CH714924A1 - Kalibrierung verschiedener Geräte im digitalen Work-Flow eines Produktionsprozesses. - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren zur Kalibrierung eines Datenaufnahmegeräts und eines Peripheriegeräts, insbesondere ein CAD-Fräser, 3D-Drucker oder ein Laser zum Lasersintern, auf Prüfkörper umfassend ein Positivteil (2) und ein Negativteil (1), die zur Ausführung dieses Verfahrens entwickelt wurden, und Sets, die diese Prüfkörper sowie dazu passende Prüfstifte (8) umfassen. Die Erfindung findet z.B. Anwendung im Bereich der restaurativen Zahnmedizin.

Description

Beschreibung [0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Kalibrierungsverfahren, mit Hilfe dessen verschiedene Geräte im digitalen Workflow optimal aufeinander abgestimmt werden können, damit am Ende des Produktionsprozesses möglichst passgenaue Werkstücke entstehen. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf Verfahren zur Kalibrierung eines Datenaufnahmegeräts und eines Peripheriegeräts (insbesondere ein CAD-Fräser, 3 D-Drucker oder ein Laser zum Lasersintern), auf Prüfkörper, die zur Ausführung dieses Verfahrens entwickelt wurden und auf Sets, die diese Prüfkörper sowie dazu passende Prüfstifte und gegebenenfalls digitale Datensätze des Prüfkörpers umfassen.

[0002] Im Bereich der restaurativen Zahnmedizin hat die CAD/CAM-Technologie einen wahren Siegeszug vollzogen. Digitale Technologien haben sich sowohl in der zahnärztlichen Praxis als auch im zahntechnischen Labor etabliert und zu massgeblichen Änderungen in Diagnostik, Planung und Therapie geführt. Die digitale Bildgebung, die virtuelle Planung von chirurgischen und prothetischen Massnahmen sowie die CAD/CAM-gestützten Herstellungsverfahren bilden einen kompletten digitalen Workflow, der sowohl in der klassischen restaurativen Therapie auf natürlichen Zähnen als auch in der Oralen Implantologie zum Einsatz kommt. Ein Vorteil des digitalen Workflow liegt im Einsatz hochqualitativer Materialien, die ausschliesslich industriell verarbeitet werden können, wie beispielsweise Zirkondioxid. Dabei findet ein digitaler Scan in der Zahnarztpraxis statt, die Daten werden an ein Labor versendet, welches die CAD-Planung, die CAM-Herstellung der Werkstücke und die Kontrolle der Passung übernimmt. Das Einsetzen der Restaurationen findet abschliessend in der Zahnarztpraxis statt.

[0003] Die Güte und Genauigkeit der produzierten Werkstücke wird durch die Toleranzen der Geräte beeinflusst, die bei der Datenerfassung (Scanner) und in der Produktion (CAD-Fräser oder 3D Printer) zum Einsatz kommen. Diese Toleranzen können die ideale Passung der Werkstücke auf den anatomischen Strukturen beeinträchtigen oder sogar unmöglichen machen. Die Präzision der gefertigten Werkstücke hängt u.a. von den Peripheriegeräten ab, die von den Aufnahmegeräten ihre Grundlagen-Daten erhalten. Die Peripheriegeräte werden in einer mechanischen Produktion hergestellt. Diese Produktion ist nur bedingt genau (Toleranz). Die Toleranz ist bedingt durch den mechanischen Aufbau der Geräte und deren mechanische Kapazität, aus elektronischen Daten dreidimensionale Körper zu produzieren. Es gilt der Grundsatz: jedes Gerät produziert anders - jedes Gerät ist einzigartig.

[0004] Insbesondere im zahnmedizinischen und zahntechnischen Produktionsprozess ist eine hohe Präzision erforderlich. Trotz einer Optimierung von konventionellen Abdrucktechniken bzw. der Scanverfahren in der Zahnarztpraxis ist bei der Erstellung des Modells sowie im Herstellungsprozess der prothetischen Werkstücke bislang mit Ungenauigkeiten zu rechnen, die eine manuelle Nachbearbeitung erforderlich machen. Die manuelle Nachbearbeitung von Werkstücken aus dem digitalen Workflow ist bislang eine unausweichliche Notwendigkeit, selbst dann, wenn der digitale Workflow erst mit dem Scannen eines Gipsmodells beginnt, also in Kombination mit der klassischen Technik der Abformung und Modellherstellung durchgeführt wird. In 90% der Fälle wird diese Kombinationstechnik bislang praktiziert. Die Abformung mit Hochpräzisions-Abformmasse stellt die eigentliche Datenerfassung der anatomischen Strukturen in analoger Form dar und dient als Basis für die Herstellung eines Gipsmodells. Erst von diesem Modell wird dann ein digitaler Datensatz durch das Erfassen des Gipsmodells mittels eines Scanners erstellt. Das analoge Gipsmodell kann in gleichem Masse erhebliche Unterschiede zu den eigentlichen anatomischen Strukturen zeigen (Verzug, Rückstellung, Expansion usw.). Solche Ungenauigkeiten können jedoch auch bei dem direkten Verfahren, d.h. dem intraoralen Scan, entstehen. Unabhängig vom gewählten Prozedere, ob rein digital oder kombiniert analog und digital, sind manuelle Nachbearbeitungen zur Optimierung des Randschlusses und der Passung bislang notwendig. Die Werkstücke aus digitaler oder analog-digitaler Produktion müssen vielmehr als Halbfertigteile bezeichnet werden, da manuelle Korrekturen zur Optimierung der Präzision unerlässlich sind. Umfangreiche manuelle Nachbearbeitung muss jedoch vermieden oder auf ein Minimum reduziert werden, da diese die Fertigungskosten und -zeit steigert und die Qualität erheblich beeinträchtigen kann. Zu den wichtigsten Problemen gehören diesbezüglich entweder zu klein bemessene Werkstücke, die ein Überstülpen auf den natürlichen oder den Implantatpfeiler verhindern, oder zu gross bemessene Werkstücke, die ein spannungsfreies Einlegen in eine Kavität oder Negativform unmöglich machen. Die Passung kann so nur durch Ausweiten (Beschliff innen) oder Reduzieren (Beschliff aussen) der Teile bewerkstelligt werden. Durch diese Massnahme kann die in der Software und im CAD-Design festgelegte Mindest-Materialstärke unterschritten werden. Zusätzlich ist eine Beeinträchtigung der Stabilitätsform, welche das Werkstück gegen Rotations- und Kippbewegungen schützt, möglich.

[0005] Bei der manuellen Nachbearbeitung werden die Werkstücke durch Beschliff verändert. Das relativ unkontrollierte Abtragen von Material kann zwar manchmal die Präzision (Randschluss) verbessern, führt aber gleichzeitig zur Reduktion der in der Planung definierten und im Produktionsprozess umgesetzten Materialstärken. Die definierten Materialstärken und Toleranzen garantieren für die mechanische Festigkeit der Werkstücke und deren optimale Passung, zwei grundlegende Voraussetzungen für den langfristigen Erfolg. Wird ein Werkstück manuell nachbearbeitet, geht die Kontrolle über beide oben genannten Kriterien verloren.

[0006] Die Passgenauigkeit der produzierten Werkstücke ist deshalb so entscheidend, weil sie mittels Füge- bzw. Klebetechnik auf bzw. in die entsprechenden anatomischen Strukturen geschoben werden. Damit diese Verbindung dauerhaft funktioniert, ist auf der Basis der wissenschaftlichen Evidenz ein Passspalt von 50 Mikron erforderlich. Ist der Spalt zu gross oder zu klein, ist der langfristige Erfolg des Füge- bzw. Klebeverfahrens beeinträchtigt.

CH 714 924 A1 [0007] Der Erfinder konnte beobachten, dass ein Grund für die auftretenden Ungenauigkeiten darin besteht, dass Geräte im Verbund nicht zwangsläufig die gewünschte Fertigungspräzision liefern und ein Abgleich zwischen den Geräten mit Feinjustierung zwingend notwendig ist. Jedes Gerät besitzt eine charakteristische Toleranz, d.h. die für jedes Gerät spezifische Abweichung in der eigenen Präzision und Fertigungs-Strategie. Dieser Umstand trifft für alle Geräte im digitalen Workflow zu (Datenaufnahme- und Peripheriegeräte). Dies führt unausweichlich zu unkontrollierbaren Endergebnissen, wenn diese Geräte im Zusammenspiel arbeiten, selbst wenn jedes Gerät für sich korrekt eingestellt ist und korrekt bedient wird. Der Erfinder konnte ein spezielles Verfahren zur Kalibrierung entwickeln, das sich für den Abgleich verschiedener Geräte eignet. Dieses Verfahren soll präzisere Werkstücke mittels kontrolliertem und standardisiertem Herstellungsprozess garantieren. Dadurch kann sich die Notwendigkeit der manuellen Nachbearbeitung von Werkstücken auf ein Minimum reduzieren und zu einer erheblichen Qualitätsverbesserung führen. Es ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Abgleich bzw. eine Abstimmung von Datenaufnahmegerät und diversen Peripheriegeräten mittels standardisierter Kalibrierung und Parametrierung zu ermöglichen.

[0008] Diese Aufgabe löst ein Verfahren zur Kalibrierung eines Datenaufnahmegeräts und eines Peripheriegeräts, insbesondere eines CAD-Fräsers, 3D Druckers oder eines Lasersinter-Geräts, umfassend folgende Schritte:

a) Bereitstellung eines normierten Prüfkörpers, der aus einem Positivteil und einem Negativteil besteht und eines standardisierten, digitalen Datensatzes, der dreidimensionale Daten des Negativteils des Prüfkörpers als Formvorlage enthält;

b) Erfassen von dreidimensionalen Daten des Positivteils des normierten Prüfkörpers mit dem zu kalibrierenden Datenaufnahmegerät und Erzeugung eines entsprechenden digitalen Datensatzes des Positivteils des normierten Prüfkörpers;

c) Import des digitalen Datensatzes aus b) in eine CAD-Software und Laden des standardisierten, digitalen Datensatzes aus a);

d) Design des Negativteils mit Hilfe des digitalen Datensatzes aus b), des standardisierten, digitalen Datensatzes aus a) und der CAD-Software aus c);

e) Produktion eines Negativteils unter Verwendung des Designs aus d) und des zu kalibrierenden Peripheriegeräts; und

f) Überprüfung der Passgenauigkeit zwischen dem Negativteil aus Schritt e) und dem Positivteil des normierten Prüfkörpers.

[0009] Die erfindungsgemässen Verfahren ermöglichen einen Abgleich bzw. die Abstimmung von Datenaufnahmegerät und Peripheriegerät. Das zu kalibrierende Datenaufnahmegerät und das Peripheriegerät bilden dabei ein Paar bzw. eine Einheit, die so auch bei zukünftigen Produktionsabläufen Zusammenwirken soll. Eine solche Abstimmung ist notwendig, damit passgenaue Werksstücke mit hinreichender Präzision erstellt werden können. Die erfindungsgemässen Verfahren sollen die Erfassung der richtigen (optimierten) Parameter bzw. Einstellungen für eine ganz bestimmte Gerätekombination ermöglichen.

[0010] Die erfindungsgemässen Verfahren sind besonders geeignet zur Kalibrierung von Geräten im digitalen Workflow in der Zahnmedizin. Daher sind bevorzugte Datenaufnahmegeräte Scanner, vor allem 3D-Scanner sowie Computertomographen, insbesondere Geräte zur digitalen Volumentomographie (DVT). Bevorzugte Peripheriegeräte umfassen die Gruppe bestehend aus: CAD-Fräser, 3D-Drucker und Laser, insbesondere zum Lasersintern oder selektiven Laserschmelzen geeignete Laser sowie Anlagen zum Elektronenstrahlsintern. Allgemein umfasst der Begriff «Datenaufnahmegerät» im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung alle Geräte, die es ermöglichen, einen Gegenstand realitätsgetreu abzubilden und Daten über dessen dreidimensionale Form und Erscheinung zu erfassen. Der Begriff «Peripheriegerät» wie hierin verwendet bezeichnet alle Geräte, die verwendet werden, um aus einem digitalen 3D-Modell eines Werkstücks dieses Werkstück zu produzieren.

[0011] Insbesondere wenn die Datenaufnahme bzw. der Scanprozess bei einem externen Kunden (z.B. Zahnarztpraxis) stattfindet, für den die Daten in einem Produktionszentrum (z.B. Dentallabor, Fräszentrum) verarbeitet werden (die beiden Geräte und deren Gerätegruppen sind nicht im gleichen Raum und werden von unterschiedlichen Personen bedient), ist die Kalibrierung der Geräte untereinander ausschlaggebend für den Erfolg.

[0012] Bei der Abstimmung werden die Einstellungsparameter und die Toleranzen des Datenaufnahmegeräts und des Peripheriegeräts miteinander optimiert. Zahlreiche Einstellungsparameter in den jeweiligen Software Modulen der Geräte sind für die Toleranzwerte verantwortlich. Die Justierung der Einstellungsparameter ist vom Gerätehersteller vorgesehen und gewünscht. Auch andere gerätespezifische Eigenschaften, wie Optik- und Mechanik-Elemente und deren Zusammenspiel, haben erheblichen Einfluss auf die Arbeitsweise der Geräte. Die Summe aller Einstellungen zueinander bestimmt die Qualität des Endproduktes.

CH 714 924 A1 [0013] Die Kalibrierung erfolgt mittels normierter Prüfkörper. Dieser besteht bevorzugt aus 2 festen Körpern, einem Positivteil und einem Negativteil. Positivteil und Negativteil greifen als Patritze und Matrize möglichst passgenau ineinander. Zusätzlich sind auch standardisierte, digitale Datensätze der beiden Teile des Prüfkörpers als Form vorläge vorhanden. Sie werden jeweils in die Design-Software geladen und ermöglichen dem Anwender, das zu produzierende Werkstück effizient am Bildschirm zu designen. Hierfür wird bevorzugt das sogenannte Matching-Verfahren verwendet, bei welchem das digitale Bild eines Teils des Prüfkörpers (bspw. Positivteil) mit der Formvorlage des dazu passenden Gegenstücks (bspw. Negativteil) aufeinander ausgerichtet und zusammengefügt wird. Die Formvorlage kann anschliessend innerhalb der in der Designsoftware verlangten Parametern hinsichtlich Grösse und Design verändert werden. Form, Grösse und Design der Formvorlagen können an die zu fertigenden Werkstücke angepasst werden. Speziell für das hierin beschriebene Verfahren zur Kalibrierung entwickelte und geeignete Prüfkörper sind ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung und werden weiter unten detailliert beschrieben. Es ist jedoch ein erfindungsgemässes Verfahren bevorzugt, bei welchem einer der hierin beschriebenen Prüfkörper verwendet wird.

[0014] Ein geeigneter Prüfkörper besteht immer aus zwei Teilen: einem Positivteil (Patritze) und einem Negativteil (Matritze). Dabei ist das Positivteil oder die Patrize das Gegenstück zum Negativteil oder der Matrize. Beide können beispielsweise Strukturen aufweisen, die passgenau ineinander greifen. Positivteil und Negativteil sollen bevorzugt mit hoher Präzision aufeinander passen bzw. ineinander greifen (max. 0,050 mm Abweichung bzw. Spaltenbreite zwischen den Teilen) und noch weiter bevorzugt mit der grösstmöglichen mechanischen Präzision aufeinander passen bzw. ineinander greifen (max. 0,010 mm Abweichung bzw. Spaltenbreite zwischen den Teilen). Die Körper sind bezüglich Design und Material so gefertigt, dass die Toleranz der beiden Teile (Positivteil und Negativteil) zueinander nicht mehr als 0,1 mm, bevorzugt nicht mehr als 0,05 mm und besonders bevorzugt nicht mehr als 0,010 mm beträgt.

[0015] Das Verfahren funktioniert grundsätzlich unabhängig davon, ob im Schritt b) dreidimensionale Daten des Positivteils oder des Negativteils des Prüfkörpers erfasst werden. Daher betrifft eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Kalibrierung eines Datenaufnahmegeräts und eines Peripheriegeräts (CAD-Fräser und 3D Drucker oder weitere Entwicklungen von Peripheriegeräten) umfassend folgende Schritte:

a) Bereitstellung eines normierten Prüfkörpers, der aus einem Positivteil und einem Negativteil besteht und eines standardisierten, digitalen Datensatzes, der dreidimensionale Daten des Positivteils des Prüfkörpers als Formvorlage enthält;

b) Erfassen von dreidimensionalen Daten des Negativteils des normierten Prüfkörpers aus a) mit dem zu kalibrierenden Datenaufnahmegerät und Erzeugung eines entsprechenden digitalen Datensatzes des Negativteils des normierten Prüfkörpers,

c) Import des digitalen Datensatzes aus b) in eine CAD-Software und Laden des standardisierten, digitalen Datensatzes aus a);

d) Design des Positivteils mit Hilfe des digitalen Datensatzes aus b), des standardisierten, digitalen Datensatzes aus a) und der CAD-Software aus c);

e) Produktion des Positivteils unter Verwendung des Designs aus d) und des zu kalibrierenden Peripheriegeräts; und

f) Überprüfung der Passgenauigkeit zwischen dem Positivteil aus Schritt e) und dem Negativteil des normierten Prüfkörpers aus a).

[0016] Statt Kalibrierung eines Datenaufnahmegeräts und eines Peripheriegeräts könnte man auch von Parametrierung sprechen. In den erfindungsgemässen Verfahren werden Einstellungen oder Parameter von zu kalibrierenden Gerätepaaren so lange justiert, bis die beiden Geräte optimal aufeinander abgestimmt sind, sodass sie als Produktionseinheit funktionieren (bspw. der Scanner und der 3D Drucker oder der der Scanner und der CAD-Fräser).

[0017] Daher betrifft eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemässen Verfahren zusätzliche folgenden Schritt

g) und/oder folgenden Schritt h):

g) Wiederholung der Schritte c) bis f) und dabei Anpassung oder Optimierung der Parameter der CAD-Software und der Geräteparameter bis die Passgenauigkeit im Schritt f) im Bereich vordefinierter Toleranzen liegt und

h) Erfassen und Hinterlegen der angepassten bzw. optimierten Parameter der CAD-Software und des Peripheriegeräts.

[0018] Sofern die Passgenauigkeit bereits beim ersten Durchlauf des erfindungsgemässen Verfahrens (Schritte a) bis f)) erreicht ist, also im Bereich vordefinierter Toleranzen liegt, entfallt Schritt g), und Schritt h) kann unmittelbar auf Schritt f) folgen. Schritt g) ist folglich optional bzw. nur erforderlich, solange die vordefinierte Toleranz der Passgenauigkeit nicht

CH 714 924 A1 erreicht wird. Schritt h) ist ebenfalls optional. Sofern das Peripheriegerät nur von einem bestimmten Datenaufnahmegerät (oder einigen wenigen) Daten erhält, können die Parameter auch in der CAD-Software und im Peripheriegerät unverändert beibehalten werden. Es ist ebenfalls möglich, wenn auch umständlicher, die erfindungsgemässen Verfahren zur Kalibrierung für jedes Gerätepaar vor einer neuen Produktion erneut durchzuführen. Die Kalibrierung (oder alternativ Abstimmung) soll so erfolgen, dass ein spezifisches Gerätepaar aus einem Datenaufnahmegerät und einem Peripheriegerät untereinander kalibriert werden. Da jedes Gerät seine eigene Toleranz aufweist, ist eine allgemeine Kalibrierung ganzer Gerätegruppen nicht zielführend.

[0019] Dabei ist zu beachten, dass ein bestimmter Scanner mit unterschiedlichen Peripheriegeräten (bspw. aus einer anderen Produktionsstätte) gekoppelt werden kann, und dass man für jede dieser denkbaren Konstellationen Kalibrierungen/Parametrierungen vorzunehmen kann. Umgekehrt kann ein gegebenes Peripheriegerät von unterschiedlichen Scannern «bedient» werden. Auch in diesem Fall sind jeweils spezifische Einstellungen vorzunehmen. Die erfindungsgemässen Kalibrierungsverfahren beinhalten also einen Geräteabgleich durch Justierung der Einstellmöglichkeiten in den Software Modulen der Geräte. Die Verfahren können dabei die gerätespezifische Arbeitsweise berücksichtigen.

[0020] Damit so etwas gelingen kann, sollte der Betreiber eines Peripheriegeräts die angepassten bzw. optimierten Parameter eines bestimmten Gerätepaars in einer Datenbank hinterlegen und gegebenenfalls darauf zurückgreifen. Das bedeutet, dass beim Eingang eines Auftrags und entsprechender digitaler Daten die optimierten Parameter passend zu dem Gerät, mit welchem die eingehenden Daten erfasst wurden, schnell und unkompliziert verwendet werden können.

[0021] Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens erfolgt in Schritt b) das Erfassen der dreidimensionalen Daten des Negativteils oder des Positivteils durch Scannen (bevorzugt mit Hilfe eines 3D-Scanners). Die Wahl für den passenden Teil (Positivteil oder Negativteil) des Prüfkörpers kann vom Anwender frei erfolgen. Es gibt lediglich Situation bzw. Projekte, die zur Bevorzugung eines Teils führen. Das Erfassen des Positivteils ist bevorzugt, wenn mit dem zu kalibrierenden Datenaufnahmegerät später vor Allem ein direkter Scan der Mundsituation oder ein indirekter Scan der Mundsituation erfolgen soll. Beim direkten Scan wird mittels Intraoralscanner und ohne analoge Abdrucknahme mittels Abformmasse ausschliesslich ein digitaler Datensatz erstellt, während beim indirekten Scan zunächst ein Gipsmodell erstellt wird, welches dann gescannt wird. Beim Gipsmodell wird die Mundsituation mittels Abformmasse vorgängig abgeformt; die entstehende Abformung (Negativform) wird mit Gips ausgegossen (Positivform) und anschliessend gescannt. Gängige Abformmassen sind Elastomere auf Silikon- oder Polyätherbasis.

[0022] Das Erfassen des Negativteils ist bevorzugt, wenn ein Modell der gescannten Mundsituation mittels 3D Druck produziert werden soll. In diesem Fall müssen keine Abformung und kein Gipsmodell produziert werden. Die gescannten Daten der Mundsituation werden direkt in ein 3D gedrucktes Modell umgesetzt (positiv Form). Das gedruckte Modell wird mittels des Negativteils des Prüfkörpers überprüft. Kann das Negativteil des Prüfkörpers genau in das gedruckte Modell eingefügt werden, ist belegt, dass der 3D Drucker korrekt arbeitet, also ein korrektes Positivteil erstellt. Ist das zu kalibrierende Peripheriegerät also ein CAD-Fräser wird eher das Positivteil des normierten Prüfkörpers erfasst und das Negativteil produziert, welches zum Positivteil des Prüfkörpers passen soll. Bei der Überprüfung und Kalibrierung eines 3D Druckers wird eher das Negativteil des normierten Prüfkörpers erfasst und das Positivteil produziert, welches zum Negativteil des Prüfkörpers passen soll.

[0023] Schritt b) der erfindungsgemässen Verfahren umfasst zudem die Erzeugung eines digitalen Datensatzes. Das Datenerfassungsgerät bzw. der Scanner nimmt die analogen Daten der physikalischen Vorlage, also des zu erfassenden Teils des Prüfkörpers, mit Hilfe von Sensoren auf und übersetzt diese anschliessend mit A/D-Wandlern in digitale Form. Dieser digitale Datensatz, also das erzeugte, digitale 3D-Modell des erfassten Teils des normierten Prüfkörpers kann in verschiedene Dateiformate exportiert, an andere Geräte versendet und mit beliebigen CAD- und 3D-Programmen weiterverarbeitet werden. Es ist bevorzugt, wenn dieser digitale Datensatz im STL-Format (Stereo Lithography or Standard Tessellation Language format)-Datensatz vorliegt bzw. erstellt wird.

[0024] Somit sind erfindungsgemässe Verfahren bevorzugt, bei denen der in b) erstellte, digitale Datensatz und der standardisierte Datensatz im STL-Format vorliegen und übermittelt werden. Der in b) erstellte, digitale Datensatz kann gegebenenfalls vom Ort der Erfassung (z.B. Zahnarztpraxis) an einen beliebigen Produktionsort übermittelt oder versandt werden (z.B. Dentallabor).

[0025] Das STL-Format beschreibt die Oberfläche von 3D-Körpern mit Hilfe von Dreiecksfacetten (englisch tessellation = «Parkettierung»). Jede Dreiecksfacette wird durch die drei Eckpunkte und die zugehörige Flächennormale des Dreiecks charakterisiert. Aber auch andere Formate, die 3D-Daten beschreiben und von CAD-Programmen gelesen werden sind möglich, wie VRML-Format oder Additive Manufacturing File Format (AMF).

[0026] Der digitale Datensatz aus Schritt b) der erfindungsgemässen Verfahren kann mittels beliebiger CAD-Software bearbeitet werden. Im Bereich der Zahnmedizin gängige Programme sind: Excocat, 3Shape, Dental Wings, Planmec und weitere Produkte, die auf diesen aufbauen. Generell bezeichnet der Begriff CAD(Computer-aided design)-Software Computerprogramme, die das Erstellen von technischen Zeichnungen am Computer ermöglichen. Mit den entsprechenden Programmen lassen sich etwa Bau- und Schaltpläne zeichnen oder 3-D-Modelle von Bauteilen erstellen. Im Sinne dieser Anmeldung bezeichnet der Begriff «CAD-Software» alle Softwarelösungen, die ein rechnerunterstütztes Erzeugen und Ändern eines geometrischen Modells zwecks der Produktion von Gegenstücken, welche sich passgenau ineinander schieben lassen, ermöglichen. Das Software Produkt ist frei wählbar, sollte bevorzugt jedoch auf die Vorgaben des Peri

CH 714 924 A1 pheriegeräteherstellers abgestimmt sein. Grundsätzlich eignen sich alle Design Software Produkte für die Parametrierung. Bevorzugt ist jedoch, dass die Software zur Kalibrierung der Geräte benutzt wird, mit der in der Folge auch der eigentliche Produktionsprozess gesteuert wird.

[0027] In der benutzten CAD-Software sollte je ein standardisierter, digitaler Datensatz aus dreidimensionalen Daten des Positiv- und des Negativteils des normierten Prüfkörpers hinterlegt sein. Diese standardisierten, digitalen Datensätze sollten bevorzugt gemeinsam mit dem Prüfkörper zur Verfügung gestellt werden und bevorzugt im gleichen Datenformat vorliegen (bevorzugt STL) wie die in b) erstellten Datensätze. Die standardisierten, digitalen Datensätze beinhalten bevorzugt alle 3D-Parameter der zugehörigen Prüfkörper.

[0028] Nach Schritte) der erfindungsgemässen Verfahren sind mindestens folgende Datensätze in der verwendeten CADSoftware vorhanden:

- Ein digitaler Datensatz eines Positivteils oder eines Negativteils des normierten Prüfkörpers, die beim Erfassen des entsprechenden Positivteils oder Negativteils des normierten Prüfkörpers mittels zu kalibrierendem Datenaufnahmegeräts (Scan-Vorgang/Schritt b) der erfindungsgemässen Verfahren) produziert wurde und

- ein standardisierter, digitaler Satz dreidimensionaler Daten des Gegenstücks des normierten Prüfkörpers.

[0029] Während der erfindungsgemässen Verfahren wird zur Produktion eines Negativteils das Gegenstück also das Positivteil des normierten Prüfkörpers und zur Produktion eines Positivteils das Negativteil des normierten Prüfkörpers in Schritt b) erfasst. Zudem wird zur Produktion eines Negativteils der standardisierte, digitale Datensatz des Negativteils und zur Produktion eines Positivteils der standardisierte, digitale Datensatz des Positivteils des normierten Prüfkörpers geladen. In Schritt d) der erfindungsgemässen Verfahren wird mit Hilfe dieser Datensätze und unter Verwendung der CAD-Software ein definitives Design des zu produzierenden Werkstücks erstellt. Die digitalen Daten des definitiven Designs können von den Peripheriegeräten gelesen werden und dienen dann als Grundlage zur Produktion der Werkstücke (Negativteil respektive Positivteil).

[0030] Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf Verfahren zur Kalibrierung eines Datenaufnahmegeräts und eines Peripheriegeräts, wobei Schritt d) ein Matching der dreidimensionalen, digitalen Daten aus a) und des standardisierten, digitalen Datensatzes aus b) umfasst. Das Matching besteht darin, den Datensatz aus b) und den standardisierten Datensatz aus a) aufeinander auszurichten bzw. ineinanderzufügen. Schritt d) kann in diesen Ausführungsformen auch folgendermassen lauten:

d) Ausrichten («Matching») des digitalen Datensatzes aus b) und des standardisierten digitalen Datensatzes des Positivteils des normierten Prüfkörpers aus a) mit Hilfe der CAD-Software aus c) und Durchführen weiterer Designschritte zur Erstellung des Designs des Negativteils mittels CAD-Software; bzw.

d) Ausrichten («Matching») des ersten digitalen Datensatzes aus b) und des standardisierten digitalen Datensatzes des Negativteils des normierten Prüfkörpers aus a) mit Hilfe der CAD-Software aus c) und Durchführen weiterer Designschritte zur Erstellung des Designs des Positivteils mittels CAD-Software.

[0031] Das Matching garantiert, dass das Design der produzierten Werkstücke aus der Formvorlage entsteht. Zudem wird der Prozess dadurch effizienter. Die standardisierten, digitalen Datensätze liefern die Grundform der zu produzierenden Werkstücke. Im Anschluss an das Matching werden im Zuge des CAD-Designs alle Produktionsparameter dem endgültigen Design der Werkstücke hinzugefügt. Dies erst macht das Design komplett und individuell. Die anschliessende Produktion ist genau wegen dieser im Designprogramm vorgegebenen Arbeitsweise variabel. Dieses Vorgehen ist in allen Design-Softwares so vorgesehen. Erst dieser Arbeitsschritt lässt die Parametrierung und die Produktion der Werkstücke zu. Es entsteht die gewollte Normierung der individuell einstellbaren Parameter.

[0032] Erst nach dem Matching wird während der weiteren Designschritte aus der Formvorlage und unter Nutzung der variablen Einstellungen in dem Designsoftware-Modul das eigentliche Werkstück (Positivteil bzw. Negativteil) gebildet.

[0033] Die im Schritt d) erstellten Designs werden als digitale Daten (bevorzugt STL Files) an das Peripheriegerät gesendet und für die Produktion vorbereitet. Im Peripheriegerät wird z.B. durch das sog. «nasting» die Position des Werkstücks im Materialblank (Darreichungsform des Rohprodukts) festgelegt. Frässtrategien werden definiert und vom Anwender optimiert. In diesem Arbeitsschritt werden weitere Parameter dem Design zugeführt, die einen erheblichen Einfluss auf das produzierte Werkstück haben können. Die gerätespezifischen Eigenschaften fliessen so in die endgültige Form der Werkstücke ein. Zunächst wählt der Anwender die Parameter des zu kalibrierenden Peripheriegeräts anhand seiner Standarteinstellungen bzw. wählt Parameter aufgrund seiner Routine. Diese Parameter werden eventuell bei einer Wiederholung der Schritte c) bis e) (entspricht optionalem Schritt h) weiter angepasst, bis die vordefinierten Toleranzbereiche nicht mehr überschritten werden. Dabei kann der Anwender auf seine Kenntnisse der Geräte und ihrer Parameter zurückgreifen. Insbesondere bei den ersten Kalibrierungen ist ein gewisses Austesten und Ausprobieren kaum zu vermeiden.

[0034] Ein bevorzugtes Verfahren bezieht sich daher auf erfindungsgemässe Verfahren umfassend einen Schritt e), der wie folgt lautet:

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e) die Produktion des Negativteils oder des Positivteils unter Verwendung des Designs aus d) und des zu kalibrierenden Peripheriegeräts inklusive der Einstellung weiterer variabler Parameter des zu kalibrierenden Peripheriegeräts.

[0035] Nach dem erfolgten Design wird das gewünschte Werkstück (Positivteil oder Negativteil) somit in vorgegebener Art gefertigt, den notwendigen Behandlungen unterzogen und bis zur endgültigen Form gebracht, so wie es der eigentliche Produktions- bzw. Fertigungsprozess vorsieht. In Schritt e) der erfindungsgemässen Verfahren wird daher mit Hilfe des zu kalibrierenden Peripheriegeräts ein Werkstück anhand des Designs aus Schritt d) produziert. Das Werkstück entspricht dabei dem Gegenstück des in Schritt b) erfassten Teils des Prüfkörpers, wird das Negativteil erfasst, dann ist das produzierte Werkstück ein Positivteil und umgekehrt. Dabei muss zumindest der Produktions- bzw. Verarbeitungsschritt durchgeführt werden, der von oder mit dem zu kalibrierenden Peripheriegerät durchgeführt wird. Es ist durchaus möglich, dass nicht alle Verarbeitungsschritte durchgeführt werden; die Passgenauigkeit also an einem Werkstück getestet wird, welches sich in einem Rohzustand bzw. in einem unfertigen Zustand befindet. Ein bevorzugtes Verfahren bezieht sich jedoch auf erfindungsgemässe Verfahren umfassend einen Schritt e), der wie folgt lautet:

e) die Produktion des Negativteils oder des Positivteils inklusive aller Verarbeitungsschritte unter Verwendung des Designs aus d) und des zu kalibrierenden Peripheriegeräts; bzw.

e) die Produktion des Negativteils oder des Positivteils inklusive aller Verarbeitungsschritte unter Verwendung des Designs aus d) und des zu kalibrierenden Peripheriegeräts inklusive der Einstellung weiterer variabler Parameter des zu kalibrierenden Peripheriegeräts.

[0036] Insbesondere wenn das zu kalibrierende Peripheriegerät ein CAD-Fräser ist, kann es jedoch auch sinnvoll sein, nicht alle weiteren Verarbeitungsschritte zu vollziehen bzw. diese getrennt zu überprüfen. Die Überprüfung der Passgenauigkeit in Schritt f) stellt dann vor Allem die Kontrolle der Fräsgenauigkeit dar. In einem solchen Fall umfasst Schritt e) bevorzugt die weiteren Verarbeitungsschritte wie Sintern nicht. Ein gefrästes Werkstück, präsentiert sich je nach verwendetem Material bzw. je nach vermarktetem Markenprodukt des gleichen Materials (z.B. Zirkondioxid) um 18%, 19% oder 20% grösser als nach Abschluss des anschliessenden Sinterprozesses. Um die Fräse unabhängig und abhängig vom nachgeschalteten Sintern kalibrieren zu können, muss gegebenenfalls ein Prüfkörper (und entsprechende standardisierte, digitale Datensätze) gewählt werden, der um die Volumen-Prozent-Beträge grösser ist, um welche die Werkstücke erfahrungsgemäss beim Sintern einschrumpfen. Der Prüfkörper sollte also einem im Rohzustand befindlichen Werkstück entsprechen. Damit kann die reine Fräspräzision des zu kalibrierenden Fräsgerätes direkt bestimmt und justiert werden, ohne dass die folgenden Arbeitsschritte (Sinterung) diese Resultate beeinflussen.

[0037] Die Werkstücke werden unter Produktionsbedingungen angefertigt, welche für verschiedene Materialien stark abweichend sein können. Mit den erfindungsgemässen Verfahren können sowohl die notwendigen Mindestschichtstärken als auch die Verbindungsstellen der Elemente der Werkstücke auf mechanische Festigkeit und Formstabilität geprüft werden. Zudem können auch weitere, nachfolgende Produktionsschritte wie Sintern oder thermische Behandlungen und deren Verlauf und Temperatureinstellungen überprüft werden.

[0038] Die Produktion in Schritt e) ist also je nach Material unterschiedlich. Bei Werkstücken aus Zirkondioxid werden die Werkstücke nach dem Designen aus einem Rohling oder Blank herausgefräst. Blanks stehen je nach Höhe der benötigten Werkstücke in unterschiedlichen Stärken und Durchmessern zur Verfügung. In diesem Blank sind Rohzirkon, Farbpigmente und andere Zusätze und keramisch Kristalle gut durchmischt und unter hohem Druck zusammengepresst. Die gefrästen, ungesinterten Rohwerkstücke sind sehr fragil (anfällig für Stossen und Brechen).

[0039] Zudem sind sie überdimensioniert; sie sind zwischen 18 bis 20 % grösser als das zu erwartende Werkstück. Jeder Blank hat einen Barcode mit dem genauen Schrumpfungskoeffizienten. Das Peripheriegerät liest und registriert den Schrumpfungskoeffizienten und leitet daraus auch einen Teil der Frässtrategie ab. Nach dem vorsichtigen Reinigen dieser Rohwerkstücke (verbleibender Frässtaub in den Werkstücken, die auch mitsintern, verhindern ein passgenaues Resultat) werden letztere einer komplexen Wärmebehandlung unterzogen. Diese Behandlung nennt man Sintern (Zusammenschmelzen, Zusammenfliessen). Das Werkstück schmilzt bei dieser Gelegenheit zusammen und verringert sein Volumen um den genannten Schrumpfungskoeffizienten. Es sind spezielle Sinteröfen dafür notwendig. Das Material Zirkondioxid erhält durch die Sinterung seine Härte mit bis zu 1400 Mp und sein definitives Volumen.

[0040] Das Lasersintern für die Herstellung passgenauer Metallgerüste (welche durch den Zahntechniker in Handarbeit mit Keramik verblendet werden) beinhaltet im ersten Arbeitsgang das Aufeinanderschichten von pulverisiertem Metall mittels eines Laserstrahls. Diese kleinsten Metallkugeln werden so zu einem festen und sehr filigranen Körper geformt. Es ist ein generatives, computergeführtes Schichtverfahren.

[0041] Metallische Werkstücke, die durch Lasersintern hergestellt werden, werden zum Aushärten zuerst einem Entspannungsbrand (Oxydbrand) ausgesetzt, der bei einer Temperatur (je nach Metallgrundlage) von ca. 960 Grad C° stattfindet. Bei diesem Arbeitsgang kommt es auch zu einem Entspannen des Kristallgefüges des Metalls. Bei diesem Arbeitsschritt gibt es aus Gründen der Entspannung grosse Verzüge in der Gerüststruktur. Durch mechanische Bearbeitung muss das

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Gerüst wieder passgenau gemacht werden. Mittels der erfindungsgemässen Verfahren zur Kalibrierung kann den lasergesinterten Körpern eine Form gegeben werden, die einen unkontrollierten Verzug minimieren. Die Grösse und das Ausmass des Verzuges sind materialabhängig.

[0042] Im Anschluss an die Produktion und gegebenenfalls an die notwendigen weiteren Arbeitsschritte (Sintern, Aushärten der Materialien) der gefertigten Werkstücke (Negativteil bzw. Positivteil aus Schritt e)) wird durch das Ineinanderschieben bzw. Aufeinandersetzen des produzierten Werkstücks und dem Gegenstück des bereitgestellten normierten Prüfkörpers eine Passung entstehen.

[0043] Diese Passung sollte den vordefinierten Erfordernissen hinsichtlich Präzision und Stabilität entsprechen. Abweichungen können vermessen und registriert werden. Liegen die gemessenen Abweichungen innerhalb vordefinierter Toleranzbereiche, ist die Kalibrierung abgeschlossen. Bei einer nicht korrekten oder ungenügenden Passgenauigkeit hat der Anwender die Möglichkeit, durch Änderungen an den Einstellungen der Geräte oder in der Design Software (Einstellung zur Passung, Randgestaltung, Spaltgestaltung, etc.) im Rahmen einer Wiederholung der Schritte c) bis f) der erfindungsgemässen Verfahren das Endergebnis zu optimieren. Durch wiederholte Produktion von neuen Werkstücken kann er die Einstellungen der Geräte so justieren, dass die vordefinierten Toleranzbereiche nicht mehr überschritten werden und somit eine voraussagbare Präzision seiner zukünftigen Produkte entsteht.

[0044] Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemässen Verfahren bezieht sich somit darauf, dass die Parametereinstellungen der CAD-Software und die Parameter der Peripheriegeräte so lange justiert werden, bis die gewünschte Passgenauigkeit zwischen dem normierten Prüfkörperteil und dem hergestellten Gegenstück erreicht ist. Schritt h) bezieht sich somit auf eine Wiederholung der Schritte c) bis f) der erfindungsgemässen Verfahren, wobei eine Justierung der Parameter der CAD-Software und/oder der Parameter des Peripheriegeräts stattfindet, bis die Passgenauigkeit innerhalb vordefinierter Toleranzen liegt. Ein erfindungsgemässes Verfahren zur Kalibrierung ist dann abgeschlossen und das Gerätepaar aus Datenerfassungsgerät und Peripheriegerät ist kalibriert. Die eigentliche Produktion kann nun mit den, im Kalibrierungsverfahren bestimmten, Einstellungen und/oder Parametern beginnen.

[0045] Nicht alle Produktionsprozesse sind gleich anfällig für Ungenauigkeiten, daher können die Toleranzbereiche für die Passgenauigkeit je nach zu produzierendem Werkstück vom Anwender unterschiedlich definiert werden. Dentale Schienen und chirurgische Hilfsschablonen zur Einbringung von Implantaten in die Mundhöhle akzeptieren z.B. höhere Toleranzen, als ein festsitzender Zahnersatz, der auf Implantaten im Mund verschraubt oder zementiert werden soll. Das gilt im Speziellen für Arbeiten auf Implantaten (künstliche Zahnwurzeln aus Titan oder Zirkonia), welche eine noch präzisere Produktion der Werkstücke erfordern, weil sie im Gegensatz zu den natürlichen, anatomischen Strukturen fest im Knochen verankert sind und wegen ihrer mechanischen Festigkeit kaum Spielraum bieten, um mögliche Ungenauigkeiten zu kompensieren. Passungsungenauigkeiten wirken sich unter solchen Bedingungen biologisch und biomechanisch besonders problematisch aus. Daher sollten die Schritte c) bis f) der erfindungsgemässen Verfahren gegebenenfalls wiederholt werden, bis die Passgenauigkeit zwischen dem Werkstück (je nach dem das produzierte Positiv- oder Negativteil) aus Schritt e) und dem Gegenstück des normierten Prüfkörpers im Bereich vordefinierter Toleranzen liegt, das heisst bis die beiden Gegenstücke hinreichend genau zueinander passen.

[0046] Im Bereich der Zahnmedizin sollen generell die gescannten anatomischen Strukturen der Mundsituation so exakt wie möglich reproduziert werden. Bei aktuellen Prozessen wird häufig eine Toleranz von 50 bis 100 Mikron akzeptiert. Mit den im Stand der Technik bekannten Verfahren hat sich ein Toleranzbereich mit Abweichungen von ± 50-100 Mikron als dentale Industrienorm durchgesetzt. Heute geben die Peripheriegerätehersteller Toleranzen um 100 Micron als Vorgabe für die Präzision ihrer Geräte an. Früher - im analogen Workflow (Handwerk) - waren es 50 Micron. Daher ist auch im digitalen Workflow ein Toleranzbereich von 50 Mikron oder weniger anzustreben. Dass die Toleranzen im digitalen Workflow momentan nicht unter 0,1 mm liegen, hängt gemäss den Untersuchungen, die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegen, u.a. auch mit einer fehlenden Kalibrierung der Gerätepaare zusammen. Eine Kalibrierung eines Datenaufnahmegeräts und eines Peripheriegeräts kann die Passgenauigkeit der zu produzierenden Werkstücke soweit verbessern, dass Toleranzbereiche von 0,05 mm und kleiner möglich werden. Im Zusammenhang der erfindungsgemässen Verfahren ist es daher bevorzugt, wenn die vordefinierten Toleranzbereiche ±0,1 mm, weiter bevorzugt ±0,05 mm und besonders bevorzugt ±0,01 mm betragen.

[0047] Die Kalibrierung mittels eines der erfindungsgemässen Verfahren kann beliebig oft wiederholt werden. Eine Kalibrierung eines bestimmten Gerätepaars aus Datenaufnahmegerät und Peripheriegerät kann immer wieder notwendig werden. Die erfindungsgemässen Verfahren können jederzeit wiederholt werden, um ein Gerätepaar und die dazu passenden Parameter zu überprüfen bzw. neu zu justieren. Es empfiehlt sich, eine solche Prüfung oder Wiederholung immer dann anzuwenden, wenn sich Grundlegendes geändert hat. Eine Prüfung der internen Produktionskette mittels der erfindungsgemässen Verfahren ist somit anzustreben, wenn

- ein neuer Scanner oder eine neue Optik im Scanner eingesetzt werden

- ein neues Peripheriegerät oder in einem bereits kalibrierten Peripheriegerät ein wichtiges Bauteil ausgetauscht wurde, z.B. ein neuer Fräsersatz eingesetzt wurde

- wenn bei gleichbleibenden Geräten unterschiedliche bzw. neue Materialien in der Produktion zum Einsatz kommen.

[0048] Im Falle eines Bruchs oder sonstiger Beschädigungen der normierten Prüfkörper sind neue Prüfkörper zu besorgen. In einem solchen Fall sollte ebenfalls eine neue Kalibrierung der Geräte stattfinden.

CH 714 924 A1 [0049] Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft Prüfkörper, die zur Durchführung der erfindungsgemässen Verfahren zur Kalibrierung eines Datenaufnahmegeräts und eines Peripheriegeräts geeignet sind. Des Weiteren umfasst die Erfindung die erfindungsgemässen Verfahren zur Kalibrierung wobei mindestens einer der im Folgenden beschriebenen Prüfkörper zur Anwendung kommt.

[0050] Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft Prüfkörper, die dadurch gekennzeichnet sind, dass der Prüfkörper aus einem Positivteil (einer Patrize) und einem Negativteil (einer Matrize) besteht, und dass das Positivteil und das Negativteil so ineinandergreifen, dass mindestens eine waagerechte Auflagefläche, ein Morsekegel und eine bis zur Oberfläche (bevorzugt der äusseren Oberfläche) des Prüfkörpers auslaufende schräge Auflagefläche entstehen. Diese Prüfkörper sollen bevorzugt zur Kalibrierung eines Datenaufnahmegeräts und eines Peripheriegeräts geeignet sein. Besonders geeignet sind die erfindungsgemässen Prüfkörper zur Verwendung in den erfindungsgemässen Verfahren zur Kalibrierung eines Datenaufnahmegeräts und eines Peripheriegeräts.

[0051] Der Begriff «Morsekegel» wie hierin verwendet beschreibt, dass eines der beiden Gegenstücke des Prüfkörpers einen Kegel aufweist, der der genormten Form eines Werkzeugkegels zum Spannen von Werkzeugen, in der Werkzeugaufnahme einer Werkzeugmaschine, entspricht (hier ein Hohlkegel im entsprechenden Gegenstück). Zwischen dem Hohlkegel des Positivteils und dem darin klemmenden Kegel des Negativteils (oder umgekehrt) besteht eine Selbsthemmung, also ein durch Reibung verursachter Widerstand gegen ein Verrutschen oder ein Verdrehen der aneinander bzw. ineinander liegenden Gegenstücke. Die Selbsthemmung wird dabei durch den Neigungswinkel, die Oberflächenrauigkeit der Auflageflächen, die Werkstoffpaarung und die Erwärmung beeinflusst. Bei der als Morsekegel bezeichneten Struktur handelt es sich bei einem der Gegenstücke des Prüfkörpers um einen Kegel oder Kegelstumpf und im entsprechenden Gegenstück um einen Innenkonus, in den der Kegel bzw. Kegelstumpf so hineinpasst, dass unter normalen Bedingungen (Raumtemperatur, kein Schmiermittel) eine Selbsthemmung vorliegt. Falls der Morsekegel als Kegelstumpf ausgebildet ist, bildet er eine waagerechte Auflagefläche, die der Deckfläche des Kegelstumpfes entspricht. An diese schliesst sich die Mantelfläche eines Morsekegels an. Im Gegenstück findet sich dann ebenfalls eine waagerechte Auflagefläche, die von der schrägen Fläche eines Innenkonus umgeben ist.

[0052] Die als «eine waagerechte Auflagefläche» bezeichnete Auflagefläche soll waagerecht zur Standfläche bzw. zum Grundkörper des Positiv- bzw. Negativteils sein. Die bis zur Oberfläche des Prüfkörpers auslaufende schräge Auflagefläche, ist eine Auflagefläche zwischen Positiv- und Negativteil, die nicht waagerecht zur Standfläche ist. Sie weist im Vergleich zur Standfläche eine Neigung bzw. Steigung auf. Diese hat bevorzugt einen Steigungswinkel von grösser als 5 Grad und kleiner als 45 Grad und besonders bevorzugt zwischen 10 und 35 Grad. Dass die Auflagefläche bis zur Oberfläche des Prüfkörpers ausläuft bedeutet, dass die Auflagefläche an der Oberfläche des Prüfkörpers (bestehend aus zusammengefügtem Positivteil und Negativteil) endet. Dabei handelt es sich bevorzugt um eine äussere Oberfläche, des Prüfkörpers, nicht eine sich im Kanal befindende Oberfläche. Somit ist die Auflagefläche bevorzugt eine nach aussen hin schräg verlaufende Fläche im Pfeiler des Prüfkörpers.

[0053] Es ist bevorzugt, dass die beiden Gegenstücke des Prüfkörpers, also das Negativteil und das Positivteil jeweils einen Grundkörper und mindestens einen Pfeiler aufweisen, wobei sie bevorzugt mittels des mindestens einen Pfeilers ineinandergreifen. Die Kontaktfläche der Gegenstücke der erfindungsgemässen Prüfkörper liegt somit bevorzugt im mindestens einen Pfeiler. Die Oberfläche oder Oberflächen der Pfeiler, die auf jener Seite liegen, die dem Grundkörper abgewandt ist, bilden somit die Auflageflächen (Stirnseite). Liegen mehrere Pfeiler vor, so greifen die Gegenstücke bevorzugt innerhalb aller Pfeiler ineinander. Bei Ausführungsformen mit mehreren Pfeilern kann der Grundkörper auch als Verbinder oder Verbindungsstück ausgebildet sein. In diesem Fall stehen die Pfeiler nicht auf dem Grundkörper sondern der Grundkörper ist zwischen mindestens zwei Pfeilern angeordnet, er verbindet diese also.

[0054] Eine bevorzugte Ausführungsform umfasst erfindungsgemässe Prüfkörper, die dadurch gekennzeichnet sind, dass sie mindestens zwei Pfeiler aufweisen, die eine unterschiedliche Geometrie aufweisen. Die Pfeiler können einen beliebigen Querschnitt aufweisen. Der Querschnitt kann z.B. quadratisch, rechteckig, rautenförmig, sechseckig, achteckig, ellipsoid oder dreieckig sein. Es ist jedoch bevorzugt, dass der Querschnitt des mindestens einen Pfeilers und auch aller weiteren Pfeiler rund ist. Der Durchmesser eines Pfeilers liegt bevorzugt zwischen 2 und 8 mm. Der Abstand zwischen 2 Pfeilern ist bevorzugt zwischen 1 und 12 mm gross. Die bevorzugte Flöhe eines Pfeilers liegt zwischen 3 und 15 mm. Der Grundköper des Prüfkörpers kann beliebig ausgeformt sein. Er kann z.B. ein Quader, ein Würfel, ein Rhomboeder, ein Prisma, ein Keil, ein Zylinder oder ein Kreiszylinder sein. Bevorzugt ist der Grundkörper ein Quader oder ein Würfel. Der Würfel hat bevorzugt eine Kantenlänge von 5 bis 30 mm und der Quader hat bevorzugt eine Höhe von 1 bis 15 mm, eine Breite von 5 bis 30 mm und eine Tiefe von 1 bis 30 mm. Bei Ausführungsformen mit mindestens zwei Pfeilern ist es zudem bevorzugt, dass die Auflageflächen der Pfeiler auf unterschiedlichen Höhen liegen, das Positivteil und das Negativteil also auf unterschiedlichen Höhen (bzw. unterschiedlich hoch gelegenen, waagerechten Auflageflächen) ineinandergreifen. Das bedeutet, dass die Pfeiler eines Positivteils unterschiedliche Höhen aufweisen und die Pfeiler des Negativteils dementsprechend auch, wobei einem höheren Pfeiler im Positivteil ein niedrigerer (kürzerer) Pfeiler im Negativteil entspricht.

[0055] Je ein Positivteil (Patritze) und ein Negativteil (Matritze) bilden eine Einheit, nämlich den erfindungsgemässen Prüfkörper. Positivteil und Negativteil sind Gegenstücke, die so ausgeformt sind, dass sie mit hoher Präzision zueinanderpassen, das heisst, sie greifen ineinander. Wenn die beiden Gegenstücke so zusammengefügt werden, dass sie ineinandergreifen, sollen eventuell auftretende Spalten zwischen den Oberflächen der Gegenstücke (Positivteil und Negativteil

CH 714 924 A1 des Prüfkörpers) nicht grösser als 0,1 mm, bevorzugt nicht grösser als 0,5 mm und insbesondere nicht grösser als 0,05 mm sein. Dies bezieht sich insbesondere auf die Spaltbreite aber unabhängig davon auch auf die Spaltlänge Die Prüfkörper werden bevorzugt aus Rohlingen gefräst.

[0056] Die Prüfkörper aus verschiedenen Produktionsserien können variieren. Es ist daher nicht gewährleistet, dass Prüfkörper bzw. deren Gegenstücke aus verschiedenen Produktionsserien immer kompatibel sind. Sie sollten aus diesem Grund mit Lot-Nummern versehen sein. Es ist darauf zu achten, dass das jeweilige Gerätepaar mit einem Prüfkörper derselben Lotnummer kalibriert wird, bzw. mit Gegenstücken eines Prüfkörpers. Geht ein Prüfkörper zu Bruch, müssen immer beide Prüfkörperteile bzw. das verwendete Paar von Prüfkörpern des jeweiligen Gerätepaars ausgetauscht werden.

[0057] Es ist somit bevorzugt, dass das Positivteil und das Negativteil eines erfindungsgemässen Prüfkörpers in einem gemeinsamen Fertigungsprozess hergestellt wurden.

[0058] Die erfindungsgemässen Prüfkörper bestehen bevorzugt aus einem formstabilen Material. Das Material der Prüfkörper soll so gewählt werden, dass durch eine äussere Beanspruchung möglichst keine bleibende Umformung stattfinden kann. Es soll also eine geringe Umformbarkeit aufweisen. Insbesondere eine geringe plastische Verformbarkeit ist wünschenswert. Aber auch die Elastizität sollte gering sein. Geeignet sind im Allgemeinen spröde Materialien. Es ist bevorzugt, wenn das Material der erfindungsgemässen Prüfkörper aus der Gruppe ausgewählt wird bestehend aus: Glas, harte Gesteine (hohe Abriebfestigkeit), wie Granite, Tonalité oder Basalte, Metalllegierungen, wie Cr-Co-Legierungen, Keramik, wie Zirkondioxid oder Lithium-Disilikat (hochfeste Glaskeramik), Keramikkomposit, PMMA, PEEK und Polycarbonat. Besonders bevorzugt sind dabei Metalllegierungen, wie Cr-Co-Legierungen, Keramik, wie Zirkondioxid oder Lithium-Disilikat (hochfeste Glaskeramik) und PEEK.

[0059] Eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft erfindungsgemässe Prüfkörper, die dadurch gekennzeichnet sind, dass das Positivteil und das Negativteil des Prüfkörpers aus unterschiedlichen Materialien hergestellt wurden. Dadurch kann der zukünftigen Produktion, die mittels der kalibrierten Geräte stattfinden soll, Rechnung getragen werden. Es kann von Vorteil sein, wenn die Prüfkörper aus den Materialien hergestellt sind, aus denen auch die zukünftigen Produkte hergestellt sein werden.

[0060] In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemässen Prüfkörper weist der Prüfkörper mindestens einen Kanal auf. Es ist bevorzugt, dass der mindestens eine Kanal das Einführen eines Prüfstifts in den Prüfkörper aus Negativteil und Positivteil ermöglicht. Mindestens ein Kanal soll so angeordnet sein, dass ein Prüfstift sowohl in den Positivteil als auch in den Negativteil eingeführt werden kann, bzw., dass sich nach Vereinigung der beiden Gegenstücke des Prüfkörpers ein Kanal aus beiden Gegenstücken ergibt. Das Inserieren eines Prüfstifts erlaubt die Einstellung und Justierung der Lochtoleranzen. Der mindestens eine Kanal ist bevorzugt 1 bis 7 mm lang bzw. tief und hat bevorzugt einen Durchmesser von 1 bis 4 mm.

[0061] Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft zudem Prüfkörper, die dadurch gekennzeichnet sind, dass der mindestens eine Kanal in seinem Verlauf eine Stufe im Inneren aufweist. Diese Stufe bildet bevorzugt eine Auflagefläche, die zur Standfläche des Prüfkörpers waagerecht verläuft. Das bedeutet, dass die Stufe einen 90 Grad Winkel bildet. Die Stufe kann jedoch durchaus auch andere Winkel aufweisen. Bevorzugte Winkel sind > 90 Grad. Besonders bevorzugt sind Winkel von 90 Grad, 135 Grad, 150 Grad und 160 Grad. Erfindungsgemäss sind Stufen, die einen Winkel von 90 Grad aufweisen ganz besonders bevorzugt. Der Durchmesser des Kanals wird durch die Stufe bevorzugt um 0,5-3 mm verringert.

[0062] Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Set bestehend aus einem erfindungsgemässen Prüfkörper und mindestens einem Prüfstift, der in den mindestens einen Kanal des Prüfkörpers einführbar ist. Es ist bevorzugt, dass der Aussendurchmesser des Prüfstifts nur unwesentlich geringer ist als der Innendurchmesser des Kanals im Prüfkörper. Auch bildet der Prüfstift eine eventuell vorhandene Stufe im Kanal entsprechend ab. Generell ist der Prüfstift so ausgebildet, dass er passgenau in den Kanal des Prüfkörpers eingeführt werden kann. Die erfindungsgemässen Sets können zudem mehrere Prüfstifte aufweisen, was insbesondere dann hilfreich ist, wenn der Prüfkörper Kanäle mit einem unterschiedlichen Verlauf aufweist (z.B. unterschiedliche Durchmesser oder unterschiedlich ausgestaltete Stufen).

[0063] Die erfindungsgemässen Sets können zudem zusätzlich mindestens einen standardisierten, digitalen Datensatz des Positivteils des Prüfkörpers und mindestens einen standardisierten, digitalen Datensatz des Negativteils des Prüfkörpers umfassen.

Beschreibung der Figuren [0064] Die erfindungsgemässen Prüfkörper sind im Weiteren anhand der folgenden Abbildungen näher beschrieben, wobei

Fig. 1A ein Positivteil (2a) eines erfindungsgemässen Prüfkörpers in einem Längsschnitt zeigt.

Fig. 1B zeigt ein weiteres Positivteil (2b) eines erfindungsgemässen Prüfkörpers in einem Längsschnitt.

CH 714 924 A1

Fig.2A	zeigt das Positivteil (2a) der Fig. 1A, welches mit einem passenden Negativteil (1a) zusammengefügt wurde und gemeinsam einen erfindungsgemässen Prüfkörper bildet.
Fig.2B	zeigt das Positivteil (2b) der Fig. 1B, welches mit einem passenden Negativteil (1b) zusammengefügt wurde und gemeinsam einen erfindungsgemässen Prüfkörper bildet.
Fig.3A	zeigt den erfindungsgemässen Prüfkörper aus Fig. 2A, in welchen ein Prüfstift (8) eingefügt wurde.
Fig.3B	zeigt den erfindungsgemässen Prüfkörper aus Fig. 2B, in welchen ein Prüfstift (8) eingefügt wurde.
Fig.4	zeigt ein Positivteil (2) eines erfindungsgemässen Prüfkörpers, das zwei Pfeiler (9a, 9b) aufweist, in einem Längsschnitt.
Fig.5	zeigt das Positivteil (2) der Fig. 4, das mit einem passenden Negativteil (1) zusammengefügt wurde und gemeinsam einen erfindungsgemässen Prüfkörper bildet.
Fig· 6	zeigt den erfindungsgemässen Prüfkörper aus Fig. 5, in welchen 2 Prüfstifte (8) eingefügt wurden.
Fig.7A:	zeigt ein Negativteil (1, oben) in einer Untersicht und ein Positivteil (2, unten) eines erfindungsgemässen Prüfkörpers.
Fig. 7B	zeigt den Prüfkörper aus Fig. 7A nach dem Ineinandergreifen des Negativteils (1) und des Positivteils (2) in einer Ansicht von oben.
Fig. 8	zeigt ein Positivteil (2) mit drei Pfeilern (9a, 9b und 9c) in einer Ansicht von oben.
Fig. 9	zeigt ein weiteres Positivteil (2) mit drei Pfeilern (9a, 9b und 9c) in einer Ansicht von oben.
Fig. 10	zeigt 2 mögliche Pfeilervariationen (9a, 9b), die bei erfindungsgemässen Prüfkörpern mit mindestens 3 Pfeilern vorkommen können.
Fig. 11	zeigt ein weiteres Positivteil (2) mit drei Pfeilern (9a, 9b und 9c) in einer Ansicht von oben.
Fig. 12	zeigt ein Positivteil (2) mit vier Pfeilern (9a, 9b, 9c und 9d) in einer Ansicht von oben.
Fig. 13	zeigt ein Positivteil (2) mit vier Pfeilern (9a, 9b, 9c und 9d) in einer Ansicht von oben, wobei im Vergleich zu Fig. 12 die Anordnung der Pfeiler variiert.
Fig. 14	zeigt einen erfindungsgemässen Prüfkörper (Positivteil und Negativteil) mit drei Pfeilern (9a, 9b und 9c) in einer Ansicht von oben.
Fig. 15	zeigt einen weiteren erfindungsgemässen Prüfkörper (Positivteil 2 und Negativteil 1) mit drei Pfeilern (9a, 9b und 9c) in einer Ansicht von oben, wobei im Vergleich zu Fig. 14 die Anordnung der Pfeiler (9a, 9b und 9c) und die Form des Grundkörpers des Negativteils 1 variiert.
Fig. 16	zeigt einen erfindungsgemässen Prüfkörper (Positivteil 2 und Negativteil 1) mit vier Pfeilern (9a, 9b, 9c und 9d) in einer Ansicht von oben.
Fig. 17	zeigt einen weiteren erfindungsgemässen Prüfkörper (Positivteil 2 und Negativteil 1) mit vier Pfeilern (9a, 9b, 9c und 9d) in einer Ansicht von oben, wobei im Vergleich zu Fig. 16 die Form des Grundkörpers des Negativteils (1) variiert.
Fig. 18	zeigt drei verschiedene Prüfstifte (8), die im Zusammenhang mit den erfindungsgemässen Prüfkörpern verwendet werden können.

[0065] Fig. 1A bis 3B zeigen an zwei einfach ausgestalteten Beispielen eines erfindungsgemässen Prüfkörpers dessen Aufbau sowie die wichtigsten Bestandteile und Merkmale. Wie weiter oben allgemein erläutert und aus Fig. 2 ersichtlich, weist ein erfindungsgemässer Prüfkörper ein Positivteil (2) und ein Negativteil (1) auf, wobei das Positivteil (2) und das Negativteil (1) an ihren Stirnflächen mit ihren jeweils korrespondierenden waagerechten (3) und schrägen inneren (4) und/ oder äusseren (5) Auflageflächen ineinandergreifen. Das Positivteil (2a), wie in Fig. 1A gezeigt, ist im Wesentlichen eine Säule mit rundem Querschnitt, wobei auch andere Querschnitte möglich sind, wie z.B. ovale, quadratische, rechteckige oder unregelmässige Querschnitte. Sie weist am oberen Ende eine schräg nach aussen auslaufende Fläche (5) auf. Dies ist angelehnt an eine Geometrie, wie sie für Zahnpräparationen und TL-Implantate (Tissue-Ievel Implantate) üblich ist. Die schräg nach aussen auslaufende Fläche (5) wechselt im Umfang sprunghaft den Neigungswinkel. Im gezeigten Längsschnitt ist dies daran zu erkennen, dass nach der waagerechten Auflagefläche nach aussen hin unterschiedlich steile Abschnitte folgen. Zudem hat das Positivteil einen Morsekonus bzw. Hohlkegel (11) und im Zentrum einen zentralen Kanal (6) in z-Achsenrichtung (analog einem Schraubenloch). Das Positivteil (2b), wie in Fig. 1B, gezeigt ist im Wesentlichen

CH 714 924 A1 ebenfalls eine runde Säule. Es weist eine plane Stirnfläche/Auflagefläche ohne Abschrägung auf. Es ist an eine Geometrie wie sie für Stufenpräparationen und Implantate mit butt-joint-Verbindungen oder Kopf-auf-Kopf-Verbindungen üblich ist angepasst. Das Positivteil (2b) hat ebenfalls einen Hohlkegel (11) und einen im Zentrum verlaufenden Kanal (6).

[0066] Die Fig. 2A und 2B zeigen in einem Längsschnitt die Positivteile (2a, 2b) aus den Fig. 1A und 2B zusammen mit passenden Negativteilen (1a, 1b). Ein Positivteil und das dazugehörige Negativteil bilden zusammen jeweils einen erfindungsgemässen Prüfkörper. Wie aus den Fig. 2A und 2B ersichtlich, sind die Positivteile (2a, 2b) und die Negativteile (1a, 1b) so gestaltet, dass sie ineinandergreifen. Es ist bevorzugt, dass die Positivteile (2a, 2b) und die Negativteile (1a, 1b) so passgenau ineinandergreifen, dass die Auflageflächen ohne Spaltbildung zueinanderfinden. Je nach Fertigung und nach Material, aus der die Prüfkörper gefertigt werden, ist dies nicht immer möglich. Eventuell auftretende Spalten zwischen den Auflageflächen der Gegenstücke (Positivteil und Negativteil des Prüfkörpers) sollten jedoch bevorzugt nicht grösser als 0,1 mm, weiter bevorzugt nicht grösser als 0,5 mm und insbesondere nicht grösser als 0,05 mm sein.

[0067] Beide Gegenstücke der Prüfkörper gemäss Fig. 2A und 2B, also das Positivteil (2a, 2b) und das Negativteil (1a, 1b) haben einen Abschnitt der ineinanderpassenden Aussenfläche, die waagerecht zur Standfläche des Prüfkörpers verläuft, so dass beim Zusammenfügen beider Gegenstücke eine waagerechte Auflagefläche (3) entsteht. Der erfindungsgemässe Prüfkörper der Fig. 2A hat zudem zwei schräg verlaufende Auflageflächen (5), die beide bis zur äusseren Oberfläche des Prüfkörpers verlaufen. Diese beiden schrägen Flächen weisen unterschiedliche Neigungswinkel auf. Der erfindungsgemässe Prüfkörper der Fig. 2B hat eine schräg verlaufende Auflagefläche (5), die bis zur Oberfläche des Prüfkörpers verläuft und gleichzeig einen Teil des Morsekegels bildet.

[0068] Die Negativteile (1a, 1b) weisen auf der Fläche, die in die Auflagefläche des entsprechenden Positivteil greift, einen Morsekonus auf, der so in den Morsekonus des Positivteils (2a oder 2b) passt, dass eine Selbsthemmung auftritt. Massgeblich ist dafür der Neigungswinkel, aber auch die Oberflächenrauigkeit und die Temperatur haben einen Einfluss. Der Morse- oder Innenkonus (11) und die schräge Auflagefläche, die bis zur Oberfläche des Prüfkörpers ausläuft (5), erlauben eine Beurteilung der Umfanggenauigkeit und der Schrumpfungskompensation. Die Prüfkörper gemäss Fig. 2A und 2B bzw. gemäss Fig. 3A und 3B weisen einen zentralen Kanal (6) auf, der durch das jeweilige Negativteil (1a, 1b) hindurchführt und in das Positivteil (2a, 2b) hineinragt. Der Kanal hat eine Stufe (7) bzw. einen Absatz in seinem Verlauf. An dieser Stufe (7) verringert sich der Durchmesser des Kanals. Der Kanal hat bevorzugt einen runden Querschnitt, kann aber z.B. auch oval oder eckig sein.

[0069] In Fig. 3A und 3B sind die Prüfkörper aus Fig. 2A und 2B mit einem eingeführten Prüfstift (8) gezeigt. Der Prüfstift (8) hat einen Aussendurchmesser, der nur unwesentlich geringer ist als der Innendurchmesser des Kanals (6). Der Prüfstift passt somit ebenfalls möglichst passgenau in den Prüfkörper. Bei der Ausführungsform gemäss der Fig. 3A und 3B weist der Kanal jeweils eine Stufe (7) auf. Folglich sollte auch der Prüfstift (8) eine Stufe (gegenläufig) haben, an der sich der Durchmesser des Querschnitts des Prüfstifts (8) entsprechend dem Durchmesser des Kanals (6) im Prüfköper verringert. Die gezeigte Stufe bildet einen 90° Winkel (hierin immer als Winkel in Grad zur waagerechten Auflagefläche angegeben). Das Inserieren eines Prüfstiftes in die erfindungsgemässen Prüfkörper erlaubt die Einstellung und Justierung von Lochtoleranzen. Eine Stufe (7) im Inneren des Kanals (6) und die passende Stiftkonstruktion erlaubt den sog. Sheffield-Test, der zur Prüfung des korrekten Sitzes der Innenkonfiguration dient.

[0070] Die Fig. 4 bis 6 zeigen eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemässen Prüfkörpers als Längsschnitte. Gleiche Elemente sind mit gleichen Bezugsziffern versehen wie in den vorherigen Figuren. Das in Fig. 4 gezeigte Positivteil (2) weist einen quaderförmigen Grundkörper (10) und zwei Pfeiler (9a, 9b) auf. Diese Pfeiler können als Säulen mit beliebigem Querschnitt ausgebildet sein. In einer bevorzugten Ausführungsform haben beide Säulen einen runden Querschnitt. Die Kontaktfläche der Gegenstücke (Positivteil und Negativteil) wird durch die Pfeiler gebildet. Das in Fig. 4 gezeigte Positivteil (2) simuliert zwei Brücken-Pfeiler, deren Geometrie den gängigen Geometrien von Implantat- und natürlichen Pfeilern im Dentalbereich nachempfunden ist. Der Abstand zwischen den beiden Pfeilern (9a, 9b) beträgt daher bevorzugt zwischen 5 und 7 mm und entspricht etwa der Breite eines Prämolaren. Die beiden Pfeiler (9a, 9b) sind parallel zueinander ausgerichtet (parallele, lotrechte Achsen). In jedem Pfeiler verläuft ein zentraler Kanal (6). Der links im Bild gezeigte Pfeiler (9a) wechselt im Umfang die Ausgestaltung seiner Auflageflächen bzw. der Kontaktfläche mit dem Gegenstück. Dies ist in allen erfindungsgemässen Ausführungsformen der Prüfkörper möglich. Im gezeigten Längsschnitt ist dies daran zu erkennen, dass nach der waagerechten Auflagefläche nach aussen hin unterschiedlich steile Abschnitte folgen. Ein Wechsel der Steigung der abgeschrägten Auflagefläche ist bevorzugt als Stufe ausgebildet die an zwei Stellen auftritt. Dabei können diese Stufen im Querschnitt direkt gegenüber angeordnet (auf einer Geraden durch den kreisförmigen Querschnitt liegen) sein, so dass nach 180° ein Wechsel zwischen einer steileren, längeren Abschrägung hin zu einer flacheren, kürzeren Abschrägung erfolgt. Die abgeschrägte Auflagefläche kann aber auch mit einer sich kontinuierlich ändernden Steigung ausgebildet sein. Ausserdem kann sie auch in Form einer Helix oder Wendel um die Säule laufen. Zudem weist der Pfeiler (9a) eine waagerechte Auflagefläche (3) und einen Innenkonus (1) auf.

[0071] Der rechts angeordnete Pfeiler (9b) weist eine plane Stirnfläche ohne Abschrägung auf (waagerechte Auflagefläche 3) und hat ebenfalls einen Hohlkegel (11) und einen im Zentrum verlaufenden Kanal (6). Die Pfeiler (9a und 9b) des Positivteils (2) sind unterschiedlich hoch. Dies ist so gewählt, weil die Implantatschultern im Mund sehr häufig auf unterschiedlichen Niveaus zu liegen kommen. Diese Niveauunterschiede stellen Schwierigkeiten im Hinblick auf eine optimale Passung dar, die mit den erfindungsgemässen Prüfkörpern getestet werden können.

CH 714 924 A1 [0072] Das Negativteil (1) in Fig. 5 simuliert eine 3-stellige Brücke, welche passgenau vom Positivteil (2) aufgenommen wird. Der Grundkörper (10) des Negativteils, der hier als Verbinder ausgestaltet ist, hat die Form eines Quaders, der zwischen den beiden Pfeilern angeordnet ist. Die Pfeiler sind Säulen, deren Querschnitt bevorzugt rund ist. Die Auflageflächen des Negativteils sind erfindungsgemäss so ausgestaltet, dass eine zu den Auflageflächen des Positivteils korrespondierende Gestalt haben. Sie gehen bevorzugt mit den Auflageflächen des Positivteils eine formschlüssige Verbindung ein. Die Auflageflächen bilden die Kontaktfläche der Gegenstücke des Prüfkörpers. Die Höhe des Grundkörpers des Negativteils (1) beträgt bevorzugt ca. 4 mm, und ist bevorzugt ca. 2,25 mm breit. Der Querschnitt dieser bevorzugten Ausführungsform entspricht demzufolge ungefähr den Empfehlungen für die korrekte Dimensionierung von Brückenverbindern bei 3-stelligen Brücken. Die Kombination aus bevorzugtem Pfeilerabstand und der bevorzugten Dimensionen der Verbindungszone im Negativteil (1) ermöglicht das Testen der Verwindungssteifigkeit eines Prüfkörpers beim Sinterungsprozess und seiner möglichen Formverbiegung, die ebenfalls beim Sinterprozess in der Z Achse (Verbiegen gegen okklusal) beobachtet werden kann.

[0073] Die Gesamthöhe des Negativteils (1) beträgt bevorzugt zwischen 4 und 8 mm und simuliert damit eine klinisch übliche Materialstärke. Sie gibt dem Testkörper die notwendige Festigkeit, welche das Einstellen des korrekten Zementspaltes gut überprüfbar macht.

[0074] In Fig. 6 ist der Prüfkörper aus Fig. 5 mit zwei eingeführten Prüfstiften (8) gezeigt. Jeder der beiden Prüfstifte (8) hat einen Aussendurchmesser, der nur unwesentlich geringer ist als der Innendurchmesser des entsprechenden Kanals (6) im Prüfkörper.

[0075] In Fig. 7Asind ein Negativteil (1, oben) in einer Untersicht und ein Positivteil (2, unten) eines erfindungsgemässen Prüfkörpers in einer Aufsicht gezeigt. Die Untersicht des Negativteils (1) betrachtet das Negativteil von unten, sofern man die Anordnung im Prüfkörper als Massstab nimmt. Fig. 7A zeigt also für beide Teile eines Prüfkörpers die Kontaktflächen, die korrespondieren und im Prüfkörper aufeinander zu liegen kommen und sich dementsprechend im Inneren des zusammengefügten Prüfkörpers befinden. Zentral in jedem der beiden runden Pfeiler des Negativteils (1) ist ein Kanal (6) zu sehen. Diesen umgibt in beiden Pfeilern unmittelbar ein Morsekegel (4). An die Mantelfläche des Morsekegels schliesst sich wiederum eine waagerechte Auflagefläche (3) an. Im Pfeiler (9b) ist die Mantelfläche des Morsekonus auf einer Hälfte des Umfangs von einer waagerechten Auflagefläche (3) umgeben. Auf der nach aussen weisenden Seite des Pfeilers (9b) verläuft die Mantelfläche des Morsekegels im Negativteil weiter bis zur äusseren Mantelfläche des Pfeilers. Im Pfeiler (9a) ist nach aussen hin eine schräge Auflagefläche (5) angeordnet, deren Abschrägung bis zur Mantelfläche der Säule und damit der Oberfläche des Prüfkörpers reicht. Diese Auflagefläche (5) ändert im Umfang der Säule ihren Neigungswinkel (angedeutet durch die gestrichelte Linie).

[0076] Dazu korrespondierend ist die Oberfläche des abgebildeten Positivteils (2) ausgestaltet. Auch in jedem der beiden runden Pfeiler des Positivteils (2) ist ein Kanal (6) zu sehen, der an der Oberfläche den gleichen Querschnitt aufweist wie der Kanal (6) in der Untersicht des Negativteils. An den Kanal (6) schliesst sich die Mantelfläche des Morsekonus (11) an (konzentrisch). In beiden Pfeilern ist der Morsekonus so ausgebildet, dass deren schräge Auflagefläche direkt am Kanal (6) anschliesst. Die Mantelfläche des Morsekonus (11) wird in beiden Pfeilern von einer waagerechten Auflagefläche (3) umgeben. In dem Pfeiler (9a), der auf der Abbildung links angeordnet ist, ist ganz aussen im Pfeiler eine schräge Auflagefläche (5) angeordnet, deren Abschrägung bis zur äusseren Oberfläche des Prüfkörpers reicht. Die gestrichelte Linie deutet an, dass sich nach 180° die Abschrägung dieser Fläche sprunghaft ändert. So hat die Fläche nach aussen hin eine wesentlich grössere Neigung als nach Innen.

[0077] Fig. 7B zeigt den zusammengefügten Prüfkörper in einer Draufsicht. Neben dem Negativteil (1) und dem Positivteil (2) sieht man in jedem der Pfeiler einen Kanal (6) mit einer Stufe (7) im Verlauf, wobei die Stufe im Negativteil liegt. An dieser Stufe verkleinert sich der Durchmesser des Kanals bevorzugt sprungartig, so dass in der Draufsicht eine waagerechte Fläche zu sehen ist. Erfindungsgemäss kann im Verlauf des Kanals, entweder im Positivteil oder im Negativteil, eine Stufe vorliegen, an der sich der Radius des Querschnitts verändert. Diese Stufe kann auch genau mit dem Übergang von Positivteil zu Negativteil zusammenfallen. In einem solchen Fall hätten der Kanal des Negativteils und des Positivteils einen unterschiedlich grossen Radius, wobei bevorzugt der Radius des Negativteils grösser ist und der Kanal im Negativteil durchgehend verläuft, so dass ein Prüfstift wie in Abbildung 6 gezeigt vom Negativteil aus in den zusammengesetzten Prüfkörper eingeführt werden kann. Einführbarkeit des Prüfstifts vom Negativteil her, ist allgemein im Zusammenhang mit den erfindungsgemässen Prüfkörpern bevorzugt.

[0078] Die Fig. 8 zeigt ein Positivteil (2) eines erfindungsgemässen Prüfkörpers mit drei runden Pfeilern (9a, 9b und 9c) in einer Ansicht von oben. Es ist bevorzugt, dass bei Ausführungsformen mit mehr als 2 Pfeilern mindestens ein Pfeiler die gleichen Auflageflächen aufweist, wie in Fig. 2A oder 2b gezeigt. Weiter ist es bevorzugt, dass mindestens ein Pfeiler die gleichen Kontaktflächen zum Negativteil aufweist, wie in Fig. 2A gezeigt und ein weiterer Pfeiler die gleichen Kontaktflächen zum Negativteil aufweist, wie in Fig. 2B gezeigt. Der Grundkörper hat eine quadratische Grundfläche und die drei Pfeiler (9a, 9b und 9c) sind so angebracht, dass sie ein gleichseitiges Dreieck bilden (die Mittelachsen der Säulen verlaufen durch die Eckpunkte eines gleichseitigen Dreiecks), wobei einer der Pfeiler (9c) in der Mitte einer der Seitenflächen der quadratischen Grundfläche angeordnet ist. Es ist jedoch auch möglich, dass die Pfeiler eine alternative Anordnung aufweisen. Dabei ist es bevorzugt, dass sie ein Dreieck bilden, also nicht in einer Reihe angeordnet sind. Die Pfeiler (9a, 9b und 9c) können aber eine asymmetrische Dreiecksform bilden, indem der Grundkörper eine andere

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Grundfläche aufweist oder die Pfeiler entsprechend auf dem Grundkörper angeordnet sind. Der Abstand der einzelnen Pfeiler (9a, 9b und 9c) zueinander beträgt unabhängig voneinander 1mm bis 12 mm. Alle drei gezeigten Pfeiler (9a, 9b und 9c) weisen einen Kanal (6) auf. Zwei der Pfeiler (9a und 9c) sind mit einer identischen Struktur der Auflageflächen ausgestaltet. An den Kanal (6) schliesst sich ein Morsekonus (11), bzw. eine innere schräge Auflagefläche an. Dieser folgt nach aussen konzentrisch eine waagerechte Auflagefläche (3) und eine schräge Auflagefläche (5), deren Neigung um den gesamten Umfang unverändert ist. Der dritte Pfeiler (9b) zeigt angrenzend an den Kanal (6) einen Morsekonus (11) gefolgt von einer waagerechten Auflagefläche (5).

[0079] Fig. 9 zeigt ein weiteres Positivteil (2) eines erfindungsgemässen Prüfkörpers mit drei Pfeilern (9a, 9b und 9c) in einer Ansicht von oben. Im Vergleich zu Fig. 8 ist der oben in der Figur angeordnete Pfeiler (9c) dieses Positivteils (2) ohne Kanal (6) ausgebildet und weist zentral einen Morsekonus (11) gefolgt von einer schrägen Auflagefläche (5) auf. Der links unten gezeigte Pfeiler (9a) entspricht dem Pfeiler (9a) aus Fig. 8, mit der Ausnahme, dass die äussere schräge Auflagefläche (5) nach 180° die Neigung wechselt. Der Pfeiler (9b) entspricht dem Pfeiler (9b) aus Fig. 8.

[0080] Bei mehr als zwei Pfeilern sind die Variationsmöglichkeiten der Auflage- bzw. Kontaktflächen die von einem bestimmten Pfeiler gebildet werden erhöht. So können die einzelnen Kontaktflächen der Pfeiler einfacher ausgestaltet sein, wobei dann jedoch die Pfeiler innerhalb eines Positiv- bzw. Negativteils des Prüfkörpers stärker variieren. In Fig. 10 werden zwei sehr einfach ausgestaltete Pfeilervariationen (9a, 9b) gezeigt, wobei jeweils sowohl der Pfeiler des Positivteils als auch der korrespondierende Pfeiler des Negativteils gezeigt ist. Bei Pfeiler (9b) wird auch ein entsprechender Prüfstift (8) gezeigt. Beide Pfeiler weisen einen Kanal (6) mit Stufe (7) für einen Prüfstift (8) auf. In Pfeiler (9a), ist die Stufe (7) mit einem Winkel > 90 Grad ausgebildet (in der Figur nicht ersichtlich), im Pfeiler (9b) bildet die Stufe (7) einen Winkel von 90°. Die Auflagefläche des Pfeilers (9a) ist nach aussen schräg (5) und innen waagerecht (3) ausgebildet. Pfeiler (9b) weist nur eine waagerechte Auflagefläche (3) auf Es kann theoretisch auch nur eine schräge Auflagefläche, nach innen oder nach aussen geneigt, vorliegen.

[0081] Fig. 11 zeigt ebenfalls ein Positivteil (2) eines erfindungsgemässen Prüfkörpers mit drei Pfeilern (9a, 9b und 9c) in einer Ansicht von oben. Die Pfeiler (9a, 9b und 9c) bilden ein gleichschenkeliges Dreieck, indem sie jeder in einer Ecke eines würfelförmigen Grundkörpers angebracht sind. Die dreieckige Anordnung ist bevorzugt so angelegt, dass sie die Form einer Front- und Backenzahnverteilung, wie sie in einem Kiefer zu finden ist, wiederspiegelt.

[0082] Fig. 12 zeigt ein Positivteil (2) mit vier Pfeilern (9a, 9b, 9c und 9d) in einer Ansicht von oben. Die Pfeiler sind in einer Vierecksform auf dem Grundkörper angeordnet. Der Abstand der einzelnen Pfeiler beträgt bevorzugt zwischen 1 und 12 mm. Die Pfeiler des in Abbildung 12 gezeigten Positivteils (2) haben jeweils unterschiedliche Auflage- bzw. Kontaktflächen, die durch die entsprechenden Referenznummern bezeichnet sind.

[0083] Fig. 13 zeigt ein Positivteil (2) eines erfindungsgemässen Prüfkörpers mit vier Pfeilern (9a, 9b, 9c und 9d) in einer Ansicht von oben, wobei im Vergleich zu Fig. 12 die Anordnung der Pfeiler variiert. Die gezeigte Anordnung entspricht einem Trapez. Grundsätzlich ist die Anordnung der Pfeiler jedoch beliebig. Es ist grundsätzlich bevorzugt, dass mindestens eine Oberfläche jedes Pfeilers im korrespondierenden Negativteil eine korrespondierende Kontaktfläche hat. Die hierin gezeigte Anordnung der Pfeiler entspricht ungefähr einer Anordnung, wie sie in einer der beiden Kieferhälften oft vorkommt und entspricht im zahnmedizinischen Alltag weitestgehend einer Aufstellung in einem Bogen. Diese Anordnung erlaubt eine Prüfung der korrekten Einstellungen der Variablen, die für die dimensionale Wiedergabe der Werkstücke in negativer Form verantwortlich sind (Sinterverhalten - im Endschluss der Ofeneinstellungen beim Sinterofen) und erlaubt eine Aussage zum Volumenverhalten und der Stauchung (verkürzen der Wegstrecken) der Werkstücke.

[0084] Fig. 14 zeigt einen erfindungsgemässen Prüfkörper (Positivteil (2) und Negativteil (1) ) mit drei Pfeilern (9a, 9b und 9c) in einer Ansicht von oben. Die drei Pfeiler (9a, 9b und 9c) weisen einen zentralen Kanal (6) mit einer Stufe (7) auf. Das Positivteil (2) ist würfelförmig. Das Negativteil (1) besteht aus drei Pfeilern (9a, 9b und 9c), die durch zwei Verbinder miteinander verbunden sind, die den Grundkörper des Negativteils bilden. Der gezeigte Prüfkörper besitzt drei Pfeiler in einer Anordnung, die einer tatsächlich vorkommenden Pfeilerverteilung in einem der beiden Kiefer entspricht. Das Negativteil, dass zwei Verbinder aufweist, jedoch zwischen zwei der drei Pfeilern keinen Grundkörper aufweist lässt eine zusätzliche Kontrolle des Sinterverhaltens des Materials zu. Diese Art der Pfeileranordnung wird sehr oft bei weit- oder langspännigen Zahnlücken, welche mit sog. Brückenteilen zu versorgen sind, angewendet.

[0085] Fig. 15 zeigt einen weiteren erfindungsgemässen Prüfkörper (Positivteil (2) und Negativteil (1)) mit drei Pfeilern (9a, 9b und 9c) in einer Ansicht von oben, wobei die Form des Grundkörpers des Negativteils variiert. Alle drei Pfeiler (9a, 9b und 9c) weisen einen zentralen Kanal (6) mit einer Stufe (7) auf, wobei die Kanäle durch den Grundkörper hindurch reichen. Das Negativteil (1) besteht aus drei Pfeilern (9a, 9b und 9c), die durch Verbinder miteinander verbunden sind, die den Grundkörper des Negativteils bilden.

[0086] Fig. 16 zeigt einen erfindungsgemässen Prüfkörper (Positivteil (2) und Negativteil (1)) mit vier Pfeilern in einer Ansicht von oben. Alle vier Pfeiler (9a, 9b, 9c und 9d) weisen einen zentralen Kanal (6) mit einer Stufe (7) auf. Das Positivteil (2) hat eine rechteckige Grundform. Das Negativteil (1) besteht aus vier Pfeilern (9a, 9b, 9c und 9d), die durch drei Verbinder miteinander verbunden sind, die den Grundkörper des Negativteils bilden.

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[0087] Fig. 17 zeigt einen weiteren erfindungsgemässen Prüfkörper (Positivteil (2) und Negativteil (1)) mit vier Pfeilern (9a, 9b, 9c und 9d) in einer Ansicht von oben. Das Negativteil (1) besteht aus vier Pfeilern (9a, 9b, 9c und 9d), die durch vier Verbinder miteinander verbunden sind, die den Grundkörper des Negativteils bilden.
[0088] Fig. 18 zeigt drei verschiedene Prüfstifte (8a, 8b, 8c), die im Zusammenhang mit den erfindungsgemässen Prüfkörpern verwendet werden können. Der Prüfstift (8a) weist eine Stufe (7) auf, die in einem Winkel von 90° verläuft (hierin immer als Winkel in Grad zur waagerechten Auflagefläche angegeben). Ein solcher Prüfstift ist dann zu verwenden, wenn der Kanal (6) im Prüfkörper eine korrespondierende Stufe (7) mit einem 90° Winkel (Innenwinkel; resp. 180° Aussenwinkel) aufweist. Der Prüfstift (8b) hat eine Verjüngung die in einen Winkel von 135° bildet und der Prüfstift (8c) hat eine Stufe von 160°. Beide Prüfstifte können nur eingesetzt werden, wenn der Kanal (6) im Prüfkörper eine entsprechende Stufe aufweist.
Bezugszeichenliste [0089]
Negativteil	1
Positivteil	2
Waagerechte Auflagefläche	3
Morsekegel	4
Schräge Auflagefläche	5
Kanal im Prüfkörper	6
Stufe im Kanal	7
Prüfstift	8
Pfeiler	9
Grundkörper	10
Morsekonus/Hohlkegel	11

Claims (15)

1. Patentansprüche

   1. Verfahren zur Kalibrierung eines Datenaufnahmegeräts und eines Peripheriegeräts umfassend folgende Schritte:

   a) Bereitstellung eines normierten Prüfkörpers, der aus einem Positivteil und einem Negativteil besteht und eines standardisierten, digitalen Datensatzes, der dreidimensionale Daten des Negativteils des Prüfkörpers als Formvorlage enthält;

   b) Erfassen von dreidimensionalen Daten des Positivteils des normierten Prüfkörpers aus a) mit dem zu kalibrierenden Datenaufnahmegerät und Erzeugung eines entsprechenden digitalen Datensatzes des Positivteils des normierten Prüfkörpers;

   c) Import des digitalen Datensatzes aus b) in eine CAD-Software und Laden des standardisierten, digitalen Datensatzes aus a);

   d) Design eines Negativteils mit Hilfe des digitalen Datensatzes aus b), des standardisierten, digitalen Datensatzes aus a) und der CAD-Software aus c);

   e) Produktion des Negativteils unter Verwendung des Designs aus d) und des zu kalibrierenden Peripheriegeräts; und

   f) Überprüfung der Passgenauigkeit zwischen dem Negativteil aus Schritt e) und dem Positivteils des normierten Prüfkörpers aus a).
2. 2. Verfahren zur Kalibrierung eines Datenaufnahmegeräts und eines Peripheriegeräts umfassend folgende Schritte:

   a) Bereitstellung eines normierten Prüfkörpers, der aus einem Positivteil und einem Negativteil besteht und eines standardisierten, digitalen Datensatzes, der dreidimensionale Daten des Positivteils des Prüfkörpers als Formvorlage enthält;

   b) Erfassen von dreidimensionalen Daten des Negativteils des normierten Prüfkörpers mit dem zu kalibrierenden Datenaufnahmegerät und Erzeugung eines entsprechenden digitalen Datensatzes des Negativteils des normierten Prüfkörpers;

   c) Import des digitalen Datensatzes aus b) in eine CAD-Software und Laden des standardisierten, digitalen Datensatzes, aus a);

   d) Design des Positivteils mit Hilfe des digitalen Datensatzes aus b), des standardisierten, digitalen Datensatzes aus a) und der CAD-Software aus c);

   e) Produktion des Positivteils unter Verwendung des Designs aus d) und des zu kalibrierenden Peripheriegeräts; und

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   f) Überprüfung der Passgenauigkeit zwischen dem Positivteil aus Schritt e) und dem Negativteil des normierten Prüfkörpers aus a).
3. 3. Verfahren gemäss Anspruch 1 oder 2 zusätzlich umfassend die Schritte:

   g) Wiederholung der Schritte c) bis f) und dabei Anpassung der Parameter der CAD-Software und der Geräteparameter bis die Passgenauigkeit im Schritt f) im Bereich vordefinierter Toleranzen liegt und

   h) Erfassen und Hinterlegen der angepassten Parameter der CAD-Software und des Peripheriegeräts.
4. 4. Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei in Schritt b) das Erfassen der dreidimensionalen Daten des Negativteils bzw. des Positivteils es normierten Prüfkörpers durch Scannen erfolgt.
5. 5. Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der in b) erstellte, digitale Datensatz und der standardisierte Datensatz im .stl-Format vorliegen und übermittelt werden.
6. 6. Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei Schritt d) ein Matching der dreidimensionalen, digitalen Daten aus b) und des standardisierten, digitalen Datensatzes aus a) umfasst.
7. 7. Prüfkörper zur Kalibrierung eines Datenaufnahmegeräts und eines Peripheriegeräts, dadurch gekennzeichnet, dass der Prüfkörper aus einem Positivteil (2) und einem Negativteil (1) besteht, und wobei das Positivteil (2) und das Negativteil (1) so ineinandergreifen, dass mindestens eine waagerechte Auflagefläche (3), ein Morsekegel (4) und eine bis zur Oberfläche des Prüfkörpers auslaufende schräge Auflagefläche (5) bestehen.
8. 8. Prüfkörper nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Positivteil (2) und das Negativteil (1) in einem gemeinsamen Fertigungsprozess hergestellt wurden.
9. 9. Prüfkörper nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Prüfkörper aus einem formstabilen Material besteht.
10. 10. Prüfkörper nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Positivteil (2) und das Negativteil (1) des Prüfkörpers aus unterschiedlichen Materialien hergestellt wurden.
11. 11. Prüfkörper nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Prüfkörper mindestens einen Kanal (6) aufweist, der das Einführen eines Prüfstifts (8) in den Prüfkörper aus Positivteil (2) und Negativteil (T) ermöglicht.
12. 12. Prüfkörper nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Kanal (6) in seinem Verlauf eine Stufe (7) im Inneren aufweist.
13. 13. Prüfkörper nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Positivteil (2) und das Negativteil (1) einen Grundkörper (10) und mindestens einen Pfeiler (9) aufweisen.
14. 14. Set bestehend aus einem Prüfkörper nach einem der Ansprüche 7 bis 13 und mindestens einem Prüfstift, der in den mindestens einen Kanal des Prüfkörpers einführbar ist.
15. 15. Set gemäss Anspruch 14, das zusätzlich mindestens einen standardisierten, digitalen Datensatz des Positivteils des Prüfkörpers und mindestens einen standardisierten, digitalen Datensatz des Negativteils des Prüfkörpers umfasst.

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