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Rapid Prototyping trifft Modellguss – SilaPrint Rapid Partial System

07.12.2010



Der Wandel in der Zahntechnik durch computergestützte Fertigungskonzepte hat in den letzten Jahren einen rasanten Verlauf genommen und ist innerhalb der Dentalbranche facettenreich kommuniziert und diskutiert worden. Bis heute beschränken sich diese Entwicklungen weitestgehend auf die Fertigung von Konstruktionen aus dem Bereich der Kronen- und Brückentechnik. In der Modellgusstechnik sind bislang keine Fertigungsverfahren am Markt etabliert, die eine wirtschaftlichere Herstellung in der Qualität der traditionellen Gusstechnik zulassen und im elastischen Verhalten den Anforderungen der Modellgusstechnik gerecht werden können. Das Konzept des neu entwickelten SilaPrint RPS soll einen Einblick in die fertigungstechnologische Zukunft der Modellgusstechnik geben.

Das Arbeitsmodell wird zunächst wie gewohnt inklusive Biss oder Gegenkiefer gescannt. Hierbei sind alle handelsüblichen Scanner geeignet, die einen Komplettscan von Modellen unterstützen sowie eine offene STL-Datei erzeugen und versenden lassen. Das Modell wird vor dem Scannen weder ausgeblockt noch hohlgelegt. Diese Arbeitsschritte werden später mit der von SILADENT und SensAble optimierten Software durchgeführt (Abb. 1).

Vermessen und Ausblocken

Im nächsten Schritt wird die Einschubrichtung des importierten Modells festgelegt, wobei das Modell frei in alle Richtungen bewegt werden kann. Die Tiefe der Unterschnitte wird hierbei über einen farblichen Verlauf exakt dargestellt und ermöglich somit eine genaue Positionierung der Klammerverläufe. Nachdem die Einschubrichtung festgelegt ist, blockt die Software alle Unterschnitte in dem vorgegebenen Winkel aus. Somit müssen nur noch die erforderlichen Infrawölbungen für die Klammerarme freigelegt werden. Dieser Vorgang, wie auch alle weiteren Schritte, werden mit Hilfe eines virtuellen Modellierinstruments durchgeführt. Dieses Instrument verfügt über eine Rückkopplung mit der Oberflächenstruktur des gescannten Modells und ermöglicht somit exaktes Arbeiten am Modell (Abb. 2 bis 4).

  • Abb. 1: Gescanntes und in die Software importiertes Modell.
  • Abb. 2: Unterschnitte werden über farblichen Verlauf dargestellt.
  • Abb. 1: Gescanntes und in die Software importiertes Modell.
  • Abb. 2: Unterschnitte werden über farblichen Verlauf dargestellt.

  • Abb. 3: Freilegen der Infra-Wölbung.
  • Abb. 4: Virtuelles Wachsmesser.
  • Abb. 3: Freilegen der Infra-Wölbung.
  • Abb. 4: Virtuelles Wachsmesser.

  • Abb. 5: Anlegen der Modellgusskonstruktion.
  • Abb. 5: Anlegen der Modellgusskonstruktion.


  • Abb. 6: Zuweisung der Formteile.
  • Abb. 7: Anlage der Klammerprofile.
  • Abb. 6: Zuweisung der Formteile.
  • Abb. 7: Anlage der Klammerprofile.

  • Abb. 8: Gestaltung der Abschlusskanten.
  • Abb. 8: Gestaltung der Abschlusskanten.

Gestaltung

Nachdem das Modell soweit vorbereitet ist, werden mit dem virtuellen Instrument die Verläufe von Retentionen, Basis, Abschlusskanten und allen Klammern definiert. Das Programm erkennt hierbei einzelne Konstruktionsbestandteile selbstständig und weist die entsprechenden Formteile zu (Abb. 5 und 6). Bei den Klammerprofilen kann aus einer Vielzahl von Standardformen ausgewählt werden, welche in ihrer Dimensionierung frei verändert werden können. Darüber hinaus bietet die Software die Möglichkeit, eigene Profile zu entwerfen und im Programm zu hinterlegen. Gleichermaßen wird im nächsten Arbeitsgang ein Abschlusskantenprofil ausgewählt und der Konstruktion angepasst (Abb. 7 und 8). Rückenschutzplatten, Metallzähne und weitere Formelemente können aus einer umfangreichen Datenbank ausgewählt werden. Über eine Spiegelfunktion können weiterhin Teile des Modells kopiert und eingefügt werden, so dass eine patientenbezogene anatomische Gestaltung problemlos möglich ist. Der Gegenbiss kann hierbei zu jedem Zeitpunkt der virtuellen Modellation eingeblendet werden, wodurch Antagonisten in die Gestaltung einbezogen, oder Störstellen beseitigt werden können (Abb. 9 und 10).

  • Abb. 9: Rückenschutzplatte mit patientenbezogener anatomischer Gestaltung.
  • Abb. 10: Eingeblendeter Gegenbiss mit Störkontakten.
  • Abb. 9: Rückenschutzplatte mit patientenbezogener anatomischer Gestaltung.
  • Abb. 10: Eingeblendeter Gegenbiss mit Störkontakten.

  • Abb. 11: Gestaltung von Stabilisierungsstreben.
  • Abb. 12: STL-Datensatz.
  • Abb. 11: Gestaltung von Stabilisierungsstreben.
  • Abb. 12: STL-Datensatz.

  • Abb. 13: Modellguss in Kunststoff.
  • Abb. 13: Modellguss in Kunststoff.

Drucken und Gießen

Zur sichereren Handhabung der Konstruktion bei den nächsten Arbeitsschritten, werden nach Abschluss der Gestaltung Stabilisierungsstreben in den Modellguss konstruiert. Die Gesamtkonstruktion wird anschließend in einen STL-Datensatz umgewandelt und ist somit für die weitere Verarbeitung vorbereitet (Abb. 11 und 12). Der Datensatz wird jetzt über einen Rapid Prototyping Anlage in ausbrennfähigem Kunststoff gedruckt und zum klassischen Gießen vorbereitet (Abb. 13).

Entsprechend der Vorgaben der SILADENT-Gusstechnik, wird der Kunststoffmodellguss mit Gusskanälen versehen und in einer Gussmuffel mit Silikonring in der neuentwickelten Einbettmasse Granisit® RPS eingebettet. Diese Einbettmasse ermöglicht das Ausbrennen von Rapid Prototyping Kunststoffen sowohl im Schnellguss, als auch im konventionellen Vorwärmmodus. Der Modellguss wird abschließend in gewohnter Art und Weise gegossen, aufgepasst, ausgearbeitet und poliert.

Fazit

Alle bisherigen Versuche eine CAD/CAM-Lösung für die Modellgusstechnik zu entwickeln sind im Wesentlichen gescheitert. Das Herausfräsen aus einem CoCr-Blank ist unwirtschaftlich aufgrund der zu langen Prozesszeit und entsprechend hohen Material- und Werkzeugkosten. Ansätze über Laser- Sinteranlagen Modellgusskonstruktionen herzustellen, bringen bislang Gerüste zutage, die eine extreme Sprödigkeit aufweisen und aufgrund der unzureichenden Elastizität für Modellgusskonstruktionen, insbesondere bei den Klammerkonstruktionen, wenig geeignet sind.

Mit dem SilaPrint RPS steht dem Anwender ein Instrument zu Verfügung, das moderne CAD-Fertigung im Rapid Prototyping Fertigungsverfahren mit klassischer Gusstechnik verknüpft. Um die erforderlichen elastischen Eigenschaften von Modellgussgerüsten zu erreichen, führt an dem nachgeschalteten dentalen Guss bis heute kein Weg vorbei.

Weiterhin ermöglicht das beschriebene System einen Großteil des Fertigungsweges im Labor des Auftragsgebers durchzuführen. Die Wertschöpfung der so gefertigten Modellgüsse bleibt, je nach Vorgabe des Auftragsgebers und trotz Einsatz von CAD-Technologie, dem Labor erhalten.

Die SILADENT Dr. Böhme & Schöps GmbH bietet damit als Partner der Labore die Möglichkeit an, aus einem Baukastensystem eine Optimierung der eigenen Produktion vorzunehmen und damit alle Vorteile der industriellen Serienfertigung zu nutzen, ohne jedoch die Wertschöpfung aus dem Produktionsprozess zu verlieren.

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WEITERE INFORMATIONEN

SILADENT Dr. Böhme & Schöps
IDS 2011, Halle 10.1, Gang D, Stand 039


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