DE102008022575A1

DE102008022575A1 - Verfahren zur Herstellung von zahntechnischen Werkstücken

Info

Publication number: DE102008022575A1
Application number: DE102008022575A
Authority: DE
Inventors: Volkmar Schmidt
Original assignee: DIALOG ZAHNTECHNIK GmbH
Current assignee: DIALOG ZAHNTECHNIK GmbH
Priority date: 2008-03-28
Filing date: 2008-05-07
Publication date: 2009-10-01

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von zahntechnischen Werkstücken mittels einer Kopierfräseinheit, wobei die Abmaße eines zu formenden zahntechnischen Werkstücks durch Abtastung eines Modells bestimmt werden und mittels eines rotierenden Bearbeitungswerkzeugs auf einen Formrohling übertragen werden. Erfindungsgemäß ist das abzutastende Modell lediglich an der okklusalen Seite auf einer Trägerplatte fixiert, sodass ein Tastelement 360° um das Modell geführt werden kann und im gleichen Arbeitsschritt die Lumenflächen des Modells abgetastet werden können. Um sowohl zylindrische als auch konische Flächen exakt bearbeiten zu können, weist das rotierende Bearbeitungswerkzeug vorzugsweise einen konisch geformten Fräskopf auf.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von zahntechnischen Werkstücken, gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Tiefe Karies oder unfallbedingte Beschädigungen führen oftmals zu erheblichen Verlusten der Zahnkrone. Häufig ist es nicht mehr möglich, den Zahn mit einer Füllung zu reparieren. In derartigen Fällen werden bei einer zahnärztlichen Behandlung künstliche Zahnkronen verwendet.
Zahnkronen umfassen dabei Teile bzw. den gesamten in die Mundhöhle ragenden Anteil eines Zahnes und geben diesem seine Form und ausreichende Stabilität sowie natürliches Aussehen wieder.
Sofern die Zahnwurzel eines Zahnes nicht erhalten werden kann bzw. fehlt, kann auch diese durch eine „künstliche Wurzel” ersetzt werden. In diesem Fall wird von einem Implantat gesprochen.
Ein Implantat besteht in der Regel aus drei Teilen: dem Implantatkörper, einem Abutment und der darauf aufgebrachten Suprakonstruktion. Der Implantatkörper ist ein beispielsweise aus Titan oder Keramik gefertigter Gewindestift, welcher im Kieferknochen verankert ist. Darauf aufgesetzt bzw. aufgeschraubt befindet sich das sog. Abutment, welches das Verbindungselement zwischen Implantatkörper und Suprakonstruktion darstellt. Zum Einsatz kommen u. a. Abutments aus Titan, Aluminiumoxidkeramik oder Zirkonoxidkeramik.
Eine Besonderheit stellen sog. Teleskopkronen dar, welche prinzipiell aus zwei Teilen, dem Innen- und Außenteleskop (auch Primär- und Sekundärkrone genannt) bestehen. Das Innenteleskop, welches u. a. aus Metall oder Keramik bestehen kann, wird dabei über den künstlichen oder natürlich erhaltenen Zahnstumpf fest und unlöslich eingesetzt, worüber die herausnehmbare Sekundärkrone greift.
Es kann zwischen Zylinderteleskopkronen und Konusteleskopkronen unterschieden werden. Bei Zylinderteleskopkronen sind die Oberflächen der Primärkrone und das Lumen der Primärkrone exakt zylindrisch gefräst, auf Grund dessen sich ideale Haftwerte bzgl. der ineinandergreifenden Kronenteile ergeben.
Die Konusteleskopkrone läuft hingegen nach oben hin kegelförmig (konisch) zu. Der sog. Konuswinkel ist entscheiden für die Haftreibung zwischen Primär- und Sekundärkrone der Konusteleskopkrone. Hierbei sind Winkel zwischen 4° und 6° gebräuchliche Konuswinkel.
Eine gängige Methode Teleskopkronen herzustellen ist die sog. Kopierfräsmethode. Die Lehre nach DE 10 2006 027 A1 offenbart hierbei eine Kopierfräseinrichtung zur Herstellung von zahntechnischen Werkstücken, wobei einem zu bearbeitendem Werkstück aus keramischen Werkstoffen eine Fräseinheit und einem abzutastendem Modell eine Tastereinheit zugeordnet ist. Die Taster- und Fräseinheit stehen nach Art eines Pantographens miteinander in Wirkverbindung. Dadurch kann das zu bearbeitende Werkstück in einem bzgl. des Modells vergrößertem oder verkleinertem Maßstab gefertigt werden.
Im steigenden Maße wird sog. Zirkonoxidkeramik zur Herstellung von zahntechnischen Werkstücken verwendet, wie es auch die Lehre nach DE 199 38 143 A1 beschreibt.
Typischerweise wird das abzutastende Modell auf einem Gebissabdruck des Patienten gefertigt. Hierzu werden zunächst über den natürlich erhaltenen oder künstlich ersetzten Zahnstumpf eine Masse aus Pattern Resin oder ähnlich selbstaushärtenden Acryl-Modelliermasse gegeben. Um über diesem ersten Überzug aus beispielsweise lichthärtendem Kunststoff die fehlende Zahnkrone bzw. Zahnreihe zu modellieren.
Das hierdurch entstandene Gerüst wird anschließend vom Zahnstumpf entfernt um dieses in einer Kunststoffscheibe zu befestigen. Hierzu werden Stege zwischen den seitlichen Außenflächen des Modells und der Kunststoffscheibe angebracht. Vorzugsweise werden zwei bis drei Stege pro Zahn an dem Gerüst angebracht. Die Scheibe wird nachfolgend in eine Fixiervorrichtung der Tasteinheit einer Kopierfräsmaschine eingespannt.
Das Modell wird demzufolge samt den Verbindungsstegen in einen zu bearbeitenden Keramikblock übertragen. An den Fixierstellen der Stege am Zahn können keine präzisen zylindrischen oder konischen Außenflächen gefräst werden. Dies hat eine offenkundig schlechte Fräsoberfläche im Zirkonweissling zur Folge. Vor allem bei der Anfertigung von Innenteleskopen oder Implantatabutments sind hohe Passgenauigkeiten für die Lebensdauer der angefertigten Krone äußerst wichtig, kann jedoch durch die gängige Kopierfrästechnik nicht gewährleistet werden.
Zudem müssen die Stege nach dem Sinterungsprozess mit einer Trennscheibe oder einer Turbine mit Wasserstrahl entfernt werden. Aufgrund dessen werden weitere Ungenauigkeiten in das Werkstück eingearbeitet. Außerdem bringt jede Nacharbeit der Oberfläche im fertig gesinterten Zustand, erhebliche Schädigungen des Zirkons mit sich, da vor allem nach dem Sinterungsprozess jede Einwirkung auf das Werkstück aus Zirkonoxid mit werkstoffkundlichen Nachteilen wie Mikrosprüngen und -rissen verbunden ist. Dies verkürzt die Lebensdauer einer Zahnkrone erheblich.
Aus dem Vorgenannten ist es daher Aufgabe der Erfindung, ein weiterentwickeltes Verfahren zur Herstellung von zahntechnischen Werkstücken anzugeben, welches die genannten Probleme bei der konventionellen Herstellung von zahntechnischen Werkstücken mittels einer Kopierfräsmaschine überwindet.
Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt durch ein Verfahren gemäß der Merkmalskombination nach Patentanspruch 1, wobei die Unteransprüche mindestens zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen darstellen.
Das Verfahren zur Herstellung von zahntechnischen Werkstücken geht davon aus, dass die Abmaße eines zu formenden Werkstücks durch Abtastung eines Modells bestimmt und mittels eines rotierenden Bearbeitungswerkzeugs auf einen Formrohling übertragen werden.
Erfindungsgemäß ist dabei das abzutastende Modell lediglich an der okklusalen Seite auf einer Trägerplatte fixiert, sodass die Tasteinheit 360° um das Modell geführt werden kann. Es entfallen folglich die aus dem Stand der Technik bekannten Stegverbindungen die eine 360° Führung um das Modell nicht ermöglichen.
Zudem ist es mit dieser Anordnung der Fixierung möglich, das Lumen eines zu bearbeitenden zahntechnischen Werkstücks während des gleichen Arbeitsschrittes zu bearbeiten, ohne das Werkstück umspannen oder anderweitig fixieren zu müssen.
Um eine exakt zylindrische oder konische Fräsfläche zu erhalten, werden im vorliegenden Verfahren zur Herstellung von zahntechnischen Werkstücken erfindungsgemäß konisch geformte Fräsköpfe verwendet. Mit einem im wesentlichen kegelförmigen zum Schaft hin verjüngten Fräskopf ist es zum einen möglich, das Lumen einer Krone exakt zylindrisch auszufräsen und zum anderen an der Außenfläche des Werkstück angebrachte Vorsprünge und Ränder im 360° Winkel aus dem Zirkonoxidblock herauszuarbeiten.
Der Konuswinkel des verwendeten Fräskopfes kann hierbei 1° bis 10° aufweisen.
Zudem ist der Fräskopf vorzugsweise aus gesintertem Zirkonoxid geformt. Fräsköpfe aus diesem Material sind weitaus kostengünstiger herzustellen, als gebräuchliche Fräsinstrumente mit diamantierten Oberflächen.
Zweckmäßigerweise handelt es sich bei dem zu bearbeitenden Formrohling um einen Keramikweißling, vorzugweise um einen Zirkonoxidweißling. Dieses Material ist besonders gut zur zahntechnischen Verarbeitung geeignet, sollte jedoch bereits vor dem Sintervorgang vollständig geformt werden, um spätere Mikrosprünge und -risse zu vermeiden. Da das auszufräsende Werkstück lediglich an der okklusalen Seite fixiert ist, kann dieses nach dem Kopierfräsvorgang manuell aus dem Zirkonoxidblock herausgefräst werden, um die okklusale Oberfläche anschließend per Handfräser zu bearbeiten. An dieser Oberflächenseite Bearbeitungsschritte manuell vorzunehmen ist wesentlich einfacher als an der schwierig zu formenden Außen- bzw. Lumenfläche. Das Werkstück kann folglich bereits komplett bearbeitet und geformt in den Sinterofen gegeben werden, sodass keine Nacharbeiten am gesinterten Zirkonoxidobjekt vorgenommen werden müssen. Das heißt, alle invasiven Bearbeitungsschritte finden unschädlich vor dem Sintern statt und die bereits erwähnten Mikrosprünge- und risse treten bei dieser Bearbeitungsreihenfolge nicht auf. Dies hat zur Folge, dass diese schonende Anfertigung von zahntechnischen Werkstücken der Alterung der Zahnkrone entgegenwirkt und eine weitaus längere Lebensdauer garantiert.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist vorzugweise bei der Herstellung von Innenteleskopen einer Teleskop- oder Konusteleskopkrone anzuwenden, da vor allem bei diesen zahntechnischen Werkstücken die Einhaltung exakter Passungsmaße von äußerster Wichtigkeit ist und die geläufigen Stegverbindungen dies verhindern.
Zudem ist es möglich, mehrere nebeneinander liegende Innenteleskope mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens während eines Fräsvorgangs aus einem Zirkonoxidblock herauszufräsen.
Außerdem kann das dargelegte Verfahren zur Herstellung und Anpassung von Abutments angewandt werden, da auch dieses Verbindungselement zwischen Implantatkörper und Suprakonstruktion ähnlich wie ein Innenteleskop aufgebaut ist und die gleichen konstruktiven Bedingungen zu erfüllen hat.
Ferner ist es möglich mit dem aufgezeigten Verfahren einen festsitzenden oder abnehmbaren Zahnersatz zu fertigen. Bei letzterem Modell des Zahnersatzes steht vor allem die regelmäßige präzise Einführung des Zahnersatzes in den Kiefer des Patienten im Vordergrund, da zur täglichen Reinigung der Zahnersatz vom Patienten abgenommen und nach der Reinigung wieder aufgeschoben oder eingeklickt werden muss. Hierfür müssen die Kronen äußerst präzise gefräst sein, um eine gemeinsame Einschubrichtung von möglicherweise mehreren Zahnkronen zu schaffen. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens kann auch ein derartiger Zahnersatz gefertigt werden, da auf Grund der okklusalen Befestigung des Werkstück sowohl die Lumen- als auch die Außenflächen des Zahnersatzes präzise ausgefräst werden können.
Besonders vorteilhaft ist der Einsatz von computergestützten Systemen zur Steuerung des Fräsvorgangs. So können zunächst mittels CAD-Programmen Entwürfe des zu fertigenden zahntechnischen Werkstücks angefertigt werden, um diese Informationen mit Hilfe eines CAM-Programms zur rechnergestützten Steuerung der Fräsanlage und Fertigung des Werkstücks zu verwenden.
Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels sowie unter Zuhilfenahme von Figuren näher erläutert werden.
Hierbei zeigen:
1 eine Darstellung der Abtastung während eines Kopierfräsvorgangs;
2 eine Darstellung des Fräsens während eines Kopierfräsvorgangs und
3 eine Schnittdarstellung eines okklusal fixierten zahntechnischen Werkstücks.
Die in 1 dargestellte Abtastung eines Kronenmodells (1), welches typischerweise aus lichtaushärtendem Kunststoff besteht, zeigt, dass das Tastelement (2) der Abtastungseinheit (3) vollständig ungehindert 360° um die Außenfläche des Modells geführt werden kann, da das Modell lediglich an seiner okklusalen Seite fixiert ist. Außerdem ermöglicht die erfinderische Fixierung des Modells die Abtastung der Lumenfläche (4) innerhalb eines Abtastungsprozesses, ohne die Fixierung des Modells ändern zu müssen.
Zeitgleich werden die durch den in 1 dargestellten Abtastungsvorgang gewonnen Daten mittels einer Fräseinheit (5) in einen Zirkonoxidweißling (6) übertragen und eine exakte Kopie des Modells (1) aus dem Keramikmaterial herausgefräst. Der in 2 dargestellte Fräskopf (7) weist eine deutliche konische Form auf, welche sich insbesondere zur Fräsung von Rändern (8) und Vorsprüngen auf einer parallelen oder konischen Fläche eignet.
3 verdeutlicht die okklusale Fixierung (9) des Modells (1) bzw. der gefrästen Krone (10) aufgrund deren Anordnung beispielsweise die glatte Fräsung der Lumenflächen, der äußeren Kronenfläche und die 360° Fräsung des Randes (8) ermöglicht wird. In diesem Ausführungsbeispiel handelt es sich um die Grenze für die Sekundärkrone.
Nach Abschluss des Fräsvorgangs wird die okklusale Fixierung (9) manuell durch Handfräser entfernt und die okklusale Oberfläche den gewünschten Abmaßen angepasst. Die Krone ist nach diesem Vorgang vollständig gefräst und weist alle gewünschten Konturen und Abmaße auf, sodass diese nach dem anschließendem Sinterungsprozess nicht mehr bearbeitet werden muss.
Aufgrund dessen liegt eine Krone mit äußert glatten Oberflächen vor, welche keine qualitätsmindernde Mikrosprünge und -risse aufweist.

1: Kronenmodell
2: Tastelement
3: Abtastungseinheit
4: Lumenfläche
5: Fräseinheit
6: Zirkonoxidweißling
7: Fräskopf
8: Rand
9: Okklusale Fixierung
10: Gefräste Krone

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 102006027 A1 [0009]
- DE 19938143 A1 [0010]

Claims

Verfahren zur Herstellung von zahntechnischen Werkstücken mittels einer Kopierfräßeinheit, wobei die Abmaße eines zu formenden zahntechnischen Werkstücks durch Abtastung eines Modells bestimmt und mittels eines rotierenden Bearbeitungswerkzeugs auf einen Formrohling übertragen werden, dadurch gekennzeichnet, dass das abzutastende Modell lediglich an der okklusalen Seite auf einer Trägerplatte fixiert ist und ein Tastelement bis zu 360° um das Modell geführt wird, so dass im gleichen Arbeitsschritt die Lumenflächen des Modells abgetastet werden können.
Verfahren zur Herstellung von zahntechnischen Werkstücken nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bearbeitungswerkzeug einen konisch geformten Fräskopf aufweist.
Verfahren zur Herstellung von zahntechnischen Werkstücken nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die konische Formung des Fräskopfes 1° bis 10° betragen kann.
Verfahren zur Herstellung von zahntechnischen Werkstücken nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Fräskopf aus gesintertem Zirkon geformt ist.
Verfahren zur Herstellung von zahntechnischen Werkstücken nach einem der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Formrohling ein Keramikweißling ist.
Verfahren zur Herstellung von zahntechnischen Werkstücken nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Keramikweißling um einen Zirkonweißling handelt.
Verfahren zur Herstellung von zahntechnischen Werkstücken nach einem der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem zu formenden zahntechnischen Werkstück um ein oder mehrere Innenteleskop(e) einer Teleskop- oder Konusteleskopkrone handelt.
Verfahren zur Herstellung von zahntechnischen Werkstücken nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem zu formenden zahntechnischen Werkstück um ein Abutment eines Zahnimplantats handelt.
Verfahren zur Herstellung von zahntechnischen Werkstücken nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem zu formenden zahntechnischen Werkstück um einen abnehmbaren oder festsitzenden Zahnersatz handelt.
Verfahren zur Herstellung von zahntechnischen Werkstücken nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Fräsvorgang computergestützt gesteuert wird.