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Title:
SHAPED BODIES THAT CAN BE SCANNED BY OPTICAL SYSTEMS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2002/011678
Kind Code:
A2
Abstract:
The invention relates to a kit of parts consisting of: a) a material for producing a shaped body; b) a metal powder, a powder of a metal alloy, a powder of a pigment having a metallic effect or a powder having a laminar structure, and; c) if needed, of customary additives. The inventive kit of parts can be used to produce shaped bodies, especially in the field of dentistry, which can be excellently detected by optical systems.

Inventors:
Engelbrecht, Jürgen (Stiller Weg 15a Hamburg, 22607, DE)
Ziegler, Wolfram (Haubachstr. 48 Hamburg, 22765, DE)
Sprafke, Andreas (Sophienterasse 16 Hamburg, 20149, DE)
Application Number:
PCT/EP2001/009018
Publication Date:
February 14, 2002
Filing Date:
August 03, 2001
Export Citation:
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Assignee:
S & C POLYMER SILICON- UND COMPOSITE-SPEZIALITÄTEN GMBH (Robert-Bosch-Str. 5 Elmshorn, 25335, DE)
R-DENTAL DENTALERZEUGNISSE GMBH (Winterhuder Weg 88 Hamburg, 22085, DE)
Engelbrecht, Jürgen (Stiller Weg 15a Hamburg, 22607, DE)
Ziegler, Wolfram (Haubachstr. 48 Hamburg, 22765, DE)
Sprafke, Andreas (Sophienterasse 16 Hamburg, 20149, DE)
International Classes:
A61C9/00; A61C13/00; A61K6/04; A61K6/06; B29C67/00; A61C13/20; (IPC1-7): A61K6/00
Domestic Patent References:
WO2001013814A12001-03-01
WO2001013815A12001-03-01
Foreign References:
US4713403A1987-12-15
EP0311214A11989-04-12
Other References:
See also references of EP 1304976A2
Attorney, Agent or Firm:
Forstmeyer, Dietmar (Boeters & Bauer Bereiteranger 15 München, 81541, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Besteck, das a) eine Masse zur Herstellung eines Formkörpers, b) ein Metallpulver, ein Pulver einer Metallegierung, ein Pulver eines Pigments mit MetallicEffekt oder ein Pulver mit Schichtstruktur, und c) gegebenenfalls übliche Zusätze umfaßt.
2. Besteck nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Komponenten a) und b) als Gemisch vorliegen.
3. Besteck nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse eine härtbare Masse ist.
4. Besteck nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse eine Masse zur Herstellung von dentalen Formkörpern ist.
5. Besteck nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse ein Gips, Gießharz, Zement, Methacrylatsystem, Wachs, Thermoplast, eine keramische Mischung, ein kondensationsoder additionsvernetzendes Silikon, ein Polyether, Polysulfid, Alginat oder Hydrokolloid oder Gemisch davon ist.
6. Besteck nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gießharz ein Epoxyharz oder Polyurethanharz ist.
7. Besteck nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zement ein dentaler Silicatoder Glasionomerzement ist.
8. Besteck nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Methacrylatsystem ein ungefülltes oder gefülltes System ist.
9. Besteck nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse ein dentales Füllungscomposit oder ein provisorisches Kronenoder Brückenmaterial ist.
10. Besteck nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallpulver Gold, Silber, Platin, Palladium, Kupfer, Zinn, Zink, Titan, Aluminium, Magnesium umfaßt.
11. Besteck nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Pulver einer Metallegierung Legierungen aus Gold, Silber, Platin, Palladium, Kupfer, Zinn, Zink, Titan, Aluminium, Magnesium wie Messing oder Bronze umfaßt.
12. Besteck nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Pigment mit MetallicEffekt ein beschichtetes oder unbeschichtetes Glimmerpigment ist.
13. Besteck nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Pulver mit Schichtstruktur aus einer Substanz mit schichtförmigem Aufbau besteht, wie z. B. Grafit oder Molybdänsulfid.
14. Besteck nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Komponenten a) und b) im Verhältnis von 99,8 : 0,2 Gew.% bis zu 60 : 40 Gew.% vorliegen.
15. Besteck nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Komponenten a) und b) im Verhältnis von 99 : 1 Gew.% bis zu 90 : 10 Gew.% vorliegen.
16. Besteck nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallpulver, das Pulver einer Metallegierung oder das Pulver eines Pigments mit Metallic Effekt zu mehr als 50 Gew.%, vorzugsweise zu mehr als 70 Gew.% und noch stärker bevorzugt zu mehr als 90 Gew.% blättchenförmige Strukturen aufweist.
17. Besteck nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Korngröße des Metallpulvers, des Pulvers einer Metallegierung oder des Pulvers eines Pigments mit MetallicEffekt bis zu 100 pm, vorzugsweise bis zu 20 Am und am stärksten bevorzugt bis zu 5 Am beträgt.
18. Formkörper, herstellbar unter Verwendung eines Bestecks nach einem der vorstehenden Ansprüche.
19. Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers, dadurch gekennzeichnet, daß Komponenten a), b) und gegebenenfalls c) miteinander gemischt werden und die Mischung geformt wird.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung durch Gießen in eine Form geformt wird.
21. Verwendung eines Bestecks nach einem der Ansprüche 1 bis 17 zur Herstellung von Formkörpern.
22. Verwendung eines Bestecks nach einem der Ansprüche 117 zur Herstellung von Formkörpern, deren Morphologien und Geometrien in für CAD/CAMAnwendungen geeigneter Weise optisch erfassbar sind.
23. Verwendung eines Bestecks nach einem der Ansprüche 1 bis 17 zur Herstellung von Formkörpern im Dentalbereich.
Description:
Durch optische Systeme abtastbare Formkörper Die Erfindung betrifft ein Besteck (Kit of Parts), das a) eine Masse zur Herstellung eines Formkörpers, b) ein Metallpulver, ein Pulver einer Metallegierung, ein Pulver eines Pigments mit Metallic-Effekt oder ein Pulver mit Schichtstruktur, und c) gegebenenfalls übliche Zusätze umfaßt.

Die Bestecke sind für optische Erfassungen von Morphologien und Geometrien von Formkörpern mit anschließender Reproduktion derselben durch CAD/CAM-Systeme geeignet. Die Erfindung betrifft insbesondere Bestecke für die Erstellung von Modellen oder Massen für Abformungen, insbesondere im dentalen und medizinischen Bereich.

Die optische Erfassung von Morphologien und Geometrien von Formkörpern mit anschließender Reproduktion derselben durch CAD/CAM-Systeme ist an sich bekannt. Sowohl bei der photographischen Erfassung (z. B. mit infrarotem oder sichtbarem Licht) als auch bei der optischen Abtastung B. mit Laserstrahlen) ist das optische Verhalten der Massen jedoch nicht ausreichend, um genügende Informationen zur exakten Reproduktion aller morphologischen Details zu erreichen. Besonders schwierig ist die Erfassung von Kanten und ungünstigen Winkellagen an sich.

So sind beispielsweise die Oberflächen der im Dentalbereich weit verbreiteten Modellgipse in der Regel optisch nur schlecht oder wenig lesbar. Es fehlte nicht an Versuchen, die Lesbarkeit solcher Modellgipse zu verbessern. So wurden in der DE 195 48 655 den Modellgipsen erhöhte Mengen Farbpigmente zugegeben, die zu einer Verbesserung des Reflexionsverhaltens führen sollten. Für die Praxis der optischen Reproduktion von Modellen durch CAD/CAM-Systeme stellten diese Modifikationen jedoch keine ausreichende Verbesserung dar.

Einen deutlichen Schritt auf dem Weg zur exakten Reproduzierbarkeit von Morphologien und Geometrien von Formkörpern konnte durch direkte Auftragung von Pigmentpulvern auf die optisch zu erfassenden Oberflächen erreicht werden (Cerec Liquid/Cerec Powder, VITA, oder ProCAD Haftmedium/ProCAD Kontrastpulver, Ivoclar). Bei diesem Verfahren wird die Oberfläche zunächst mit einem Haftmittel versehen und darauf ein weißes Pulver fein verteilt. Sowohl mit photographischen Systemen als auch mit Laser-Systemen kann daraufhin die Oberfläche ausreichend flächendeckend und nahezu unabhängig vom Einfallswinkel erfaßt werden. Ein Nachteil ist jedoch die Verfälschung durch das zusätzliche räumliche Vorhandensein von Haftvermittler/Pulver an sich sowie Verfälschungen durch ungleiche Schichtdicken (Schneeweheneffekte). Hinzu kommt ein zeitlicher präparativer Mehraufwand, der nicht unerheblich ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, Formkörper bzw. Mittel zur Herstellung von Formkörpern bereitzustellen, wodurch es ermöglicht wird, die Formkörper so exakt optisch abzutasten oder zu erfassen, daß sie anschließend mit CAD/CAM-Systemen reproduziert werden können.

Erfindungsgemäß wurde die Aufgabe gelöst durch ein Besteck, das zur a) eine Masse zur Herstellung eines Formkörpers, b) ein Metallpulver, ein Pulver einer Metallegierung, ein Pulver eines Pigments mit Metallic-Effekt oder ein Pulver mit Schichtstruktur, und c) gegebenenfalls übliche Zusätze umfaßt.

Mit dem Besteck hergestellte Formkörper sind durch an sich übliche optische Systeme photographisch erfaßbar und/oder optisch abtastbar und durch CAD/CAM-Systeme reproduzierbar.

Insbesondere können die erfindungsgemäßen Bestecke dadurch gekennzeichnet sein, daß Komponenten a) und b) als Gemisch vorliegen.

Die chemische Natur der erfindungsgemäßen insbesondere härtbaren Massen, die zu den gewünschten zu duplizierenden Formkörpern führen sollen, kann je nach Anwendungszweck sehr verschieden sein. Als Ausgangsmassen sind prinzipiell solche geeignet, die einen Körper definierter Form bilden können.

Es werden Massen bevorzugt, die zur Herstellung von dentalen Formkörpern geeignet sind. Derartige Massen a) können im Besteck auch als Komponenten al)... an), vorzugsweise als Komponenten ai) und a2) vorliegen, die bei der Herstellung der Formkörper zusammengegeben und miteinander umgesetzt werden.

Dabei kann es sich z. B. um polymerisierende, polyaddierende oder polykondensierende Systeme handeln.

Bei der Herstellung von starren Formkörpern zum Zwecke der optischen Erfassung oder Abtastung, insbesondere bei der Herstellung von dentalen Modellen, können gebräuchliche Materialien als Basis für erfindungsgemäße Massen genommen werden. Solche gebräuchlichen Materialien sind zum Beispiel Gipse, insbesondere Hartgipse, Gießharze wie z. B. Epoxyharze oder Polyurethane. Auch Zemente wie z. B. dentale Silicat- oder Glasionomerzemente, ungefüllte oder gefüllte Methacrylatsysteme wie z. B. dentale Füllungscomposite oder provisorische Kronen-und Brückenmaterialien, keramische Mischungen, Hartwachse oder Thermoplaste, können als Basis für erfindungsgemäße Massen dienen.

Bei der Herstellung von elastischen Formkörpern sind z. B. die gebräuchlichen Materialien als Ausgangsbasis indiziert, die als weich-elastische oder hart-elastische Materialien für Abformungen in Frage kommen. Beispiele solcher Art sind kondensations-oder additionsvernetzende Silikone, Polyether, Polysulfide, Alginate oder Hydrokolloide, wie sie beispielsweise im dentalen Bereich Anwendung finden.

Die Modifizierung oben genannter Ausgangsmaterialien zu erfindungsgemäßen Produkten erfolgt durch Zusatz von Metallpulvern und/oder Pulvern von Metallegierungen und/oder Pigmenten mit Metallic-Effekt und/oder Pulver mit Schichtstrukturen zu den Ausgangsmaterialien. Besonders gute Ergebnisse werden erzielt, wenn die Zusätze innig und homogen eingearbeitet werden.

Geeignet sind alle Pulver von Metallen und Metallegierungen, soweit sie chemisch mit den jeweiligen Basismassen verträglich sind. Beispiele sind Gold, Silber, Platin, Palladium, Kupfer, Titan, Legierungen wie z. B. Bronzen oder Messing. Ganz besonders geeignet wegen ihrer geringen Dichte (gegebenenfalls günstigeres Sedimentationsverhalten, günstigerer Preis) sind Metalle wie Aluminium, Magnesium und deren Legierungen.

Wichtig ist, daß diese Metalle in ausreichend feiner Korngröße vorliegen und eine für die Lichtreflexion günstige Kornform vorliegt (z. B. in abgeflachter Form, Plättchen). Die Pulver können auch in oberflächenbeschichteter Form von Vorteil sein.

Geeignete Pigmente mit Metallic-Effekt sind solche, deren Zugabe zu einer Mischung zu einem metallischen Aussehen führen können, die selbst aber keine Metalle sind. Pigmente dieser Art sind z. B. Pigmente mit reflektierenden Schichtstrukturen, wie z. B. beschichtete oder unbeschichtete Glimmerpigmente.

Geeignete Pulver mit Schichtstruktur sind z. B. Grafit oder Molybdänsulfid.

Bevorzugte mittlere Korngrößen dieser Pulver sind solche kleiner 100 Am. Besonders bevorzugte mittlere Korngrößen sind kleiner 20 ym. Ganz besonders bevorzugte sind solche mit mittleren Korngrößen von kleiner 5 ym.

Besonders bevorzugte Formen der Metallpulver, Pulver von Metallegierungen, Pigmenten mit Metallic-Effekt oder Pulver mit Schichtstruktur sind Blättchenformen.

So können das Metallpulver, das Pulver einer Metallegierung, das Pulver eines Pigments mit Metallic-Effekt oder Pulver mit Schichtstruktur z. B. zu mehr als 50 Gew.-%, vorzugsweise zu mehr als 70 Gew.-% und noch stärker bevorzugt zu mehr als 90 Gew.-% blättchenförmige Strukturen aufweisen.

Erfindungsgemäß können die Komponenten a) und b) im Verhältnis von 99,8 : 0,2 Gew.-% bis zu 60 : 40 Gew.-% vorzugsweise im Verhältnis von 98 : 2 Gew.-% bis zu 90 : 10 Gew.-% vorliegen.

Die Modifizierung oben genannter Ausgangsmaterialien mit den beschriebenen Zusätzen an Metallpulvern oder an Pigmenten mit Metallic-Effekten oder Pulver mit Schichtstruktur, die zu den erfindungsgemäßen Massen führt, ermöglicht die Erstellung von Formkörpern, die in hervorragender Weise eine photographische und/oder optische Erfassung oder Abtastung auch unter ungünstigsten Winkellagen ermöglichen. Eine zusätzliche Oberflächenbehandlung mit Oberflächenpulvern ist nicht mehr nötig. Die gemessene Information ist exakt genug, um mit Hilfe eines CAD/CAM-Systems auf Basis abtragender Kopierfräs-und Schleifverfahren einen reproduzierten Formkörper zu fertigen.

Als Reproduktion ist dabei nicht nur eine zum optisch vermessenen Formkörper bezügliches 1 : l-massige Reproduktion, sondern ebenso ein durch Datentransformation verkleinerter, vergrößerter, invertierter (negativer zu positivem o. ä.) Formkörper zu verstehen. Die Anzahl der so hergestellten Reprodukte ist unbegrenzt.

Die Komponenten C können z. B. übliche Füllstoffe, übliche Pigmente oder Farbstoffe, Stabilisatoren, thixotropierende, emulgierende, suspendierende oder sedimentationsverhindernde Zusätze sein. Insbesondere wenn die Masse eine sehr niedrige Viskosität aufweist, ist es vorteilhaft, sedimentationsverhindernde Zusätze zu verwenden.

Ferner werden erfindungsgemäß Formkörper bereit gestellt, die unter Verwendung eines Bestecks herstellbar sind. Zur Herstellung eines Formkörpers werden Komponenten a), b) und gegebenenfalls c) miteinander gemischt werden und die Mischung geformt, wobei die Mischung z. B. durch Gießen in eine Form geformt werden kann.

Somit kann erfindungsgemäßes Besteck zur Herstellung von Formkörpern, insbesondere zur Herstellung von Formkörpern im Dentalbereich, insbesondere zum Abbilden von Zahnpräparationen verwendet werden.

Nachfolgende Beispiele sollen die Erfindung erläuten : Vergleichsbeispiel l Für eine Inlay-Herstellung mit Hilfe eines CEREC 3 Gerätes der Fa. Sirona, Deutschland, welche direkt und zeitsparend beim Zahnarzt (chair side) erfolgen kann, wird ein Alginatabdruck des Unterkiefers, der einen Molarenzahn mit MOD- Kävitätenpräparation enthält, erstellt.

Der Alginatabdruck wird einem beigen additionsvernetzendem Modellsilicon ("Chairside In A Minute, Wash Material"der Fa.

Roydent, USA) ausgegossen und nach Erhärtung mit dem CEREC 3 SCAN die Kavität vermessen.

Es erscheint die Meldung"Die optischen Eigenschaften der Oberfläche sind ungenügend".

Das Modell aus Hartsilicon ist zwar geeignet, damit ein Inlay in direkter Methode mit Composit-Füllungsmaterial ein Composit-Inlay zu erstellen, nicht aber dafür, die Kavität abzuscannen und das passende Inlay mithilfe des CAD/CAM- Systems CEREC 3Methode aus einem Zahnkeramikblock fräsen zu lassen.

Vergleichsbeispiel 2 Vergleichsbeispiel 1 wird wiederholt. Dieses Mal werden vor Ausgießen der Kavitätsituation des Alginatabdruckes dem Modellsilicon 2,0 % Titandioxid-Pigment zugemischt. Das Linienbild der Cerec 3 Scan-Aufnahme ist verbessert, zeigt jedoch noch soviele Aussetzer, daß die Herstellung des Inlays nicht erfolgen kann.

Beispiel l (erfindungsgemäß) Vergleichsbeispiel 1 wird nochmals wiederholt. Doch dieses Mal werden vor Ausgießen der Kavitätsituation des Alginatabdruckes dem Modellsilicon 2,0% Aluminium-Pulver-Pigment zugemischt, dessen Pigmentteilchen ca. 10 y groß sind und blattförmige Struktur besitzen. Gemessen wird wie in Beispiel 1 und 2 vorher. Das Linienbild der Cerec 3 Scan-Aufnahme ist sehr gut, zeigt kaum Aussetzer und wenn, dann nur sehr kleine, das Bild ist sehr gut, es gibt nur geringe Überschwingungen an den Kanten, selbst steile Flanken erscheinen auf beiden Seiten der länglichen Kavität sehr gut.

Es kann mithilfe des Cerec 3 SCAN optisch exakt erfaßt und ein exakt passendes Inlay gefräßt werden.

Beispiel 2 (erfindungsgemäß) Vergleichsbeispiel 1 wird nochmals wiederholt. Jetzt werden vor Ausgießen der Kavitätsituation des Alginatabdruckes dem additionsvernetzendem Modellsilicon 5,0 % Kupfer-Zink- Legierungs-Pulver zugemischt, dessen Pigmentteilchen ca. groß sind. Gemessen wird wie in Beispiel 1 und 2 vorher. Das Linienbild der Cerec 3 Scan-Aufnahme ist gut, die Abbildung ist deutlich verbessert.

Beispiel 2a (erfindungsgemäß) Vergleichsbeispiel 1 wird nochmals wiederholt. Jetzt werden vor Ausgießen der Kavitätsituation des Alginatabdrucks dem additionsvernetzenden Modellsilikon 1,5% feines Grafit-Pulver zugemischt. Gemessen wird wie in den vorherigen Beispielen.

Das Linienbild der CEREC 3 Scan-Aufnahme ist sehr gut, das Linienbild fast fehlerlos und die steilen Lochflanken sind durch viele Punkte dargestellt.

Vergleichsbeispiel 3 Es wird versucht, eine optische Wiedergabe mit CEREC 3 von der Struktur eines Polyetherabdruckes (Material Impregum F, ESPE, Deutschland) zu erhalten. Abgesehen davon, daß nur ca. 5% der Fläche übehaupt wiedergegeben werden, so erscheinen auf diesen wenigen Flächen nur Teilwände und keine Flächen. Das Material ist zur optischen Abtastung nicht geeignet.

Beispiel 3 (erfindungsgemäß) Dem Impregum F werden nun beim Anmischen 3,0 % Aluminiumpulver aus Beispiel 3 zugesetzt.

Es wird ein sehr gutes Linienbild mit nur ganz wenigen Aussetzern erhalten, das Bild ist gut und es werden alle Ebenen gut abgebildet.

Vergleichsbeispiel 4 Es wird versucht Strukturteile eines Alginatabdruckes (Alginmax) optisch mit CEREC 3 zu vermessen.

Das Gerät meldet, daß die optischen Eigenschaften ungenügend sind, und mißt nicht weiter.

Beispiel 4 (erfindungsgemäß) Aus dem gleichen Alginat werden jetzt, versetzt mit % gröberem Aluminiumpulver (25p Korngröße), nochmals Teile geformt und wiederum optisch vermessen. Es werden Linienbilder mit nur ca. 2% Fehlstellen erhalten, die Abbildung ist gut.

Auch beim Alginat verbessern die Metallpulverzugaben die optischen Eigenschaften bemerkenswert.

Vergleichsbeispiel 5 Ein weißer Modellgips (Gilstone) wird zu einem Modell verarbeitet und optisch vermessen.

Man erhält ein Linienbild voller Fehlstellen. Die Daten sind zur Auswertung ungeeignet.

Beispiel 5 (erfindungsgemäß) Im Gegensatz zu Vergleichsbeispiel 5 werden hier dem Gilstone- Gips 2,5 % Aluminiumpulver (25 p) zugemischt. Der mit Wasser angemischte Gips ergab das gewünschte Modell. Das Linienbild ist praktisch fehlerlos, die Abbildung sehr gut. Selbst eine Wiederholung mit nur 1% Aluminiumpulver erbringt noch fast ein gleich gutes Ergebnis.

Beispiel 6 (erfindungsgemäß) Ahnlich wie im Beispiel 5 wurde nun dem Gilstone-Gips 5,0% mit Titandioxid beschichteter Glimmer, (Korngröße kleiner 15 p) zugemischt. Das Linienbild zeigt etwas mehr Aussetzer als das des Beispiels 5, die Abbildung ist aber gut.