WO2019016011A1 - Verfahren zum herstellen mindestens eines teils aus edelmetall und/oder biokompatiblem werkstoff - Google Patents

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biocompatible material
layer
machining
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Andreas Margolf
Ben Haugk
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Trumpf Laser- Und Systemtechnik Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a method for producing at least one part from a first material in the form of a noble metal and / or a biocompatible material by means of a layered structure by laser metal fusion.
  • Biocompatible materials are medically approved materials, in particular implants, preferably according to the standard DIN EN ISO 10993 or the European Medical Device Regulation. These may be, for example, metal powders of the following composition, without the following being restricted to this process: Ni61, 4Cr22, 9M08, 8Nb3, 9Fe2, 5MnO, 4TiO, 1, TI6AI4V (eg Ti6A! 4V ELI (Grade 23 according to ASTM)), CoCr (especially according to ASTM).
  • EP 1 021 997 A2 describes the production of dental prostheses from biocompatible material by means of laser sintering methods.
  • EP 1 974 688 A1 discloses the layered construction of a frame, one or more tooth replacement parts arranged therein and a plurality of lateral webs which fix the tooth replacement part to the frame in the LMF method from a biocompatible material.
  • a referencing on the frame or on the webs serves to rework the dental prosthesis parts then mitteis milling. Since the production of the frame and the webs consumes a large amount of the expensive biocompatible material, this known manufacturing process is associated with relatively high costs.
  • WO 2010/003882 A2 discloses the production of a dental prosthesis part by a Teiivolumen the dental prosthesis part in the LMF method of biocompatible material powder on a substrate plate (milling plate) made of the biocompatible material constructed and then the remaining partial volume of the dental prosthesis part is milled in a milling machine from the substrate plate.
  • a reference mark on the substrate plate serves to clamp the substrate plate positioned in the milling machine. Due to the substrate plate of biocompatible material and this known manufacturing process is associated with relatively high costs and takes due to the Ausfräsens from the substrate plate comparatively long.
  • the object of the present invention is to provide a more cost-effective L F method for producing parts, in particular of precious metal and / or biocompatible material.
  • This object is achieved according to the invention by a method for producing at least one part from a first material in the form of a noble metal and / or a biocompatible material by means of a layered structure by laser metal fusion, with the following method steps:
  • step (c) repeating step (b) until the at least one part is made of the first material
  • the at least one part is a dental prosthesis or a piece of jewelry.
  • one or more parts are built up on a substrate plate of the second material, which makes it possible to use a substrate plate made of the second material. cheaper non-precious metal and / or from a non-medical, eg for implants, approved, ie non-biocompatible material allowed.
  • the non-biocompatible material may, for example, be a metal of the following composition, without the process being limited thereto: stainless steel, structural steel, etc.
  • the substrate plate is preferably a thin standard plate which is as full as possible with parts is built up. Such substrate plates can be produced in large numbers with laser cutting or punching equipment.
  • the upper side facing away from the substrate plate and the lower side of the at least one part facing the substrate plate are reworked in a single clamping, so that a high accuracy is achieved.
  • the underside of the at least one part can advantageously be reworked through a previously exposed region of the substrate plate. Because reworking is done from both sides in a single setup, there can be no unwanted offsets between the top and bottom reworks.
  • the substrate plate has as long supporting function (analogous to the lateral webs of EP 1 974 688 A1) until the parts are milled out and fall, for example, down into a collecting container.
  • the substrate plate is clamped in the milling machine, in which preferably the unit formed from the substrate plate and the at least one part, in particular by about 180 °, rotatably mounted to first the top and after a 180 ° rotation also rework the underside without having to re-clamp it.
  • the machining in a single clamping can be realized, for example, by means of a rotation axis of the milling machine clamping device or by means of a clamped rotating device for the substrate plate.
  • step (d) parts of the support structure by machining.
  • the remaining parts of the support structure must be sufficiently stable to accommodate the (minor) post-processing forces can.
  • at least one reference mark eg pins or the like
  • the reference mark is used to calibrate the substrate plate in the machine tool.
  • existing mechanical interfaces of the Substratpiatte can be used as a reference mark.
  • FIGS. 1a to 1d the process steps of the inventive method for
  • a powder layer 2 of biocompatible material is applied to a substrate plate (sacrificial plate) 1 made of non-biocompatible material, and then that region 3 of the applied powder layer 2 which corresponds to the respective layer geometry of the dental prosthesis part to be produced is selectively selected by means of a laser beam 4 remelted (step (a)).
  • This area 3 forms a solid material layer after solidification.
  • method step (b) is repeated until the tooth replacement part 5 is made from the laser-remelted, biocompatible material (FIG. 1b).
  • the finished tooth replacement part 5 is cleaned of the excess powder and then in a process step (d) of a post-machining in a machine tool 6, e.g. Milling machine, subjected to smooth the surface of the dental prosthesis part 5, post-process functional surfaces or functional holes o.a. to install.
  • a machine tool 6 e.g. Milling machine
  • the substrate plate 1 is placed in a - e.g. 180 ° - rotatable holder 7 of the machine tool 6 has been clamped, first the substrate plate 1 facing away from the top 5a of the dental prosthesis 5 by means of a milling tool 8 of the milling machine 6 is reworked (Fig. 1c).
  • the substrate plate 1 is rotated by about 180 ° and then the substrate plate 1 facing bottom 5b of the dental prosthesis 5 by means of the milling tool 8 by the milling tool 8 milled away one or more non-supporting areas 9 of the substrate plate 1 first and then through them Areas 9 through the tooth replacement part 5 is reworked (Fig. 1d). Since the post-processing of the two sides 5a, 5b of the dental prosthesis part 5 takes place in a single set-up, no undesired post-processing offset can occur between the two sides 5a, 5b, and high machining accuracy is achieved. By milling away non-bearing regions 9, up to the complete destruction of the substrate plate 1, the substrate plate 1 becomes a sacrificial part.
  • a support structure 10 which supports the tooth replacement part 5 on the substrate plate 1 is built in layers from the biocompatible material.
  • This support structure 10 is then partially or completely destroyed in method step (d) by means of the milling tool 8.
  • the substrate plate 1 and the support structure 10 have so long supporting function until the dental prosthesis parts 5 are milled out and fall down into a collecting container.
  • a reference mark (eg a pin) 11 for the post-processing in the milling machine 6 is also constructed.
  • This reference mark 11 serves to calibrate the substrate plate 1 and the dental prosthesis part 5 constructed thereon in the milling machine 6.
  • a bore or the like can also be used. be used on the substrate plate 1 as a reference mark, if the dental prosthesis part 5 to be built sufficiently repeatable to the substrate plate 1 can be positioned.
  • a dental prosthesis made of biocompatible workpiece for example, a piece of jewelry 5 (eg parts of watches) made of expensive precious metal on a substrate plate 1 made of a non-precious metal. Corresponding gold or platinum substrate plates would be very expensive.

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Abstract

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen mindestens eines Teils (5) aus einem ersten Werkstoff in Form eines Edelmetalls und/oder eines biokompatiblen Werkstoffs mittels schichtweisen Aufbaus durch Laser Metal Fusion umfasst die folgenden Verfahrensschritte: (a) Auftragen einer Pulverschicht (2) des ersten Werkstoffs auf eine Substratplatte (1) aus einem anderen, zweiten Werkstoff in Form eines Nicht-Edelmetalls und/oder eines nicht-biokompatiblen Werkstoffs und anschließend selektives Laserschmelzen desjenigen Bereichs (3) der aufgetragenen Pulverschicht (2), der der jeweiligen Schichtgeometrie des mindestens einen Teils (5) entspricht, (b) Auftragen einer weiteren Pulverschicht (2) des ersten Werkstoffs und anschließend selektives Laserschmelzen desjenigen Bereichs (3) der aufgetragenen Pulverschicht (2), der der jeweiligen Schichtgeometrie des mindestens einen Teils (5) entspricht, (c) Wiederholen des Schrittes (b), bis das mindestens eine Teil (5) aus dem ersten Werkstoff hergestellt ist, und (d) spanendes Nachbearbeiten, insbesondere Fräsen, des mindestens einen Teils (5) in einer spanenden Werkzeugmaschine (6), insbesondere Fräsmaschine.

Description

Verfahren zum Herstellen mindestens eines Teils aus Edelmetall und/oder biokompatiblem Werkstoff
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen mindestens eines Teils aus einem ersten Werkstoff in Form eines Edelmetalls und/oder eines biokompatiblen Werkstoffs mittels schichtweisen Aufbaus durch Laser Metal Fusion. Bei biokompatiblen Werkstoffen handelt es sich um medizinisch für insbesondere Implantate zugelassene Materialien, bevorzugt gemäß der Norm DIN EN ISO 10993 oder der europäischen Medical Device Regulation. Hierbei kann es sich beispielsweise um Metallpulver folgender Zusammensetzung handeln, ohne dass das Verfahren hierauf beschränkt wäre: Ni61 , 4Cr22, 9M08, 8Nb3, 9Fe2, 5MnO,4TiO,1 , TI6AI4V (z.B. Ti6A!4V ELI (Grade 23 gemäß ASTM)), CoCr (insbesondere gemäß ASTM). Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, Zahnersatzteiie mit dem Laser Metal Fusion (LMF)-Verfahren - häufig auch als Selective Laser Melting (SL ) bezeichnet - herzustellen. Beim LMF-Verfahren wird der zu verarbeitende Werkstoff in Pulverform in einer dünnen Schicht auf einer Substratplatte aufgebracht. Der pul- verförmige Werkstoff wird mittels Laserstrahlung lokal vollständig umgeschmolzen und bildet nach der Erstarrung eine feste Materialschicht. Anschließend wird die Substratplatte um den Betrag einer Schichtdicke abgesenkt und erneut Pulver aufgetragen. Dieser Zyklus wird solange wiederholt, bis alle Schichten eines Zahnersatzteils umgeschmolzen sind. Das fertige Zahnersatzteil wird vom überschüssigen Pulver gereinigt und anschließend einer spanenden Nachbearbeitung, wie z.B. einer Fräsbearbeitung, unterzogen, um bspw. die Oberfläche des Zahnersatzteils zu glätten, Funktionsflächen nachzubearbeiten oder Funktionsbohrungen anzubringen.
Solche Herstellungsverfahren mit biokompatiblem Werkstoff sind beispielsweise durch EP 1 021 997 A2, EP 1 974 688 A1 und WO 2010/003882 A2 bekannt geworden. EP 1 021 997 A2 beschreibt die Herstellung von Zahnersatz aus biokompatiblem Werkstoff mittels Laser-Sinterverfahren.
EP 1 974 688 A1 offenbart den schichtweisen Aufbau eines Rahmens, eines oder mehrerer darin angeordneter Zahnersatzteile und mehrerer seitlicher Stege, wel- che die Zahnersatzteiie an dem Rahmen befestigen, im LMF-Verfahren aus einem biokompatiblen Werkstoff. Dabei dient eine Referenzierung am Rahmen oder an den Stegen dazu, die Zahnersatzteile anschließend mitteis Fräsen nachzubearbeiten. Da die Herstellung des Rahmens und der Stege eine große Menge an dem teuren biokompatiblen Material verbraucht, ist dieses bekannte Herstellungsver- fahren mit relativ hohen Kosten verbunden.
WO 2010/003882 A2 offenbart die Herstellung eines Zahnersatzteils, indem ein Teiivolumen des Zahnersatzteils im LMF-Verfahren aus biokompatiblem Werk- stoffpulver auf einer Substratplatte (Fräsplatte) aus dem biokompatiblen Werkstoff aufgebaut und anschließend das restliche Teilvolumen des Zahnersatzteils in einer Fräsmaschine aus der Substratplatte herausgefräst wird. Dabei dient eine Referenzmarkierung an der Substratplatte dazu, die Substratplatte in der Fräsmaschine positioniert einzuspannen. Aufgrund der Substratplatte aus biokompatiblem Werkstoff ist auch dieses bekannte Herstellungsverfahren mit relativ hohen Kosten verbunden und dauert wegen des Herausfräsens aus der Substratplatte vergleichsweise lange.
Demgegenüber stellt sich der vorliegenden Erfindung die Aufgabe, ein kosten- günstigeres L F-Verfahren zum Herstellen von Teilen, insbesondere aus Edelmetall und/oder biokompatiblem Werkstoff, anzugeben.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen mindestens eines Teils aus einem ersten Werkstoff in Form eines Edelmetalls und/oder eines biokompatiblen Werkstoffs mittels schichtweisen Aufbaus durch Laser Metal Fusion, mit folgenden Verfahrensschritten:
(a) Auftragen einer Pulverschicht des ersten Werkstoffs auf eine Substratplatte aus einem anderen, zweiten Werkstoff in Form eines Nicht-Edelmetalls und/oder eines nicht-biokompatiblen Werkstoffs und anschließend selektives Laserschmelzen desjenigen Bereichs der aufgetragenen Pulverschicht, der der jeweiligen Schichtgeometrie des mindestens einen Teils entspricht,
(b) Auftragen einer weiteren Pulverschicht des ersten Werkstoffs und anschließend selektives Laserschmelzen desjenigen Bereichs der aufgetragenen Pulverschicht, der der jeweiligen Schichtgeometrie des mindestens einen Teils entspricht,
(c) Wiederholen des Schrittes (b), bis das mindestens eine Teil aus dem ersten Werkstoff hergestellt ist, und
(d) spanendes Nachbearbeiten, insbesondere Fräsen, des mindestens einen Teils in einer spanenden Werkzeugmaschine, insbesondere Fräsmaschine. Vorzugsweise ist das mindestens eine Teil ein Zahnersatzteil oder ein Schmuckstück.
Erfindungsgemäß werden ein oder mehrere Teile auf einer Substratplatte aus dem zweiten Werkstoff aufgebaut, was die Verwendung einer Substratplatte aus kos- tengünstigerem Nicht-Edelmetall und/oder aus einem nicht medizinisch, z.B. für Implantate, zugelassenen, also nicht-biokompatiblen Material erlaubt. Bei dem nicht-biokompatiblem Werkstoff kann es sich beispielsweise um ein Metall folgender Zusammensetzung handeln, ohne dass das Verfahren hierauf beschränkt wä- re: Edelstahl, Baustahl, etc. Bei der Substratplatte handelt es sich bevorzugt um eine dünne Standardplatte, die möglichst voll mit Teilen bebaut wird. Solche Substratplatten können in großer Zahl mit Laserschneidanlagen oder Stanzanlagen hergestellt werden. Vorzugsweise werden im Verfahrensschritt (d) die der Substratplatte abgewandte Oberseite und die der Substratplatte zugewandte Unterseite des mindestens einen Teils in einer einzigen Aufspannung nachbearbeitet, so dass eine hohe Genauigkeit erreicht wird. Insbesondere wenn im Verfahrensschritt (d) ein oder mehrere nicht-tragende Bereiche der Substratplatte durch Zerspanen freigespart worden sind, kann die Unterseite des mindestens einen Teils vorteilhafterweise durch einen zuvor freigespanten Bereich der Substratplatte hindurch nachbearbeitet werden. Da das Nachbearbeiten von beiden Seiten in einer einzigen Aufspannung erfolgt, kann es zu keinem unerwünschten Versatz zwischen den Nachbearbeitungen von oben und unten kommen. Die Substratplatte hat solange tragende Funktion (analog der seitlichen Stege der EP 1 974 688 A1), bis die Teile herausgefräst sind und z.B. nach unten in ein Auffangbehältnis fallen.
Nach dem LMF-Prozess wird die Substratplatte in der Fräsmaschine eingespannt, in der vorzugsweise die aus der Substratplatte und dem mindestens einen Teil gebildete Einheit, insbesondere um ca. 180°, verdrehbar gelagert ist, um zuerst die Oberseite und nach einer 180°-Drehung auch die Unterseite nachzubearbei- ten, ohne dabei umspannen zu müssen. Das Bearbeiten in einer einzigen Aufspannung lässt sich beispielsweise mittels einer Drehachse der Fräsmaschinespannvorrichtung oder mittels einer eingespannten Drehvorrichtung für die Sub- stratplatte realisieren.
Insbesondere für den Fall, dass in den Verfahrensschritten (a) bis (c) auf der Substratplatte auch eine Stützstruktur, welche das mindestens eine Teil auf der Substratplatte abstützt, schichtenweise aus dem ersten Werkstoff aufgebaut worden ist, werden im Verfahrensschritt (d) Teile der Stützstruktur durch Zerspanen zerstört. Die übrigen Teile der Stützstruktur müssen ausreichend stabil sein, um die (geringen) Nachbearbeitungskräfte aufnehmen zu können. Vorzugsweise wird in den Verfahrensschritten (a) bis (c) auf der Substratplatte auch mindestens eine Referenzmarkierung (z.B. Pins o.a.) für die Nachbearbeitung in der Werkzeugmaschine aufgebaut. Die Referenzmarkierung dient zum Einmessen der Substratplatte in der Werkzeugmaschine. Alternativ können auch bereits vorhandene mechanische Schnittstellen der Substratpiatte als Referenz- markierung genutzt werden.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstands der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter aufgeführten Merkmale je für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung. Es zeigen:
Fign. 1a bis 1d die Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens zum
Herstellen von Zahnersatzteilen aus biokompatiblem Werkstoff mittels schichtweisen Aufbaus durch Laser Metal Fusion.
In Fig. 1a wird auf eine Substratplatte (Opferplatte) 1 aus nicht-biokompatiblem Werkstoff eine Pulverschicht 2 aus biokompatiblem Werkstoff aufgetragen und anschließend derjenige Bereich 3 der aufgetragenen Pulverschicht 2, der der je- weiligen Schichtgeometrie des herzustellenden Zahnersatzteils entspricht, mittels eines Laserstrahls 4 selektiv umgeschmolzen (Verfahrensschritt (a)). Dieser Bereich 3 bildet nach Erstarrung eine feste Materialschicht.
Auf diese laserumgeschmolzene, feste Pulverschicht wird eine weitere Pulverschicht 2 des biokompatiblen Werkstoffs aufgetragen und anschließend derjenige Bereich 3 der aufgetragenen Puiverschicht 2, der der jeweiligen Schichtgeometrie des herzustellenden Zahnersatzteils entspricht, mittels des Laserstrahls 4 selektiv umgeschmolzen (Verfahrensschritt (b)).
Im Verfahrensschritt (c) wird nun der Verfahrensschritt (b) so oft wiederholt, bis das Zahnersatzteil 5 aus dem laserumgeschmolzenen, biokompatiblen Werkstoff hergestellt ist (Fig. 1b).
Das fertige Zahnersatzteil 5 wird vom überschüssigen Pulver gereinigt und anschließend in einem Verfahrensschritt (d) einer spanenden Nachbearbeitung in einer Werkzeugmaschine 6, z.B. Fräsmaschine, unterzogen, um die Oberfläche des Zahnersatzteils 5 zu glätten, Funktionsflächen nachzubearbeiten oder Funktionsbohrungen o.a. anzubringen. Nachdem die Substratplatte 1 in eine - z.B. um 180° - verdrehbare Halterung 7 der Werkzeugmaschine 6 eingespannt worden ist, wird zuerst die der Substratplatte 1 abgewandte Oberseite 5a des Zahnersatzteils 5 mittels eines Fräswerkzeugs 8 der Fräsmaschine 6 nachbearbeitet (Fig. 1c). Anschließend wird die Substratplatte 1 um ca. 180° gedreht und dann die der Substratplatte 1 zugewandte Unterseite 5b des Zahnersatzteils 5 mittels des Fräswerkzeugs 8 nachbearbeitet, indem das Fräswerkzeug 8 ein oder mehrere nicht-tragende Bereiche 9 der Substratplatte 1 zuerst wegfräst und dann durch diese Bereiche 9 hindurch das Zahnersatzteil 5 nachbearbeitet wird (Fig. 1d). Da die Nachbearbeitung der beiden Seiten 5a, 5b des Zahnersatzteils 5 in einer einzigen Aufspannung erfolgt, kann es zu keinem unerwünschten Nachbearbeitungsversatz zwischen den beiden Seiten 5a, 5b kommen, und es wird eine hohe Bearbeitungsgenauigkeit erreicht. Durch das Wegfräsen nicht-tragender Bereiche 9, bis hin zur vollständigen Zerstörung die Substratplatte 1 , wird die Substratplatte 1 zu einem Opferteil.
Wie in den Fign. 1a und 1 b gezeigt, wird in den Verfahrensschritten (a) bis (c) parallel zum Zahnersatzteii 5 auch eine Stützstruktur 10, welche das Zahnersatzteil 5 auf der Substratplatte 1 abstützt, schichtenweise aus dem biokompatiblen Werk- Stoff aufgebaut. Diese Stützstruktur 10 wird dann im Verfahrensschritt (d) teilweise oder vollständig mittels des Fräswerkzeugs 8 zerstört. Die Substratplatte 1 und die Stützstruktur 10 haben solange tragende Funktion, bis die Zahnersatzteile 5 herausgefräst sind und nach unten in ein Auffangbehältnis fallen. Wie in Fign. 1c und 1d angedeutet, wird in den Verfahrensschritten (a) bis (c) auf der Substratplatte 1 auch eine Referenzmarkierung (z.B. ein Pin) 11 für die Nachbearbeitung in der Fräsmaschine 6 aufgebaut. Diese Referenzmarkierung 11 dient zum Einmessen der Substratplatte 1 und dem darauf aufgebauten Zahnersatzteil 5 in der Fräsmaschine 6. Alternativ kann auch eine Bohrung o.ä. an der Substratplatte 1 als Referenzmarkierung genutzt werden, sofern das aufzubauende Zahnersatzteil 5 ausreichend wiederholgenau zur Substratplatte 1 positioniert werden kann. Statt eines Zahnersatzteils aus biokompatiblem Werkstück kann beispielsweise auch ein Schmuckstück 5 (z.B. Teile von Uhren) aus teurem Edelmetall auf einer Substratplatte 1 aus einem Nicht-Edelmetall hergestellt werden. Entsprechende Gold- oder Platinsubstratplatten wären sehr teuer.

Claims

Patentansprüche
Verfahren zum Herstellen mindestens eines Teils (5) aus einem ersten Werkstoff in Form eines Edelmetalls und/oder eines biokompatiblen Werkstoffs mittels schichtweisen Aufbaus durch Laser Metal Fusion, mit folgenden Verfahrensschritten:
(a) Auftragen einer Pulverschicht (2) des ersten Werkstoffs auf eine Substratplatte (1 ) aus einem anderen, zweiten Werkstoff in Form eines Nicht-Edelmetalls und/oder eines nicht-biokompatiblen Werkstoffs und anschließend selektives Laserschmelzen desjenigen Bereichs der aufgetragenen Pulverschicht (2), der der jeweiligen Schichtgeometrie des mindestens einen Teils (5) entspricht,
(b) Auftragen einer weiteren Pulverschicht (2) des ersten Werkstoffs und anschließend selektives Laserschmelzen desjenigen Bereichs der aufgetragenen Pulverschicht (2), der der jeweiligen Schichtgeometrie des mindestens einen Teils (5) entspricht,
(c) Wiederholen des Schrittes (b), bis das mindestens eine Teil (5) aus dem ersten Werkstoff hergestellt ist, und
(d) spanendes Nachbearbeiten, insbesondere Fräsen, des mindestens einen Teils (5) in einer spanenden Werkzeugmaschine (6), insbesondere Fräsmaschine.
Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Teil (5) ein Zahnersatzteil oder ein Schmuckstück ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Verfahrensschritt (d) die der Substratplatte (1 ) abgewandte Oberseite (5a) und die der Substratplatte (1 ) zugewandte Unterseite (5b) des mindestens einen Teils (5) in einer einzigen Aufspannung nachbearbeitet werden.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass im Verfahrensschritt (d) ein oder mehrere nicht-tragende Bereiche (9) der Substratplatte (1) durch Zerspanen freigespart werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die der Substratplatte (1 ) zugewandte Unterseite (5b) des mindestens einen Teils (5) durch einen zuvor freigespanten Bereich (9) der Substratplatte (1 ) hindurch nachbearbeitet wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die aus der Substratplatte (1 ) und dem mindestens einen Teil (5) gebildete Einheit in der Werkzeugmaschine (6), insbesondere um ca. 180°, verdrehbar gelagert ist.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den Verfahrensschritten (a) bis (c) auf der Substratplatte (1 ) auch eine Stützstruktur (10), welche das mindestens eine Teil (5) auf der Substratplatte (1 ) abstützt, schichtenweise aus dem zweiten Werkstoff aufgebaut wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Verfahrensschritt (d) Teile der Stützstruktur (10) durch Zerspanen zerstört werden.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den Verfahrensschritten (a) bis (c) auf der Substratplatte ( ) auch mindestens eine Referenzmarkierung (11 ) für die Nachbearbeitung in der Werkzeugmaschine (6) aufgebaut wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Substratplatte (1 ) vorhandene Strukturen als Referenzmarkierungen genutzt werden.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113276404A (zh) * 2020-01-31 2021-08-20 精工爱普生株式会社 三维造型物的制造方法及三维造型装置

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3851227A1 (de) 2020-01-17 2021-07-21 C. Hafner GmbH + Co. KG Verfahren zur additiven fertigung eines dreidimensionalen körpers aus einem metallpulver sowie ein derartig hergestellter körper
DE102020000247A1 (de) 2020-01-17 2021-07-22 C. Hafner Gmbh + Co. Kg Verfahren zur additiven Fertigung eines dreidimensionalen Körpers aus einem Metallpulver sowie ein derartig hergestellter Körper

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1021997A2 (de) 1999-01-19 2000-07-26 BEGO Bremer Goldschlägerei Wilh. Herbst GmbH & Co. Verfahren zur Herstellung von Zahnersatz und dentalen Hilfsteilen
US20080050412A1 (en) * 2006-08-15 2008-02-28 Howmedica Osteonics Corp. Antimicrobial implant
EP1974688A1 (de) 2007-03-28 2008-10-01 Institut Straumann Ag Verfahren zum Herstellen von Zahnersatzteilen, Verfahren zum Erstellen eines Datensatzes und computerlesbares Medium
WO2010003882A2 (de) 2008-07-08 2010-01-14 Bego Medical Gmbh Duales herstellungsverfahren für kleinserienprodukte
CH700273A1 (de) * 2009-01-26 2010-07-30 Hanspeter Ott Verfahren zur Herstellung von Schmuckstücken.
WO2013155500A1 (en) * 2012-04-13 2013-10-17 Conformis, Inc. Devices and methods for additive manufacturing of implant components
US20160176126A1 (en) * 2014-12-19 2016-06-23 Omega S.A. Method of producing a decorated element for a timepiece or piece of jewellery, and element made by the method

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012108217A1 (de) * 2012-05-24 2013-12-24 Degudent Gmbh Verfahren zum Herstellen eines Formteils
DE102016204462A1 (de) * 2015-03-31 2016-10-06 Krause DiMaTec GmbH Verfahren zum Herstellen eines Bauteils sowie Trägerplatte zum Tragen von additiv zu fertigenden Bauteilen, ausgelegt zum Durchführen eines solchen Verfahrens

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1021997A2 (de) 1999-01-19 2000-07-26 BEGO Bremer Goldschlägerei Wilh. Herbst GmbH & Co. Verfahren zur Herstellung von Zahnersatz und dentalen Hilfsteilen
US20080050412A1 (en) * 2006-08-15 2008-02-28 Howmedica Osteonics Corp. Antimicrobial implant
EP1974688A1 (de) 2007-03-28 2008-10-01 Institut Straumann Ag Verfahren zum Herstellen von Zahnersatzteilen, Verfahren zum Erstellen eines Datensatzes und computerlesbares Medium
WO2010003882A2 (de) 2008-07-08 2010-01-14 Bego Medical Gmbh Duales herstellungsverfahren für kleinserienprodukte
CH700273A1 (de) * 2009-01-26 2010-07-30 Hanspeter Ott Verfahren zur Herstellung von Schmuckstücken.
WO2013155500A1 (en) * 2012-04-13 2013-10-17 Conformis, Inc. Devices and methods for additive manufacturing of implant components
US20160176126A1 (en) * 2014-12-19 2016-06-23 Omega S.A. Method of producing a decorated element for a timepiece or piece of jewellery, and element made by the method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113276404A (zh) * 2020-01-31 2021-08-20 精工爱普生株式会社 三维造型物的制造方法及三维造型装置

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