FECHER, Stefan (Sattelhecke 8, Johannesberg, 63867, DE)
VÖLKL, Lothar (An den Ziegeleien 25, Goldbach, 63773, DE)
HOCK, Elmar (Böhmerlandstr. 35, Mömbris, 63776, DE)
FECHER, Stefan (Sattelhecke 8, Johannesberg, 63867, DE)
VÖLKL, Lothar (An den Ziegeleien 25, Goldbach, 63773, DE)
| 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. |
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 Al 2 O 3 , TiO 2 , MgO, Y 2 O 3 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 Al 2 O 3 , TiO 2 , MgO, Y 2 O 3 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.