WO2011006816A1 - Verfahren zur herstellung eines eine innen- und aussenkontur aufweisenden formteils - Google Patents

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WO2011006816A1
WO2011006816A1 PCT/EP2010/059772 EP2010059772W WO2011006816A1 WO 2011006816 A1 WO2011006816 A1 WO 2011006816A1 EP 2010059772 W EP2010059772 W EP 2010059772W WO 2011006816 A1 WO2011006816 A1 WO 2011006816A1
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WO
WIPO (PCT)
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processing step
milling tool
outer contour
milling
region
Prior art date
Application number
PCT/EP2010/059772
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English (en)
French (fr)
Inventor
Elmar Hock
Stefan Fecher
Lothar VÖLKL
Original Assignee
Degudent Gmbh
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Publication date
Application filed by Degudent Gmbh filed Critical Degudent Gmbh
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61C—DENTISTRY; APPARATUS OR METHODS FOR ORAL OR DENTAL HYGIENE
    • A61C13/00—Dental prostheses; Making same
    • A61C13/0003—Making bridge-work, inlays, implants or the like
    • A61C13/0006—Production methods
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61C—DENTISTRY; APPARATUS OR METHODS FOR ORAL OR DENTAL HYGIENE
    • A61C13/00—Dental prostheses; Making same
    • A61C13/0003—Making bridge-work, inlays, implants or the like
    • A61C13/0006—Production methods
    • A61C13/0009—Production methods using a copying machine
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61C—DENTISTRY; APPARATUS OR METHODS FOR ORAL OR DENTAL HYGIENE
    • A61C13/00—Dental prostheses; Making same
    • A61C13/0003—Making bridge-work, inlays, implants or the like
    • A61C13/0022—Blanks or green, unfinished dental restoration parts

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a molding having an inner and an outer contour, in particular dental object such as coping, crown or bridge framework, wherein the molding is machined out of a blank and steps in at least two subsequent processing steps and is dressed and wherein at least after the second processing step, the molding with the remaining blank (blank) remains connected via a compound such as a circumferential ridge or a circumferential membrane-like compound preferably in the region of maximum extent (maximum circumferential line) of the molded part to be produced.
  • a compound such as a circumferential ridge or a circumferential membrane-like compound preferably in the region of maximum extent (maximum circumferential line) of the molded part to be produced.
  • a method for producing a molded part such as dental object is known, which is machined from a blank by machining. Until the final contour of the molded part is reached, it is connected to the residual blank via a web or a membrane-like connection.
  • a milling strategy with a rough milling (roughing) from outside to inside and a subsequent fine milling (finishing) of the outer surface and the inner surface is provided.
  • a method for producing dentures according to EP-BI 443 869 proposes the use of a milling tool with a diameter between 0.5 mm and 5 mm.
  • a processing of a green compact in several steps, in each of which certain areas are processed, already machined areas being surrounded by an embedding compound (DE-A-199 30 564).
  • WO-A-02/45614 uses a blank consisting of at least one metal oxide, in particular Al 2 O 3 , TiO 2 , MgO, Y 2 O 3 and / or zirconium oxide mixed crystal, which is machined becomes.
  • the blank itself has the geometry of a cylinder.
  • a pre-sintered zirconia ceramic blank is first rough-worked with a tool at a speed of between 5,000 and 40,000 revolutions / min, and then at a rotational speed of between 5,000 revolutions per minute and 50,000, according to DE-B-01 071 Revolutions / min finely machined, with the feed rate between 20 mm / min and 5,000 mm / min.
  • the milling tool has a diameter between 0.8 mm and 4 mm.
  • WO-A-99/47065 describes a material removal from a blank made of at least one of the metal oxide powders of the group consisting of Al 2 O 3 , TiO 2 , MgO, Y 2 O 3 and zirconium oxide for producing a tooth replacement part such as tooth crown or bridge.
  • Mixed crystal with milling tools at speeds in the range between 10,000 revolutions / min and 50,000 revolutions / min, a delivery between 1 mm and 15 mm and a feed rate between 3.5 cm / sec and 10 cm / sec.
  • a dental workpiece such as a crown is first machined from its inside by roughing and finishing and then from its outside by roughing and finishing.
  • a method for material-removing machining of workpieces according to DE-A-IO 2005 001 600, the use of a cylindrical or frustoconical rotating tool, which is brought both the front side and the shell side with the workpiece in engagement.
  • an intermediate step is inserted for the preparation of a dental prosthesis between roughing and finishing step in order to reduce the stress of the milling tool used for the production of the dental prosthesis and / or the workpiece in the finishing step.
  • the present invention is based on the object, a method of the type mentioned for the production of a molded part, in particular a pre-sintered metal oxide such as zirconium oxide mixed crystal so that in the machining, especially in a CAM milling machine at high feed rate produced a molding desired final geometry can be without damage, especially in the edge area, such as breakouts occur.
  • a pre-sintered metal oxide such as zirconium oxide mixed crystal
  • the invention essentially provides that the molded part in a first processing step in its inner contour area and between the connection and the interior (cavity) of the molding limiting edge extending outer contour area is scrubbed that the molded part in a second processing step in his outer contour region is scrubbed above the compound, that in a third processing step, the outer contour region above the compound is finished, that the inner contour region in a fourth Machining step is vorgelichtet and that the inner contour area is finished step in a fifth processing step.
  • the outer contour region between the connection and the lower edge has residual material, that is to say material which protrudes beyond a desired allowance, can be removed by pre-finishing.
  • the finishing of this outer contour area succeeds after the finishing of the inner contour area.
  • a milling strategy is proposed, in which, in departure from the method specified by the prior art blank for working out of the molding is not successively processed from coarse to fine decreasing diameter with cutting tools, but between the roughing and finishing a process step is interposed, at the blank is processed coarser than when finishing.
  • This pre-sizing step means that residual material milling occurs to remove material that protrudes above the predetermined allowance after roughing.
  • the coarse-fine-coarse machining surprisingly results in the advantage that a defect-free molded part can be produced without causing damage, especially in the edge region.
  • a roughing out of the molding from a blank wherein at least one allowance is maintained with respect to the final contour to be achieved.
  • the allowance can be in the range between 0.1 mm to 1 mm.
  • the rough machining is done with the same milling tool, the z. B. has a diameter between 2 mm and 4 mm, in particular in the range of 3 mm.
  • the feed rate can be between 2 m / min and 6 m / min, in particular between 2.5 m / min and 4 m / min.
  • a working out of the molding from the blank is further carried out such that after the rough machining of the inner and outer contour of the molding remains connected via a circumferential ridge or a circumferential membrane-like connection with the rest blank.
  • the thickness of the web amounts to between 0.4 mm to 2 mm, in particular to 0.8 mm.
  • there is a sizing of the outer contour wherein at the same time the circumferential web or the membrane-like compound is severed sections.
  • the peripheral web is severed at a distance between 5 mm and 30 mm and over a length of between 1 mm and 5 mm.
  • a milling tool with a diameter between 0.5 mm and 1.5 mm, in particular about 1 mm should be used in the third processing step.
  • the feed rate should be between 1 m / min and 6 m / min, in particular between 2 m / min and 6 m / min.
  • a milling tool of larger diameter in particular between 1.5 mm and 3 mm, preferably approximately 2 mm, is used to mill out residual material of the inner contour, with residual material being the one projecting beyond the desired allowance.
  • the feed rate should be between 2 m / min and 6 m / min, preferably between 2.5 m / min and 4 m / min in this processing step.
  • the constraint is observed that the diameter of the milling tools used in the first and second processing step are greater than the fourth processing step and that the corresponding tool has a larger diameter than that in the third and fifth processing step.
  • the outer contour region extending between the circumferential web or the circumferential membrane-like connection and the interior of the molded part is machined in the first processing step after the roughing of the inner contour, d. H. is scrubbed.
  • the circumferential web or the membrane-like compound from the blank is worked out in such a way that the web or the membrane-like compound in the region of greatest circumference, d. H. maximum circumferential line of the outer contour extends, viewed in the longitudinal axis direction of the blank, or, if this is a dental object, in the insertion direction of this.
  • the roughing in the first and / or second processing step should step with a milling tool with a speed between 10,000 revolutions / min and 25,000 revolutions / min or pre-finishing in the fourth processing step at a speed between 20,000 revolutions / min and 40,000 revolutions / min and the finishing in the third and / or fifth processing step be carried out at a speed between 25,000 revolutions / min and 50,000 revolutions / min.
  • each used milling tool should be between 1 mm and 9 mm in the first and second processing step, in which the inner or outer contour are coarsely machined from the blank, wherein the delivery by the desired allowance of the final contour of the molding is limited.
  • This allowance should be between 0.1 mm and 1 mm, preferably in the range of 0.4 mm.
  • the pre-finishing delivery corresponds to a height equal to the amount of residual material above the allowance from the final contour; during pre-finishing, the areas not removed during roughing are milled off, which protrude above the allowance.
  • infeed takes place over a height corresponding to the oversize over the final contour.
  • the tool is in particular a single or double-edged radius cutter.
  • a Z constant milling is carried out with the Z axis running in the direction of the axis of the blank.
  • the milling tool is moved by the CAM milling machine software in planes of equal Z coordinates to remove material from the blank.
  • the milling tool almost jumps from place to place.
  • a circular processing takes place.
  • Fig. 3 shows the molding with residual blank of FIG. 2 in plan view
  • the crown 10 is machined out of a preform sintered, that is to say not yet sintered through, which consists of a metal oxide, in particular zirconium oxide mixed crystal.
  • the crown to be produced 10 has, in accordance with the shrinkage occurring during sintering dimensionally on this compensating magnification compared to the finished dentures.
  • the blank preferably has a disk shape with a diameter of 100 mm and a thickness of 20 mm, so that at the same time several objects in a CAM milling machine can be worked out of the blank.
  • Basic procedural measures for controlling a corresponding CAM milling machine are z. As the WO-A-90/15376, so that reference is made to the relevant disclosure.
  • the inside 12 of the crown 10 is milled out of the blank with a desired allowance by roughing.
  • the allowance is shown in Fig. 1 by the dotted area 14, wherein the Fräsaufhold a thickness of z. B. may have 0.4 mm.
  • the outer side 16 is also machined by roughing, using the same cutter used for inner contour machining.
  • the roughing of the outer side 16 is performed in accordance with that of the inner contour 12, so that there is an oversize compared to the final contour, which is symbolized by the area 18.
  • the object remains connected to the remaining part of the blank, that is to say to the remaining blank 20 via a circumferential web 22, wherein the web 22 extends in the region of maximum circumferential line of the restoration to be produced, ie the crown 10, considered in the direction of insertion of the dental object.
  • the web-like connection can also be referred to as a flat or corrugated disc, which should have a thickness of about 0.8 mm, in order to ensure a secure support of the molding.
  • the roughing is z. B performed with a 2-edged radius cutter with a diameter of 3 mm and a feed rate of preferably 3 m / min to 5 m / min.
  • the infeed ie the depth at which the milling tool dips into the blank, should be between 1 mm and 9 mm.
  • the peripheral web 22 extends at a distance from the preparation border, ie lower edge 24 of the crown 10. Therefore, the outer contour region 26, between the circumferential web 22 and the rim 28 delimiting the cavity 28 of the crown 10 after roughing of the inner contour region 12 coarsely machined (roughed) before a rough milling of the remaining outer contour region 16 takes place.
  • the "lower half" of the crown 10 is coarsely machined, which consists of the complete inner side 12 and the region 26 of the outer side 16, between the provided for holding the crown 10 circumferential connection 22 and the lower edge 24 extends.
  • the outer contour region is finished to the final outer contour 30 of the crown 10 in a subsequent milling operation, namely the region which extends above the circumferential web 22 .
  • the sizing can also be done with a 2-edged radius cutter using RPM's between 25,000 and 50,000.
  • the delivery corresponds to the amount of the allowance.
  • the circumferential web 22 is severed in certain regions, specifically apertures 32, 34, 36 are worked out over a length of 1 mm to 5 mm at a distance of 5 mm to 30 mm. This is evident from FIG. 3. Thus, web-like connections 38, 40, 42 remain between the molded part to be produced and the residual blank 20.
  • the third processing step ie the actual second milling cycle, not worked with a tool of the next smaller size - as is customary in the prior art - but with the tool usually provided for the finishing.
  • a cutter with a diameter of in about 1 mm and a feed of up to 4 m / min worked.
  • the outer contour above the disc-shaped connection web 22
  • the disc-shaped connection perforated so that evenly, distributed over the entire circumference, several web-like compounds remain, the may have a width of 1 mm to 5 mm.
  • a milling tool for further processing of the inner contour region 12, a milling tool is used, which has a larger diameter than that for finishing the outer contour 30, in order to carry out a pre-finishing of the inner contour region 12, in which regions of the inner contour are milled which protrude beyond the desired allowance.
  • a corresponding area is indicated purely by way of example in FIG. 1 by reference numeral 44.
  • the pre-finishing ie the residual material milling in the inner contour region 12, can be carried out with a 2-edged radius cutter of a diameter of 2 mm.
  • the feed rate should be in the range of 4 m / min.
  • the inner contour region 12 is finished to the final dimension of the inner contour 46.
  • the web-like connections 38, 40, 42 remain.
  • the sizing to final dimension of the inner contour 46 is carried out with a preferably 2-edged radius cutter with a diameter of 1 mm, with a feed of 3 m / min and rotational speeds of 25,000 revolutions / min to 50,000 revolutions / min are to be preferred.
  • the machine dynamics of a milling machine can be optimally utilized, so that economical processing times can be achieved.
  • a high accuracy of fit despite shortened processing time is achievable.
  • there is a very good quality of the edge 24, without rework is required.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines eine Innen- und eine Außenkontur aufweisenden Formteils, wobei das Formteil aus einem Rohling spanend herausgearbeitet und in zumindest zwei aufeinander folgenden Bearbeitungsschritten geschruppt und geschlichtet wird. Um bei der spanabhebenden Bearbeitung bei hoher Vorschubgeschwindigkeit ein Formteil gewünschter Endgeometrie herstellen zu können, wird vorgeschlagen, dass das Formteil in einem ersten Bearbeitungsschritt in einem ersten Bereich geschruppt wird, dass das Formteil in einem zweiten Bearbeitungsschritt in einem vom ersten Bereich abweichenden zweiten Bereich geschruppt wird, dass in einem dritten Bearbeitungs schritt der zweite Bereich geschlichtet wird und dass der erste Bereich in einem vierten Bearbeitungsschritt vorgeschlichtet und sodann in einem fünften Bearbeitungs schritt geschlichtet wird.

Description

Verfahren zur Herstellung eines eine Innen- und Außenkontur aufweisenden Formteils
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines eine Innen- und eine Außenkontur aufweisenden Formteils, insbesondere dentalen Objekts wie Käppchen, Krone oder Brückengerüst, wobei das Formteil aus einem Rohling spanend herausgearbeitet und in zumindest zwei aufeinander folgenden Bearbeitungs schritten geschruppt und geschlichtet wird und wobei zumindest nach dem zweiten Bearbeitungs schritt das Formteil mit dem verbleibenden Rohling (Restrohling) über eine Verbindung wie einen umlaufenden Steg oder eine umlaufende membranartige Verbindung vorzugsweise im Bereich größten Umfangs (maximale Umfangslinie) des herzustellenden Formteils verbunden bleibt.
Aus der WO-A-2005/051220 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Formteils wie dentales Objekt bekannt, das aus einem Rohling durch spanende Bearbeitung herausgearbeitet wird. Bis zur Erreichung der Endkontur des Formteils ist dieses mit dem Restrohling über einen Steg oder eine membranartige Verbindung verbunden. Zum Herausarbeiten ist eine Frässtrategie mit einem Grobfräsen (Schruppen) von außen nach innen und einem anschließenden Feinfräsen (Schlichten) der Außenfläche und der Innenfläche vorgesehen.
Ein Verfahren zur Herstellung von Zahnersatz nach der EP-B-I 443 869 schlägt die Verwendung eines Fräswerkzeuges mit einem Durchmesser zwischen 0,5 mm und 5 mm vor. Um Formteile aus Keramik herzustellen, erfolgt ein Bearbeiten eines Grünlings in mehreren Schritten, in denen jeweils bestimmte Bereiche bearbeitet werden, wobei bereits bearbeitete Bereiche mit einer Einbettmasse umgeben werden (DE-A- 199 30 564).
Zur Herstellung eines dentalen Objektes wird nach der WO-A-02/45614 ein aus wenigstens einem Metalloxid, insbesondere aus Al2O3, TiO2, MgO, Y2O3 und/oder Zirkonoxid-Mischkristall bestehender Rohling verwendet, der spanend bearbeitet wird. Der Rohling selbst weist die Geometrie eines Zylinders auf.
Um einen Zahnersatz herzustellen, wird nach der DE-B-IOl 07 451 ein vorgesinterter Rohling aus Zirkonoxid- Keramik zunächst mit einem Werkzeug mit einer Drehzahl zwischen 5.000 bis 40.000 Umdrehungen/min grob bearbeitet und sodann bei einer Drehzahl zwischen 5.000 Umdrehungen/min und 50.000 Umdrehungen/min fein bearbeitet, wobei die Vorschubgeschwindigkeit zwischen 20 mm/min und 5.000 mm/min liegt. Das Fräswerkzeug weist einen Durchmesser zwischen 0,8 mm und 4 mm auf.
Zur Herstellung eines Zahnersatzteils wie Zahnkrone oder -brücke erfolgt nach der WO-A-99/47065 ein Materialabtrag von einem Rohling aus wenigstens einem der Metalloxidpulver der Gruppe bestehend aus Al2O3, TiO2, MgO, Y2O3 und Zirkonoxid- Mischkristall mit Fräswerkzeugen bei Drehzahlen im Bereich zwischen 10.000 Umdrehungen/min und 50.000 Umdrehungen/min, einer Zustellung zwischen 1 mm und 15 mm und einer Vorschubgeschwindigkeit zwischen 3,5 cm/sec und 10 cm/sec.
Mit einer Fräs -/Schleifmaschine nach der EP-A-I 245 332 wird ein zahntechnisches Werkstück wie Krone zuerst von seiner Innenseite durch Schruppen und Schlichten und sodann von seiner Außenseite durch Schruppen und Schlichten bearbeitet.
Ein Verfahren zur materialabtragenden Bearbeitung von Werkstücken sieht nach der DE-A-IO 2005 001 600 die Verwendung eines zylindrischen bzw. kegelstumpfförmigen rotierenden Werkzeuges vor, das sowohl stirnseitig als auch mantelseitig mit dem Werkstück in Eingriff gebracht wird.
Bei den bekannten Verfahren, bei denen das Formteil zunächst grob und sodann fein bearbeitet wird, d. h., in der Reihenfolge Schruppen und Schlichten bearbeitet wird, zeigt sich grundsätzlich der Nachteil, dass bei dünn auslaufenden Rändern von z. B. Kronen oder Brückenpfeilern Randausbrüche auftreten.
Nach der DE-B-101 56 156 wird zur Herstellung eines Zahnersatzes zwischen Schrupp- und Schlicht-Schritt ein Zwischenschritt eingeschoben, um im Schlicht-Schritt die Belastung des zur Herstellung des Zahnersatzes benutzten Fräswerkzeugs und/oder des Werkstücks zu verringern.
Ein weiteres Verfahren zur Herstellung einer zahntechnischen Restauration aus einem Rohling ist der WO-A-2002/076328 zu entnehmen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zur Herstellung eines Formteils aus insbesondere einem vorgesinterten Metalloxid wie Zirkonoxid-Mischkristall so weiterzubilden, dass bei der spanabhebenden Bearbeitung insbesondere in einer CAM-Fräsanlage bei hoher Vorschubgeschwindigkeit ein Formteil gewünschter Endgeometrie hergestellt werden kann, ohne dass Beschädigungen, insbesondere im Randbereich, wie Ausbrüche auftreten.
Zur Lösung der Aufgabe sieht die Erfindung im Wesentlichen vor, dass das Formteil in einem ersten Bearbeitungsschritt in seinem Innenkonturbereich und in zwischen der Verbindung und den Innenraum (Kavität) des Formteils begrenzendem Rand verlaufendem Außenkonturbereich geschruppt wird, dass das Formteil in einem zweiten Bearbeitungs schritt in seinem Außenkonturbereich oberhalb der Verbindung geschruppt wird, dass in einem dritten Bearbeitungs schritt der Außenkonturbereich oberhalb der Verbindung geschlichtet wird, dass der Innenkonturbereich in einem vierten Bearbeitungs schritt vorgeschlichtet wird und dass der Innenkonturbereich in einem fünften Bearbeitungs schritt geschlichtet wird.
Dabei kann insbesondere dann, wenn der Außenkonturbereich zwischen Verbindung und unterem Rand Restmaterial aufweist, also Material, das über ein gewünschtes Aufmaß vorsteht, durch Vorschlichten entfernt werden. Das Schlichten dieses Außenkonturbereichs erfolg nach dem Schlichten des Innenkonturbereichs.
Erfindungsgemäß wird eine Frässtrategie vorgeschlagen, bei der in Abkehr von den vom Stand der Technik vorgegebenen Verfahren der Rohling zum Herausarbeiten des Formteils nicht sukzessiv von grob nach fein mit Fräswerkzeugen abnehmenden Durchmessers bearbeitet wird, sondern zwischen dem Schruppen und Schlichten ein Verfahrens schritt zwischengeschoben wird, bei dem der Rohling gröber als beim Schlichten bearbeitet wird. Dieser Verfahrensschritt des Vorschlichtens bedeutet, dass ein Restmaterialfräsen erfolgt, um Material, das nach dem Schruppen über dem vorgegebenen Aufmaß vorsteht, abzutragen. Durch die Grob-Fein-Grob-Bearbeitung ergibt sich überraschenderweise der Vorteil, dass ein fehlerfreies Formteil hergestellt werden kann, ohne dass Beschädigungen insbesondere im Randbereich auftreten.
Mit anderen Worten wurde überraschenderweise gefunden, dass Fehlstellen dann nicht auftreten, wenn man - im Gegensatz zum vom Fachmann üblicherweise gewählten Vorgehen -, welches darin besteht, ausgehend von einem ersten groben Fräsgang mit einem Fräser mit großem Durchmesser und bei den folgenden Fräsgängen die Werkzeugdurchmesser kontinuierlich zu verringern, bereits nach dem ersten Grobfräsgang eine Bearbeitung mit einem Fräser mit dem kleinsten Durchmesser einschiebt, bevor man die weitere Bearbeitung mit einem Werkzeug größeren Durchmessers in gewohnter Weise mit abfallenden Werkzeugdurchmessern fortsetzt und zu Ende führt.
Durch die erfindungs gemäße Frässtrategie kann ein insbesondere vorgesinterter Keramikkörper schneller und damit wirtschaftlicher bearbeitet werden, wobei gleichzeitig die Oberflächenqualität, Randqualität und Passgenauigkeit im Vergleich zu bekannten Verfahren beibehalten bzw. verbessert wird.
Im ersten und zweiten Bearbeitungsschritt erfolgt durch Schruppen ein Herausarbeiten des Formteils aus einem Rohling, wobei zumindest ein Aufmaß in Bezug auf die zu erzielende Endkontur eingehalten wird. Das Aufmaß kann im Bereich zwischen 0,1 mm bis 1 mm liegen. Dabei erfolgt das Grobbearbeiten mit dem gleichen Fräswerkzeug, das z. B. einen Durchmesser zwischen 2 mm und 4 mm, insbesondere im Bereich von 3 mm aufweist. Die Vorschubgeschwindigkeit kann zwischen 2 m/min und 6 m/min, insbesondere zwischen 2,5 m/min und 4 m/min liegen.
Ein Herausarbeiten des Formteils aus dem Rohling erfolgt des Weiteren derart, dass nach der Grobbearbeitung der Innen- und Außenkontur das Formteil über einen umlaufenden Steg bzw. eine umlaufende membranartige Verbindung mit dem Restrohling verbunden bleibt. Die Dicke des Steges beläuft sich dabei zwischen 0,4 mm bis 2 mm, insbesondere auf 0,8 mm. Sodann erfolgt ein Schlichten der Außenkontur, wobei gleichzeitig der umlaufende Steg bzw. die membranartige Verbindung abschnittsweise durchtrennt wird. Insbesondere ist vorgesehen, dass der umlaufende Steg in einem Abstand zwischen 5 mm und 30 mm und jeweils über eine Länge zwischen 1 mm und 5 mm durchtrennt wird.
Unabhängig hiervon sollte beim dritten Bearbeitungsschritt ein Fräswerkzeug mit einem Durchmesser zwischen 0,5 mm und 1,5 mm, insbesondere etwa 1 mm verwendet werden. Die Vorschubgeschwindigkeit sollte zwischen 1 m/min und 6 m/min, insbesondere zwischen 2 m/min und 6 m/min liegen.
Sodann wird zum Bearbeiten der Innenkontur ein Fräswerkzeug größeren Durchmessers insbesondere zwischen 1,5 mm und 3 mm, vorzugsweise in etwa 2 mm verwendet, um Restmaterial der Innenkontur abzufräsen, wobei Restmaterial dasjenige ist, das über das gewünschte Aufmaß vorsteht. Die Vorschubgeschwindigkeit sollte bei diesem Bearbeitungsschritt zwischen 2 m/min und 6 m/min, vorzugsweise zwischen 2,5 m/min und 4 m/min liegen.
Schließlich erfolgt das Schlichten der Innenkontur auf Endkonturmaß, d. h., dass das Aufmaß abgetragen wird. Hierbei sollte ein Fräs Werkzeug mit einem Durchmesser zwischen 0,5 mm und 1,5 mm, insbesondere mit einem Durchmesser von 1 mm sowie einer Vorschubgeschwindigkeit zwischen 1 m/min und 6 m/min, insbesondere zwischen 2 m/min und 4 m/min eingesetzt werden.
Bei den angegebenen Durchmessern ist selbstverständlich die Nebenbedingung einzuhalten, dass die Durchmesser der verwendeten Fräswerkzeuge beim ersten und zweiten Bearbeitungs schritt größer als beim vierten Bearbeitungsschritt sind und dass das entsprechende Werkzeug einen größeren Durchmesser als das beim dritten und fünften Bearbeitungs schritt aufweist.
Des Weiteren ist erfindungs gemäß vorgesehen, dass der sich zwischen dem umlaufenden Steg bzw. der umlaufenden membranartigen Verbindung und Innenraum des Formteils begrenzendem Rand erstreckende Außenkonturbereich im ersten Bearbeitungs schritt nach dem Schruppen der Innenkontur bearbeitet, d. h. geschruppt wird.
Des Weiteren wird der umlaufende Steg bzw. die membranartige Verbindung aus dem Rohling derart herausgearbeitet, dass der Steg bzw. die membranartige Verbindung im Bereich größten Umfangs, d. h. maximaler Umfangslinie der Außenkontur verläuft, betrachtet in Längsachsenrichtung des Rohlings, bzw. dann, wenn es sich hierbei um ein dentales Objekt handelt, in Einschubrichtung von diesem.
Unabhängig hiervon sollte das Schruppen im ersten und/oder zweiten Bearbeitungs schritt mit einem Fräswerkzeug mit einer Drehzahl zwischen 10.000 Umdrehungen/min und 25.000 Umdrehungen/min bzw. das Vorschlichten im vierten Bearbeitungs schritt mit einer Drehzahl zwischen 20.000 Umdrehungen/min und 40.000 Umdrehungen/min und das Schlichten im dritten und/oder fünften Bearbeitungsschritt mit einer Drehzahl zwischen 25.000 Umdrehungen/min und 50.000 Umdrehungen/min durchgeführt werden.
Die Zustellung des jeweils zum Einsatz gelangenden Fräswerkzeuges sollte beim ersten und zweiten Bearbeitungsschritt, bei dem die Innen- bzw. Außenkontur grob aus dem Rohling herausgearbeitet werden, zwischen 1 mm und 9 mm liegen, wobei die Zustellung durch das gewünschte Aufmaß von der Endkontur des Formteils begrenzt wird. Dieses Aufmaß sollte zwischen 0,1 mm und 1 mm, vorzugsweise im Bereich von 0,4 mm liegen.
Die Zustellung beim Vorschlichten entspricht einer Höhe, die Höhe von Restmaterial über dem Aufmaß von der Endkontur entspricht; denn beim Vorschlichten werden die beim Schruppen nicht entfernten Bereiche abgefräst, die über dem Aufmaß vorstehen.
Beim Schlichten erfolgt ein Zustellen über eine Höhe entsprechend dem Aufmaß über der Endkontur.
Bei dem Werkzeug handelt es sich insbesondere um einen ein- oder zweischneidigen Radienfräser.
Als Rohling wird insbesondere eine Scheibe mit einem Durchmesser zwischen 80 mm und 120 mm und einer Höhe von 15 mm bis 40 mm verwendet. Bei dieser Dimensionierung ergibt sich der Vorteil, dass z. B. 20 dentale Objekte üblicher Größe herausgearbeitet werden können.
Bei dem Grobfräsen, also dem Schruppen wird ein Z-Konstantfräsen durchgeführt, wobei die Z-Achse in Richtung der Achse des Rohlings verläuft. Das Fräswerkzeug wird durch die Software der CAM-Fräsanlage in Ebenen gleicher Z-Koordinaten bewegt, um Material des Rohlings abzutragen. Das Fräswerkzeug springt dabei quasi von Ort zu Ort. Bei dem verfahrensgemäßen Vorschlichten und Schlichten erfolgt ein zirkuläres Bearbeiten. Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen -für sich und/oder in Kombination-, sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines der Zeichnung zu entnehmenden bevorzugten Ausführungsbeispiels.
Es zeigen:
Fig. 1 einen Ausschnitt aus einem Restrohling mit einem Formteil mit Aufmaß,
Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung mit dem Formteil,
dessen Außenkontur abschnittsweise der Endkontur entspricht,
Fig. 3 das Formteil mit Restrohling gemäß Fig. 2 in Draufsicht und
Fig. 4 das Formteil in Endkontur.
Das erfindungsgemäße Verfahren soll anhand der Herstellung eines dentalen Objekts in Form einer Krone 10 erläutert werden, ohne dass die erfindungsgemäße Lehre hierdurch eingeschränkt wird.
Erfindungsgemäß wird aus einem aus vorgesintertem, also noch nicht durchgesintertem Rohling, der aus einem Metalloxid, insbesondere Zirkonoxid-Mischkristall besteht, die Krone 10 spanend herausgearbeitet. Dabei weist die herzustellende Krone 10 entsprechend der beim Durchsintern auftretenden Schrumpfung dimensionsmäßig eine diese kompensierende Vergrößerung im Vergleich zu dem fertigen Zahnersatz auf.
Der Rohling weist bevorzugterweise eine Scheibenform mit einem Durchmesser von 100 mm und einer Dicke von 20 mm auf, so dass gleichzeitig mehrere Objekte in einer CAM-Fräsanlage aus dem Rohling herausgearbeitet werden können. Prinzipielle Verfahrensmaßnahmen zur Steuerung einer entsprechenden CAM- Fräsanlage sind z. B. der WO-A-90/15376 zu entnehmen, so dass auf die diesbezügliche Offenbarung verwiesen wird.
Um das Formteil bzw. die Krone 10 aus dem Rohling fräsend herauszuarbeiten, wird nachfolgende anhand der Figuren beschriebene erfindungsgemäße Frässtrategie durchgeführt.
So wird in einem ersten Schritt die Innenseite 12 der Krone 10 mit einem gewünschten Aufmaß durch Schruppen aus dem Rohling herausgefräst. Das Aufmaß ist in Fig. 1 durch den gepunkteten Bereich 14 dargestellt, wobei das Fräsaufmaß eine Dicke von z. B. 0,4 mm aufweisen kann.
Nach dem Schruppen der Innenseite 12 wird die Außenseite 16 gleichfalls durch Schruppen herausgearbeitet, wobei der gleiche Fräser benutzt werden kann, der für die Innenkonturbereichsbearbeitung benutzt wird. Das Schruppen der Außenseite 16 wird entsprechend dem der Innenkontur 12 durchgeführt, so dass sich im Vergleich zur Endkontur ein Aufmaß ergibt, das durch den Bereich 18 symbolisiert ist. Beim Schruppen der Innen- bzw. Außenseite 12, 16 verbleibt das Objekt mit dem verbleibenden Teil des Rohlings, also dem Restrohling 20 über einen umlaufenden Steg 22 verbunden, wobei der Steg 22 im Bereich maximaler Umfangslinie der herzustellenden Restauration, also der Krone 10 verläuft, betrachtet in Einschubrichtung des dentalen Objekts. Die stegartige Verbindung kann auch als plane oder gewellte Scheibe bezeichnet werden, die eine Dicke von in etwa 0,8 mm aufweisen sollte, um eine sichere Halterung des Formlings zu gewährleisten.
Das Schruppen wird z. B mit einem 2-schneidigen Radienfräser mit einem Durchmesser von 3 mm sowie einer Vorschubgeschwindigkeit von vorzugsweise 3 m/min bis 5 m/min durchgeführt. Die Zustellung, also die Tiefe, mit der das Fräswerkzeug in den Rohling eintaucht, sollte zwischen 1 mm und 9 mm liegen. Entsprechend der Fig. 1 verläuft der umlaufende Steg 22 beabstandet zur Präparationsgrenze, also unteren Rand 24 der Krone 10. Daher wird der Außenkonturbereich 26, der zwischen dem umlaufenden Steg 22 und dem die Kavität 28 der Krone 10 begrenzenden Rand 24 nach dem Schruppen des Innenkonturbereichs 12 grob bearbeitet (geschruppt), bevor ein Grobfräsen des verbleibenden Außenkonturbereichs 16 erfolgt.
Mit anderen Worten wird in dem ersten Bearbeitungsschritt durch Grobfräsen (Schruppen) die„untere Hälfte" der Krone 10 grob bearbeitet, die aus der kompletten Innenseite 12 und dem Bereich 26 der Außenseite 16 besteht, der zwischen der zum Halten der Krone 10 vorgesehenen umlaufenden Verbindung 22 und dem unteren Rand 24 verläuft.
Nach den zuvor erläuterten ersten und zweiten Bearbeitungsschritten, also dem Schruppen des Innenkonturbereichs einschließlich unteren Außenkonturbereichs und des oberen Außenkonturbereichs, wird in einem nachfolgenden Fräsgang der Außenkonturbereich bis zur Endaußenkontur 30 der Krone 10 geschlichtet, und zwar der Bereich, der oberhalb des umlaufenden Stegs 22 verläuft. Das Schlichten kann gleichfalls mit einem 2- schneidigen Radienfräser durchgeführt werden, wobei Umdrehungszahlen pro Minute zwischen 25.000 und 50.000 benutzt werden. Die Zustellung entspricht der Höhe des Aufmaßes.
Während des dritten Bearbeitungsschritts wird des Weiteren der umlaufende Steg 22 bereichsweise durchtrennt, und zwar werden in einem Abstand von 5 mm bis 30 mm Durchbrechungen 32, 34, 36 über eine Länge von 1 mm bis 5 mm herausgearbeitet. Dies ergibt sich aus der Fig. 3. Somit verbleiben stegartige Verbindungen 38, 40, 42 zwischen dem herzustellenden Formteil und dem Restrohling 20.
Es wird folglich im dritten Bearbeitungs schritt, also dem eigentlichen zweiten Fräsgang, nicht mit einem Werkzeug der nächst kleineren Größe gearbeitet - wie dies nach dem Stand der Technik üblich ist -, sondern mit dem üblicherweise für die Endbearbeitung vorgesehenen Werkzeug. Insbesondere wird ein Fräser mit einem Durchmesser von in etwa 1 mm und einem Vorschub von bis zu 4 m/min gearbeitet. Bei dem dritten Bearbeitungs schritt, also dem zweiten Fräsgang, wird erwähntermaßen die Außenkontur oberhalb der scheibenförmigen Verbindung (Steg 22) auf Endmaß bearbeitet und außerdem die scheibenförmige Verbindung so perforiert, dass gleichmäßig, über den gesamten Umfang verteilt, mehrere stegartige Verbindungen erhalten bleiben, die eine Breite von 1 mm bis 5 mm aufweisen können.
Sodann wird zur weiteren Bearbeitung des Innenkonturbereichs 12 ein Fräswerkzeug benutzt, das einen größeren Durchmesser als das zum Schlichten der Außenkontur 30 besitzt, um ein Vorschlichten des Innenkonturbereichs 12 durchzuführen, bei dem Bereiche der Innenkontur abgefräst werden, die über dem gewünschten Aufmaß vorstehen. Ein entsprechender Bereich ist rein beispielhaft in Fig. 1 mit dem Bezugszeichen 44 gekennzeichnet. Das Vorschlichten, also das Restmaterialfräsen im Innenkonturbereich 12 kann mit einem 2-schneidigen Radienfräser eines Durchmessers von 2 mm durchgeführt werden. Die Vorschubgeschwindigkeit sollte im Bereich von 4 m/min liegen.
Nach dem Vorschlichten erfolgt ein Schlichten des Innenkonturbereichs 12 auf Endmaß der Innenkontur 46. Die stegartigen Verbindungen 38, 40, 42 bleiben bestehen. Das Schlichten auf Endmaß der Innenkontur 46 erfolgt mit einem vorzugsweise 2- schneidigen Radienfräser mit einem Durchmesser von 1 mm, wobei ein Vorschub von 3 m/min und Umdrehungszahlen von 25.000 Umdrehungen/min bis 50.000 Umdrehungen/min zu bevorzugen sind.
Nach dem Schlichten der Innenkontur 46 und dem Bereich zwischen Rand 24 und den stegartigen Verbindungen 38, 40, 42 werden diese durchtrennt. Dies kann ggfs. erst nach dem Durchsintern erfolgen.
Aufgrund der erfindungs gemäßen Lehre kann die Maschinendynamik einer Fräsanlage optimal ausgenutzt werden, so dass wirtschaftliche Bearbeitungszeiten erzielbar sind. Eine hohe Passgenauigkeit ungeachtet verkürzter Bearbeitungszeit ist erzielbar. Insbesondere ergibt sich eine sehr gute Qualität des Rands 24, ohne dass Nacharbeiten erforderlich sind.

Claims

Patentansprüche Verfahren zur Herstellung eines eine Innen- und Außenkontur aufweisenden Formteils
1. Verfahren zur Herstellung eines eine Innen- und eine Außenkontur aufweisenden Formteils, insbesondere dentalen Objekts wie Käppchen, Krone oder Brückengerüst, wobei das Formteil aus einem Rohling spanend herausgearbeitet und in zumindest zwei aufeinander folgenden Bearbeitungs schritten geschruppt und geschlichtet wird und wobei zumindest nach dem zweiten Bearbeitungsschritt das Formteil mit dem verbleibenden Rohling (Restrohling) über eine Verbindung wie umlaufenden Steg oder umlaufende membranartige Verbindung vorzugsweise im Bereich größten Umfangs (maximale Umfangslinie) des herzustellenden Formteils verbunden bleibt,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Formteil in einem ersten Bearbeitungsschritt in seinem Innenkonturbe- reich und in zwischen der Verbindung und den Innenraum (Kavität) des Formteils begrenzendem Rand verlaufendem Außenkonturbereich geschruppt wird, dass das Formteil in einem zweiten Bearbeitungsschritt in seinem Außenkonturbereich oberhalb der Verbindung geschruppt wird, dass in einem dritten Bearbeitungsschritt der Außenkonturbereich oberhalb der Verbindung geschlichtet wird, dass der Innenkonturbereich in einem vierten Bearbeitungsschritt vorgeschlichtet wird und dass der Innenkonturbereich in einem fünften Bearbeitungs schritt geschlichtet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Innen- und der Außenkonturbereich im ersten und zweiten Bearbeitungsschritt gleich grob bearbeitet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass der zwischen der Verbindung und dem Rand verlaufende Außenkonturbe- reich nach dem Vorschlichten des Innenkonturbereichs dann vorgeschlichtet wird, wenn zumindest ein Bereich des Außenkonturbereichs über ein durch das Schruppen vorgegebenes Aufmaß vorsteht.
4. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass nach dem Schlichten des Innenkonturbereichs Außenkonturbereich zwischen der Verbindung und dem Rand geschlichtet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass durch das im dritten und fünften Bearbeitungsschritt erfolgende Schlichten das Formteil zu seiner Endkontur bearbeitet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass der umlaufende Steg bzw. die umlaufende membranartige Verbindung in dem dritten Bearbeitungsschritt abschnittsweise durchtrennt wird.
7. Verfahren nach zumindest Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass während des ersten und zweiten Bearbeitungsschritts der umlaufende Steg bzw. die umlaufende membranartige Verbindung mit einer Dicke d mit 0,4 mm < d < 2 mm, insbesondere in etwa 0,8 mm herausgearbeitet wird.
8. Verfahren nach zumindest Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass der umlaufende Steg bzw. die umlaufende membranartige Verbindung im dritten Bearbeitungs schritt im Abstand zwischen 5 mm und 30 mm über jeweils eine Länge von 1 mm bis 5 mm durchtrennt wird.
9. Verfahren nach zumindest Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Schruppen im ersten und/oder zweiten Bearbeitungsschritt mit einem Fräswerkzeug bei einer Drehzahl zwischen 10.000 Umdrehungen/min und 25.000 Umdrehungen/min durchgeführt wird.
10. Verfahren nach zumindest Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Vorschlichten im vierten Bearbeitungs schritt bei einer Drehzahl zwischen 20.000 Umdrehungen/min und 40.000 Umdrehungen/min durchgeführt wird.
11. Verfahren nach zumindest Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Schlichten im dritten und/oder fünften Bearbeitungs schritt mit einem Fräs Werkzeug mit einer Drehzahl zwischen 25.000 Umdrehungen/min und 50.000 Umdrehungen/min durchgeführt wird.
12. Verfahren nach zumindest Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Fräswerkzeug im ersten und/oder zweiten Bearbeitungs schritt zwischen 1 mm und 9 mm zugestellt wird, wobei die Zustellung durch ein Aufmaß über der Endkontur des Formteils begrenzt wird.
13. Verfahren nach zumindest Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Fräs Werkzeug beim Vorschlichten über eine Höhe zugestellt wird, die Höhe von Restmaterial über dem Aufmaß über der Endkontur entspricht.
14. Verfahren nach zumindest Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Fräswerkzeug beim Schlichten über eine Höhe entsprechend dem Aufmaß über der Endkontur zugestellt wird.
15. Verfahren nach zumindest Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass als Aufmaß über der Endkontur 0,1 mm bis 1 mm, vorzugsweise 0,4 mm festgelegt wird.
16. Verfahren nach zumindest Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Fräswerkzeug beim ersten und/oder zweiten Bearbeitungsschritt mit einer Vorschubgeschwindigkeit zwischen 2 m/min und 6 m/min, insbesondere zwischen 2,5 m/min und 4 m/min betrieben wird.
17. Verfahren nach zumindest Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Fräswerkzeug im dritten Bearbeitungsschritt mit einer Vorschubgeschwindigkeit zwischen 1 m/min und 6 m/min, insbesondere zwischen 2 m/min und 6 m/min betrieben wird.
18. Verfahren nach zumindest Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Fräs Werkzeug im vierten Bearbeitungs schritt mit einer Vorschubgeschwindigkeit zwischen 2 m/min und 6 m/min, vorzugsweise zwischen 2,5 m/min und 4 m/min betrieben wird.
19. Verfahren nach zumindest Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Fräswerkzeug im fünften Bearbeitungsschritt mit einer Vorschubgeschwindigkeit zwischen 1 m/min und 6 m/min, insbesondere zwischen 2 m/min und 4 m/min betrieben wird.
20. Verfahren nach zumindest Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass im ersten Bearbeitungsschritt und/oder im zweiten Bearbeitungs schritt ein Z- Konstantfräsen durchgeführt wird.
21. Verfahren nach zumindest Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass im dritten und/oder vierten und/oder fünften Bearbeitungsschritt eine zirkuläre Bearbeitung erfolgt.
22. Verfahren nach zumindest Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass als Rohling ein vorgesinterter Keramikkörper oder gepresstes Keramikmaterial verwendet wird.
23. Verfahren nach zumindest Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass für den ersten und/oder zweiten Bearbeitungsschritt ein Fräswerkzeug mit einem Durchmesser D12 mit 2 mm < D12 < 4 mm, insbesondere D12 = 3 mm verwendet wird.
24. Verfahren nach zumindest Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass im dritten und/oder fünften Bearbeitungsschritt ein Fräswerkzeug mit einem Durchmesser D35 mit 0,5 mm < D35 < 1,5 mm, insbesondere D35 = 1 mm verwendet wird.
25. Verfahren nach zumindest Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass im vierten Bearbeitungsschritt ein Fräswerkzeug mit einem Durchmesser D4 mit 1,5 mm < D4 < 3mm, insbesondere D4 = 2 mm verwendet wird.
26. Verfahren nach zumindest Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass Fräswerkzeuge mit den Durchmessern D1, D2, D3, D4 und D5 verwendet werden, wobei D35 < D4 < D12 ist.
27. Verfahren nach zumindest Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass als Fräs Werkzeug ein ein- oder zweischneidiger Radienfräser verwendet wird.
28. Verfahren nach zumindest Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass als Rohling eine Scheibe mit einem Durchmesser Ds mit 80 mm < Ds < 120 mm und/oder einer Höhe H mit 15 mm < H < 40 mm verwendet wird.
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