntivo 16, il posizionamento del semilavorato 10 sul supporto 12 risulta già sufficientemente preciso e la successiva fase di allineamento del file di fresatura può essere effettuata in maniera ancora più rapida e precisa.
Nell’esempio di realizzazione delle figure 2A-2G, in alternativa o in aggiunta rispetto all’elemento o agli elementi aggiuntivi 16, sul semilavorato 10 e/o sul supporto 12 possono essere realizzati uno o più elementi marcatori 22 di forma predefinita (ad esempio esagonale), riconoscibili dal lettore ottico di immagini e posizionati in posizioni predefinite sul semilavorato 10 stesso e/o sul supporto 12. Ciascun elemento marcatore 22 può essere formato sul semilavorato 10 mediante il dispositivo di produzione additiva, oppure può essere ottenuto sul semilavorato 10 e/o sul supporto 12 mediante disegno di una sagoma geometrica predefinita, posta in posizione nota a priori al lettore ottico di immagini. Ciascun elemento marcatore 22 può anche essere costituito da un elemento dello stesso semilavorato 10, posto in posizione nota a priori al lettore ottico di immagini e che sarà poi fresato nelle successive fasi di lavorazione del semilavorato 10.
Mediante il lettore ottico di immagini, tipicamente costituito da uno scanner da tavolo di uso comune nei laboratori odontotecnici, si rileva il posizionamento relativo degli elementi marcatori 22 sul semilavorato 10 e/o sul supporto 12, ricavando di conseguenza la posizione relativa nello spazio (coordinate XYZ e due assi di rotazione) del semilavorato 10 da fresare rispetto al file di fresatura. Tramite il software CAM usato per la fresatura, il file di fresatura viene traslato e/o ruotato in modo da essere allineato con il semilavorato 10 da fresare. A questo punto si può procedere con l’operazione di fresatura.
L’esempio di realizzazione delle figure 3A-3C è concettualmente simile a quello delle figure 2A-2G. Anche in questo esempio di realizzazione, infatti, in alternativa o in aggiunta rispetto all’elemento o agli elementi aggiuntivi 16, sul semilavorato 10 e/o sul mezzo di trattenimento 12 possono essere realizzati uno o più elementi marcatori 22 di forma predefinita (ad esempio esagonale), riconoscibili dal lettore ottico di immagini e posizionati in posizioni predefinite sul semilavorato 10 stesso.
Il semilavorato 10 viene posizionato grossolanamente nel sistema di bloccaggio 12 della macchina fresatrice e viene quindi mantenuto fermo nella posizione di fresatura. Mediante lo scanner interno alla macchina fresatrice, si rileva il posizionamento relativo degli elementi marcatori 22 sul semilavorato 10 rispetto al piano normale di lavoro della macchina fresatrice (zeri relativi del file di fresatura), ricavando di conseguenza la posizione relativa nello spazio (coordinate XYZ e due assi di rotazione) del semilavorato 10 da fresare rispetto al file di fresatura. Tramite il software CAM usato per la fresatura, il file di fresatura viene traslato e/o ruotato in modo da essere allineato con il semilavorato 10 da fresare. A questo punto si può procedere con l’operazione di fresatura. Si evidenzia infine il fatto che l’operazione di fresatura del semilavorato 10 può avvenire, con un unico fissaggio come sopra descritto, anche nella parte posteriore del semilavorato 10 stesso in quanto, essendo nota la traslazione e la rotazione della parte frontale, il software CAM può ruotare/traslare di conseguenza il file per la fresatura della parte posteriore e allinearlo opportunamente alla posizione del semilavorato 10 da fresare.
Si è così visto che il processo per la produzione di protesi dentali secondo la presente invenzione realizza gli scopi in precedenza evidenziati, ottenendo in particolare i seguenti vantaggi:
- il montaggio casuale, quindi in modo semplice e rapido, del semilavorato sul supporto portablocchetti e l’uso di uno scanner tradizionale da banco per definire la posizione spaziale del semilavorato da fresare, ruotando poi via software il file di fresatura per allinearlo alla posizione di tale semilavorato;
- la possibilità di realizzare una macchina fresatrice con scanner incorporato, sempre con montaggio casuale del semilavorato su un rispettivo mezzo di trattenimento. Lo scanner incorporate legge direttamente la posizione spaziale del semilavorato da fresare, ruotando poi via software il file di fresatura per allinearlo alla posizione di tale semilavorato; - in generale, il fatto di aver rovesciato l’approccio dei metodi secondo la tecnica nota: non montare il semilavorato da fresare in modo preciso e allineato col file di fresatura, bensì riconoscerne la posizione (rispetto al supporto porta-blocchetti o direttamente nella macchina fresatrice) e allineare poi via software il file di fresatura alla posizione del semilavorato.
Il processo per la produzione di protesi dentali secondo la presente invenzione così concepito è suscettibile in ogni caso di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nel medesimo concetto inventivo; inoltre tutti i dettagli sono sostituibili da elementi tecnicamente equivalenti. L’ambito di tutela dell’invenzione è pertanto definito dalle rivendicazioni allegate.
Claims (16)
- RIVENDICAZIONI 1. Processo per la produzione di un oggetto tridimensionale, in particolare una protesi dentale, il processo comprendendo le fasi di: - realizzare un semilavorato (10) mediante un dispositivo di produzione additiva configurato per effettuare l’addizione stratificata di un materiale predefinito su uno specifico supporto 24, dal quale il semilavorato 10 sarà rimosso per rottura dei rispettivi pilastrini di supporto; - posizionare il semilavorato (10) in posizione casuale su un mezzo di trattenimento (12) di una macchina fresatrice che include o è supportata, mediante un qualunque collegamento di trasferimento di files, da una unità centrale di elaborazione e da una unità di memoria su cui sono memorizzati almeno un software CAM e almeno un file di fresatura per detto semilavorato (10); - individuare la posizione spaziale del semilavorato (10) sul rispettivo mezzo di trattenimento (12) mediante un lettore ottico di immagini operativamente collegato alla unità centrale di elaborazione della macchina fresatrice, oppure alla unità di supporto sulla quale risiede il software CAM; - mediante il software CAM, allineare detto almeno un file di fresatura a detta posizione casuale del semilavorato (10), mantenendo fermo detto semilavorato (10) sul rispettivo mezzo di trattenimento (12); - effettuare almeno una operazione di fresatura sul semilavorato (10) sulla base delle informazioni contenute in detto almeno un file di fresatura allineato, in maniera tale da trasformare almeno parzialmente detto semilavorato (10) in un oggetto tridimensionale simile a detto semilavorato (10), ma con maggior precisione e/o finitura superficiale almeno in alcune delle sue zone.
- 2. Processo secondo la rivendicazione 1, in cui il mezzo di trattenimento (12) è costituito da un supporto porta-blocchetti provvisto di uno o più attacchi di precisione (14) e in cui la fase di posizionamento del semilavorato (10) su detto supporto (12) comprende una fase di creazione di almeno un elemento aggiuntivo (16) sul semilavorato (10) mediante il dispositivo di produzione additiva, ciascun elemento aggiuntivo (16) essendo provvisto di almeno una porzione di accoppiamento (18) avente una forma compatibile con un corrispondente attacco di precisione (14) ricavato sul supporto (12), ciascuna porzione di accoppiamento (18) essendo realizzata in una posizione predefinita e con allineamento predefinito su un rispettivo elemento aggiuntivo (16).
- 3. Processo secondo la rivendicazione 2, in cui ciascun elemento aggiuntivo (16) comprende almeno due porzioni di accoppiamento (18).
- 4. Processo secondo la rivendicazione 2 o 3, in cui ciascun elemento aggiuntivo (16) è collegato al semilavorato (10) mediante uno o più elementi di irrobustimento (20) al fine di rendere sufficientemente rigido detto elemento aggiuntivo (16) e le rispettive porzioni di accoppiamento (18).
- 5. Processo secondo la rivendicazione 1, in cui il mezzo di trattenimento (12) è costituito da un supporto porta-blocchetti e in cui la fase di posizionamento del semilavorato (10) su detto supporto (12) comprende una fase di creazione di uno o più elementi marcatori (22) di forma predefinita, riconoscibili dal lettore ottico di immagini e posizionati in posizioni predefinite su detto semilavorato (10) e/o su detto supporto (12).
- 6. Processo secondo la rivendicazione 5, in cui ciascun elemento marcatore (22) è formato sul semilavorato (10) mediante il dispositivo di produzione additiva.
- 7. Processo secondo la rivendicazione 5, in cui ciascun elemento marcatore (22) è ottenuto sul semilavorato (10) e/o sul supporto (12) mediante disegno di una sagoma geometrica predefinita, posta in posizione nota a priori al lettore ottico di immagini.
- 8. Processo secondo la rivendicazione 5, in cui ciascun elemento marcatore (22) è costituito da un corrispondente elemento da fresare nelle successive fasi di lavorazione del semilavorato (10).
- 9. Processo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 5 a 8, comprendente inoltre una fase di rilevamento, mediante il lettore ottico di immagini, del posizionamento relativo degli elementi marcatori (22) sul semilavorato (10) e/o sul supporto (12), ricavando di conseguenza la posizione relativa nello spazio del semilavorato (10) da fresare rispetto al file di fresatura.
- 10. Processo secondo la rivendicazione 1, in cui il mezzo di trattenimento (12) è costituito da un sistema di bloccaggio previsto sulla macchina fresatrice e posto all’esterno del volume da fresare e in cui la fase di posizionamento del semilavorato (10) su detto sistema di bloccaggio (12) comprende una fase di creazione di uno o più elementi marcatori (22) di forma predefinita, riconoscibili dal lettore ottico di immagini e posizionati in posizioni predefinite su detto semilavorato (10).
- 11. Processo secondo la rivendicazione 10, in cui ciascun elemento marcatore (22) è formato sul semilavorato (10) mediante il dispositivo di produzione additiva.
- 12. Processo secondo la rivendicazione 10, in cui ciascun elemento marcatore (22) è costituito da un elemento di detto semilavorato (10), posto in posizione nota al sistema di scansione e che sarà poi fresato nelle successive fasi di lavorazione di detto semilavorato (10).
- 13. Processo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 10 a 12, comprendente inoltre una fase di posizionamento grossolano del semilavorato (10) nel sistema di bloccaggio (12) della macchina fresatrice, ove detto semilavorato (10) viene mantenuto fermo nella posizione di fresatura, e una fase di rilevamento, mediante il lettore ottico di immagini, del posizionamento relativo degli elementi marcatori (22) sul semilavorato (10) rispetto al piano normale di lavoro della macchina fresatrice, ricavando di conseguenza la posizione relativa nello spazio del semilavorato (10) da fresare rispetto al file di fresatura.
- 14. Processo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 10 a 13, in cui il lettore ottico di immagini è costituito da uno scanner incorporato nella macchina fresatrice.
- 15. Processo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da precedenti, in cui il dispositivo di produzione additiva è scelto nel gruppo costituito da: - una macchina per sinterizzazione laser selettiva (SLS), - una macchina per fusione laser selettiva (SLM), - una generica stampante 3D.
- 16. Processo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la fresatura del semilavorato (10) può avvenire anche nella parte posteriore di detto semilavorato (10) in quanto, essendo nota la traslazione e la rotazione della parte frontale di detto semilavorato (10), il software CAM può ruotare/traslare di conseguenza il file per la fresatura della parte posteriore di detto semilavorato (10) e allinearlo opportunamente alla posizione di detto semilavorato (10) da fresare.
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2019
- 2019-04-23 IT IT102019000006276A patent/IT201900006276A1/it unknown
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