WO2005103339A1 - Verfahren zur herstellung eines grünkörpers - Google Patents

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Uwe Böhm
Wilhelm Heim
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C. Hafner Gmbh + Co.
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Definitions

  • the invention relates to a method according to the preamble of claim 1, for producing a green body, by means of which solid particles are deposited on a mold arranged in a liquid, a first electrode being in contact with the liquid, and the mold having a recess in which a second electrode is arranged, and one of the electrodes is connected as an anode and the other of the electrodes is connected as a cathode. Furthermore, the invention relates to an electrode for producing a green body according to the preamble of claim 8 and a device for producing a green body.
  • a method mentioned above is known for example from EP 0 200 242 A2.
  • a porous membrane which corresponds to the shape of the green body to be produced, is arranged centrally within an anode in a vessel.
  • An electrically conductive liquid is contained in the vessel.
  • the membrane has an interior in which a cathode is arranged centrally.
  • a suspension is present in the interior of the membrane, the solid particles of which are deposited on the membrane by applying a direct voltage between the electrodes.
  • the problem with the known method is that the cathode has to be arranged centrally within the membrane.
  • the central arrangement is necessary so that the solid particles are deposited evenly on the membrane. If the arrangement is not centered, the layer deposited on the membrane has a different layer thickness.
  • DE 100 21 437 A1 also discloses a method for producing all-ceramic frameworks in dental technology, in which the stump of a working model is covered with a film or a lipstick-like release agent.
  • the coating is made electrically conductive, for example by using a metal-coated film or by applying a silver varnish.
  • the die is coated with an even ceramic layer that can be fired to a ceramic blank immediately after drying.
  • the purpose of the electrically conductive coating is to ensure that the ceramic layer has a very uniform layer thickness.
  • a disadvantage of this method is that the electrically conductive coating can adhere to the ceramic layer when it is removed. This in turn has the disadvantage in particular that during a subsequent sintering firing, for example, the silver lacquer diffuses into the ceramic layer, as a result of which the color can be falsified. Furthermore, the mechanical properties of the ceramic layer can change due to the diffused silver lacquer.
  • the invention is a method for producing a green body, in which solid particles are deposited on a mold arranged in a liquid, a first electrode being in contact with the liquid stands, and the shape has a recess in which a second electrode is arranged, and one of the electrodes is connected as an anode and the other of the electrodes is connected as a cathode, characterized in that an electrically conductive element is arranged on the surface of the recess.
  • the first electrode can advantageously be the surface of a container in which the liquid, which is regularly slurry, is contained.
  • the recess only has to be arranged centrally in the mold and the electrically conductive element used as an electrode. Since the recess can already be formed in the mold during the production of the mold, high centricity can be achieved in a simple manner, so that the electrode arranged on the surface of the recess is arranged exactly centrally in the mold. This has a very advantageous effect on the uniformity of the layer deposited on the mold.
  • the electrically conductive element can be formed, for example, by coating the surface of the recess with a suitable material, such as silver paint.
  • a film made of aluminum for example, could also be applied to the surface of the recess.
  • the element is a cylindrical or conical body and has a cavity.
  • a sleeve has proven to be particularly advantageous which can be introduced into a correspondingly designed recess.
  • the corresponding recess in the shape can be produced in a very simple and very precise manner.
  • such an element can be introduced into the recess without problems in such a way that it is arranged firmly in the recess. Due to the fixed arrangement in the recess, the element is very precise in shape arranged, which has a very advantageous effect on the uniformity of the layer deposited on the mold.
  • An embodiment of the invention in which the element is detachably connected to the mold is also very advantageous.
  • the element can be removed from the mold in a simple manner, which on the one hand has the advantage that the cavity of the mold is free again before the layer deposited on the mold is removed from the mold, which has an advantageous effect on removal from the mold, and on the other hand the advantage has that the element is reusable.
  • the element can advantageously be inserted or screwed into the recess.
  • an embodiment of the invention in which the element is designed as a sleeve which has openings is very advantageous. It is possible through the openings that a compensating liquid introduced into the interior of the element can penetrate into the mold via the surface of the recess.
  • a compensating liquid introduced into the interior of the element can penetrate into the mold via the surface of the recess.
  • the use of an electrically conductive compensating liquid ensures that there is very good electrical contact between the element and the surface of the recess.
  • the openings can be designed as slots, slots or bores.
  • an embodiment of the invention in which the sleeve is perforated has proven to be very advantageous. This ensures a very uniform penetration of the surface of the recess with the electrically conductive compensation liquid.
  • an electrode can be arranged centrally in the mold with the highest precision, whereby the layer deposited on the mold is characterized by a very uniform layer thickness. Furthermore, the method according to the invention avoids that, for example, silver conductive lacquer adheres to the layer deposited on the mold.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an arrangement for carrying out the method according to the invention
  • Figure 2 is an electrically conductive element formed as a sleeve
  • Figure 3 is a schematic representation of six successive process steps for performing the method according to the invention.
  • the inner surface 3a of a container 3 is electrically conductive and is designed as a cathode.
  • an aqueous suspension 1 which contains solid particles made of ceramic oxides such as aluminum oxide and / or zirconium dioxide.
  • a mold 2 consisting of plaster, the geometry of which is dimensioned such that a ceramic layer deposited on it has the shape of a dental prosthesis to be produced.
  • the immersion depth is such that Form 2 is in the suspension up to a so-called preparation limit.
  • a cylindrical bore 5 is formed in the mold 2 and is located centrally in the mold 2.
  • an electrical conductive material such as stainless steel (V 2 A) existing sleeve 4 which forms an anode.
  • V 2 A stainless steel
  • the sleeve 4 and the bore 5 are designed so that the sleeve 4 is firmly in the bore 5, but can be removed again with moderate effort.
  • the sleeve 4 has a region 4a with an enlarged diameter and a region 4b with a reduced diameter.
  • the transition between the two areas 4a, 4b is designed as a step 4c.
  • the penetration depth of the sleeve 4 into the bore 5 is limited by the step 4c.
  • the reduced diameter area 4b of the sleeve 4 has a plurality of bores 6. Liquid introduced into the interior 7 of the sleeve 4 can penetrate into the mold 2 through the bores 6.
  • a plaster stump corresponding to the dental prosthesis to be produced is first produced (a).
  • a central hole designed as a blind bore is then drilled in the plaster stump (b).
  • a sleeve made of an electrically conductive material is then inserted into the hole, which is perforated on its circumference (c).
  • a so-called compensation liquid, which is electrically conductive (d) is then introduced into the interior of the sleeve, for example by means of a pipette. The liquid is then left to act for about one to ten minutes, in particular three to five minutes, with liquid possibly having to be topped up during the contact time (e).
  • the plaster stump is then suspended into a suspension by means of a device which has a holder for the plaster stump and also makes an electrical connection to the sleeve. which contains ceramic powder, immersed and a voltage is applied between the sleeve and the corresponding container of the suspension, whereby a ceramic layer is deposited on the plaster stump (f).

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Abstract

Ein Verfahren zur Herstellung eines Grünkörpers, mittels welchem auf einer in einer Flüssigkeit (1) angeordneten Form (2) Feststoffteilchen abgeschieden werden, wobei eine erste Elektrode (3a) mit der Flüssigkeit (1) in Kontakt steht, und die Form (2) eine Ausnehmung (5) aufweist, in der eine zweite Elektrode (4) angeordnet ist, und eine der Elektroden (4) als Anode und die andere der Elektroden (3a) als Kathode geschaltet ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass auf der Oberfläche der Ausnehmung (5) ein elektrisch leitendes Element (4) angeordnet ist.

Description

Verfahren zur Herstellung eines Grünkörpers
Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 , zur Herstellung eines Grünkörpers, mittels welchem auf einer in einer Flüssigkeit angeordneten Form Feststoffteilchen abgeschieden werden, wobei eine erste Elektrode mit der Flüssigkeit in Kontakt steht, und die Form eine Ausnehmung aufweist, in der eine zweite Elektrode angeordnet ist, und eine der Elektroden als Anode und die andere der Elektroden als Kathode geschaltet ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Elektrode zur Herstellung eines Grünkörpers gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 8 sowie eine Vorrichtung zur Herstellung eines Grünkörpers.
Ein vorstehend genanntes Verfahren ist beispielsweise aus der EP 0 200 242 A2 bekannt. Bei dem bekannten Verfahren ist eine poröse Membran, welche der Form des herzustellenden Grünkörpers entspricht, zentrisch innerhalb einer Anode in einem Gefäß angeordnet. In dem Gefäß ist eine elektrisch leitende Flüssigkeit enthalten. Die Membran hat einen Innenraum, in dem zentrisch eine Kathode angeordnet ist. Des Weiteren ist im Innenraum der Membran eine Suspension vorhanden, deren Feststoffpartikel durch Anlegen einer Gleichspannung zwischen den Elektroden an der Membran abgeschieden werden.
Problematisch bei dem bekannten Verfahren ist, dass die Kathode zentrisch innerhalb der Membran angeordnet sein muss. Die zentrische Anordnung ist erforderlich, damit die Feststoffpartikel gleichmäßig auf der Membran abgeschieden werden. Erfolgt die Anordnung nicht zentrisch, ergibt sich eine unterschiedliche Schichtdicke der auf der Membran abgeschiedenen Schicht.
Es sind daher hohe Anforderungen an die Vorrichtung zu stellen, mittels der das bekannte Verfahren durchgeführt werden soll. Aus der DE 100 21 437 A1 ist des Weiteren ein Verfahren zu Herstellung vollkeramischer Gerüste in der Zahntechnik bekannt, bei dem der Stumpf eines Arbeitsmodells mit einer Folie oder einem lippenstiftartigen Trennmittel überzogen wird. Der Überzug wird elektrisch leitfähig gemacht, indem beispielsweise eine metallbedampfte Folie verwendet wird oder ein Silberlack aufgetragen wird. Durch Eintauchen des Stumpfes in Schlicker und Anlegen einer Gleichspannung überzieht sich der Stumpf mit einer gleichmäßigen Keramikschicht, die nach Trocknung unmittelbar zu einem Keramikrohling gebrannt werden kann. Durch den elektrisch leitfähigen Überzug soll erreicht werden, dass die Keramikschicht eine sehr gleichmäßige Schichtstärke hat.
Nachteilig bei diesem Verfahren ist jedoch, dass der elektrisch leitfähige Überzug beim Abnehmen der Keramikschicht an dieser haften bleiben kann. Dies wiederum hat insbesondere den Nachteil, dass bei einem anschließenden Sinterbrand beispielsweise der Silberlack in die Keramikschicht diffundiert, wodurch die Farbe verfälscht werden kann. Des Weiteren können sich durch den eindiffundierten Silberlack die mechanischen Eigenschaften der Keramikschicht verändern.
Es ist Aufgabe der Erfindung ein eingangs genanntes Verfahren derart auszubil- den, dass die Anforderungen an den zur Durchführung des Verfahrens erforderlichen apparativen Aufwand gering sind, sowie eine eingangs genannte Elektrode als auch eine Vorrichtung zur Herstellung eines Grünkörpers anzugeben.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1, sowie der Ansprüche 8 und 13. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Gemäß der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Grünkörpers, bei welchem auf einer in einer Flüssigkeit angeordneten Form Feststoffteilchen abgeschieden werden, wobei mit der Flüssigkeit eine erste Elektrode in Kontakt steht, und die Form eine Ausnehmung aufweist, in der eine zweite Elektrode angeordnet ist, und eine der Elektroden als Anode und die andere der Elektroden als Kathode geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Oberfläche der Ausnehmung ein elektrisch leitendes Element angeordnet ist. Die erste Elektrode kann in vorteilhafter Weise die Oberfläche eines Behälters sein, in dem die Flüssigkeit, welche regelmäßig Schlicker ist, enthalten ist.
Dadurch, dass auf der Oberfläche der Ausnehmung ein elektrisch leitendes Element angeordnet ist, lässt sich die zweite Elektrode auf sehr einfache Weise zentrisch in der Form anordnen. Hierzu muss die Ausnehmung lediglich zentrisch in der Form angeordnet sein und das elektrisch leitende Element als Elektrode benutzt werden. Da die Ausnehmung bei der Herstellung der Form bereits in der Form ausgebildet werden kann, lässt sich auf einfache Weise eine hohe Zentrizität erreichen, so dass die auf der Oberfläche der Ausnehmung angeordnete Elektro- de exakt zentrisch in der Form angeordnet ist. Dies wirkt sich sehr vorteilhaft auf die Gleichmäßigkeit der auf der Form abgeschiedenen Schicht aus.
Das elektrisch leitende Element kann beispielsweise durch eine Beschichtung der Oberfläche der Ausnehmung mit einem geeigneten Material wie beispielsweise Silberlack gebildet werden. Auf die Oberfläche der Ausnehmung könnte aber auch eine Folie beispielsweise aus Aluminium aufgebracht werden. Sehr vorteilhaft ist es jedoch, wenn das Element ein zylinderförmig oder konisch ausgebildeter Körper ist und einen Hohlraum hat. Als besonders vorteilhaft hat sich eine Hülse erwiesen, welche in eine entsprechend ausgebildete Ausnehmung einbringbar ist. Bei einem zylinderförmigen oder konischen Element lässt sich die entsprechende Ausnehmung in der Form auf sehr einfache Weise und sehr präzise herstellen. Des Weiteren lässt sich ein derartiges Element problemlos derart in die Ausnehmung einbringen, dass es fest in der Ausnehmung angeordnet ist. Durch die feste Anordnung in der Ausnehmung ist das Element sehr passgenau in der Form angeordnet, was sich sehr vorteilhaft auf die Gleichmäßigkeit der auf der Form abgeschiedenen Schicht auswirkt.
Sehr vorteilhaft ist des Weiteren eine Ausführungsform der Erfindung, bei der das Element lösbar mit der Form verbunden ist. Hierdurch lässt sich das Element auf einfache Weise aus der Form entfernen, was zum einen den Vorteil hat, dass der Hohlraum der Form vor dem Entformen der auf der Form abgeschiedenen Schicht wieder frei ist, was sich vorteilhaft beim Entformen auswirkt, und zum anderen den Vorteil hat, dass das Element wieder verwendbar ist. In vorteilhafter Weise kann das Element in die Ausnehmung gesteckt oder geschraubt werden.
Sehr vorteilhaft ist des Weiteren eine Ausführungsform der Erfindung, bei der das Element als Hülse ausgebildet ist, welche Öffnungen aufweist. Durch die Öffnungen ist es möglich, dass eine in das Innere des Elements eingebrachte Aus- gleichsflussigkeit über die Oberfläche der Ausnehmung in die Form eindringen kann. Durch die Verwendung einer elektrisch leitenden Ausgleichsflüssigkeit wird erreicht, dass ein sehr guter elektrischer Kontakt zwischen dem Element und der Oberfläche der Ausnehmung hergestellt wird.
Die Öffnungen können als Schlitze, Langlöcher oder Bohrungen ausgebildet sein. Als sehr vorteilhaft hat sich jedoch eine Ausführungsform der Erfindung herausgestellt, bei der die Hülse perforiert ist. Dies gewährleistet eine sehr gleichmäßige Durchsetzung der Oberfläche der Ausnehmung mit der elektrisch leitenden Ausgleichsflüssigkeit.
Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens lässt sich auf einfache Weise eine Elektrode mit höchster Präzision zentrisch in der Form anordnen, wodurch sich die auf der Form abgeschiedene Schicht durch eine sehr gleichmäßige Schichtdicke auszeichnet. Des Weiteren wird durch das erfindungsgemäße Verfahren vermie- den, dass beispielsweise Silberleitlack an der auf der Form abgeschiedenen Schicht anhaftet.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines besonderen Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung.
Es zeigt
Figur 1 eine schematische Darstellung einer Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
Figur 2 ein als Hülse ausgebildetes elektrisch leitendes Element und
Figur 3 eine schematische Darstellung von sechs aufeinander folgenden Verfahrensschritten zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Wie Figur 1 entnommen werden kann, ist die innere Oberfläche 3a eines Behäl- ters 3 elektrisch leitend und als Kathode ausgebildet. Im Inneren des Behälters 3 befindet sich eine wässrige Suspension 1 , welche Feststoffteilchen aus Keramikoxiden wie beispielsweise Aluminiumoxid und/oder Zirkondioxid enthält. In der Suspension 1 ist eine aus Gips bestehende Form 2, deren Geometrie so bemessen ist, dass eine auf ihr abgeschiedene Keramikschicht die Form eines herzustel- lenden Zahnersatzes hat, eingetaucht. Die Eintauchtiefe ist so bemessen, dass sich die Form 2 bis zu einer so genannten Präparationsgrenze in der Suspension befindet.
In der Form 2 ist eine zylinderförmige Bohrung 5 ausgebildet, welche sich zent- risch in der Form 2 befindet. In der Bohrung 5 ist eine aus einem elektrisch leitenden Material wie beispielsweise Edelstahl (V2A) bestehende Hülse 4 angeordnet, welche eine Anode bildet. Die Hülse 4 sowie die Bohrung 5 sind so ausgebildet, dass die Hülse 4 fest in der Bohrung 5 steckt, jedoch wieder mit mäßigem Kraftaufwand aus ihr entfernbar ist.
Wie insbesondere Figur 2 entnommen werden kann, hat die Hülse 4 einen im Durchmesser vergrößerten Bereich 4a und einen im Durchmesser verringerten Bereich 4b. Der Übergang zwischen den beiden Bereichen 4a, 4b ist als Stufe 4c ausgebildet. Durch die Stufe 4c wird die Eindringtiefe der Hülse 4 in die Bohrung 5 begrenzt.
Der im Durchmesser verringerte Bereich 4b der Hülse 4 weist eine Vielzahl von Bohrungen 6 auf. Durch die Bohrungen 6 kann in den Innenraum 7 der Hülse 4 eingebrachte Flüssigkeit in die Form 2 eindringen.
Durch Verwendung einer elektrisch leitenden Flüssigkeit erhält man einen sehr guten Kontakt zwischen der Hülse 4 und der Oberfläche der Bohrung 5.
Wie Figur 3 entnommen werden kann, wird zur Durchführung des erfindungsge- mäßen Verfahrens zunächst ein dem herzustellenden Zahnersatz entsprechender Gipsstumpf hergestellt (a). In den Gipsstumpf wird dann ein zentrisches als Sackbohrung ausgebildetes Loch gebohrt (b). In das Loch wird dann eine aus einem elektrisch leitenden Material bestehende Hülse eingebracht, welche an ihrem Umfang perforiert ist (c). In das Innere der Hülse wird dann beispielsweise mittels einer Pipette eine so genannte Ausgleichsflüssigkeit eingebracht, welche elektrisch leitend ist (d). Die Flüssigkeit lässt man dann etwa ein bis zehn Minuten, insbesondere drei bis fünf Minuten einwirken, wobei während der Einwirkzeit gegebenenfalls Flüssigkeit nachgefüllt werden muss (e). Danach wird der Gipsstumpf mittels einer Vorrichtung, welche einen Halter für den Gipsstumpf hat sowie eine elektrische Verbindung mit der Hülse herstellt, in eine Suspension, welche Keramikpulver enthält, eingetaucht und zwischen der Hülse und dem entsprechenden Behältnis der Suspension eine Spannung angelegt, wodurch auf dem Gipsstumpf eine Keramikschicht abgeschieden wird (f).

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines Grünkörpers, mittels welchem auf einer in einer Flüssigkeit (1) angeordneten Form (2) Feststoffteilchen abgeschieden werden, wobei eine erste Elektrode (3) mit der Flüssigkeit (1) in Kontakt steht, und die Form (2) eine Ausnehmung (5) aufweist, in der eine zweite Elektrode (4) angeordnet ist, und eine der Elektroden (4) als Anode und die andere der Elektroden (3a) als Kathode geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Oberfläche der Ausnehmung (5) ein elektrisch leitendes Element (4) angeordnet ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Element (4) fest in der Ausnehmung (5) angeordnet ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Element (4) lösbar mit der Form (2) verbunden ist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (5) sowie das Element (4) zylinderförmig ausgebildet sind.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Element (4) als Hülse ausgebildet ist, welche Öffnungen (6) aufweist,
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (4) perforiert ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in das Element (4) eine elektrisch leitende Flüssigkeit eingebracht wird.
8. Elektrode zur Herstellung eines Grünkörpers auf einer Form (2), welche eine Bohrung (5) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode eine Hülse (4) aufweist, die in die Bohrung (5) der Form (2) einbringbar ist, dass die Hülse (4) einen Innenraum (7) aufweist, in den eine Ausgleichsflüssigkeit einbringbar ist, und dass die Hülse (4) eine Vielzahl von Öffnungen (6) aufweist, durch welche die in den Innenraum (7) der Hülse (4) eingebrachte Ausgleichsflüssigkeit in die Form (2) austretbar ist.
9. Elektrode nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (4) einen im Durchmesser vergrößerten Bereich (4a) und einen im Durchmesser verringerten Bereich (4b) aufweist, und dass im letztgenannten Bereich (4b) die Öffnungen (6) angeordnet sind.
10. Elektrode nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (4) zwischen den beiden vorgenannten Bereichen (4a, 4b) eine Stufe (4c) aufweist.
11. Elektrode nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (6) als Schlitze, Langlöcher oder Bohrungen ausgebildet sind.
12. Elektrode nach einem der Ansprüche 8 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (4) ein zylinderförmiger oder konisch ausgebildeter Körper mit einem Hohlraum ist.
13. Vorrichtung zur Herstellung eines Grünkörpers, gekennzeichnet, durch eine Elektrode nach einem der Ansprüche 8 bis 12.
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