Kronen/Brücken


Polygonspanntechnik zeigt keramischen Werkstoffen die Zähne

13.12.2011


Exakte und perfekt abgestimmte Schnittstellen sind beim Zahnersatz gleichermaßen wichtig wie bei den HSC-Fräsmaschinen, mit denen er gefertigt wird. Dies gilt umso mehr, je vielfältiger und anspruchsvoller die eingesetzten Materialien sind. Wer Zirkon, Glaskeramiken, wie zum Beispiel e-max, und NE-Metall wirtschaftlich bearbeiten möchte, braucht dazu ein hochpräzises Werkzeughaltersystem, das kleine Werkzeuge und selbst HSE Schäfte von diamantbestückten Schleifstiften zuverlässig spannt (Abb. 1). Die TRIBOS Polygonspanntechnik ist ein solches System. Seit vielen Jahren hat sie sich in der industriellen Mikrozerspanung bewährt. Nach dem Formenbau, der Uhrenindustrie und der Medizintechnik erobert sie nun auch die Highspeed-Maschinen der Dentallabore.

Sören Just, Inhaber der Dentallabor Just GmbH im erzgebirgischen Schwarzenberg, erschließt mit dem hochpräzisen Werkzeughaltersystem vollkommen neue Potenziale: Mit TRIBOS Polygonspannfuttern von SCHUNK kann er nun sogar die Lithium- Disilikat-Glaskeramik e.max auf seinem Highspeed Bearbeitungszentrum schleifen (Abb. 2).

  • Abb. 1: Beim Fräsen von Zirkon sorgt die TRIBOS Polygonspanntechnik von SCHUNK für maximale Präzision.
  • Abb. 2: Dank TRIBOS kann e.max nun sogar mit Schleifstiften fein bearbeitet werden.
  • Abb. 1: Beim Fräsen von Zirkon sorgt die TRIBOS Polygonspanntechnik von SCHUNK für maximale Präzision.
  • Abb. 2: Dank TRIBOS kann e.max nun sogar mit Schleifstiften fein bearbeitet werden.

Mit Warmschrumpfaufnahmen war dies nicht möglich. „Konventionelle Warmschrumpffutter sind schlichtweg nicht geeignet, um HSE Schäfte von diamantbestückten Schleifstiften zu schrumpfen“, so der Zahntechnikmeister. Und genau diese Schleifstifte seien nötig, um Glaskeramiken in Form zu bringen. „Mit TRIBOS lässt sich jetzt auch e.max umfassend maschinell bearbeiten, was langfristig sehr wirtschaftlich ist.“

Eine Maschine für alles

Vor rund einem Jahr hat Sören Just in ein Bearbeitungszentrum des Highspeed-Spezialisten Röders investiert und damit seine Fertigungskapazität deutlich erweitert. Eine zentrale Rolle spielten dabei die Spannmittel. Seit Einführung der TRIBOS Polygonspannfutter bearbeitet Just auf der RÖDERS HSC-Maschine nun alle relevanten Materialien außer Titan. Just zählt zu den wenigen Laboren in Deutschland, die auch Katana-Zirkon verarbeiten. Speziell dafür hat das Unternehmen ein Werkstückspannmittel entwickelt, in dem die rechteckigen Zirkon-Rohlinge exakt mittig gespannt und optimal bearbeitet werden können (Abb. 3 bis 5).

  • Abb. 3: Selbst Katana-Zirkon bearbeitet das Dentallabor Just auf der neuen Maschine.
  • Abb. 4: Selbst Katana-Zirkon bearbeitet das Dentallabor Just auf der neuen Maschine.
  • Abb. 3: Selbst Katana-Zirkon bearbeitet das Dentallabor Just auf der neuen Maschine.
  • Abb. 4: Selbst Katana-Zirkon bearbeitet das Dentallabor Just auf der neuen Maschine.

  • Abb. 5: NE-Metalle werden zum Teil bis auf eine Wandstärke von 0,3 mm zerspant.
  • Abb. 5: NE-Metalle werden zum Teil bis auf eine Wandstärke von 0,3 mm zerspant.

Hochpräzises Spannsystem

Das Geheimnis für die konstant hohe Rundlaufgenauigkeit der TRIBOS Polygonspanntechnik liegt im Spannprinzip: Das Werkzeughaltersystem hat statt einer runden eine polygonförmige Aufnahmebohrung für das Werkzeug (Abb. 6).

  • Abb. 6: Thorsten von Wirsing, CAD/CAM-Frästechniker beim Dentallabor Just, spannt die Werkzeuge in Sekun denschnelle.

  • Abb. 6: Thorsten von Wirsing, CAD/CAM-Frästechniker beim Dentallabor Just, spannt die Werkzeuge in Sekun denschnelle.

Mit einer Spannvorrichtung wird von außen ein definierter Druck beaufschlagt, der die Aufnahmebohrung innerhalb des dauerelastischen Bereichs zu einem Zylinder verformt. Dieser Vorgang bewegt sich unterhalb der Rp-0,2-%-Dehngrenze, sodass Gefügeänderungen im Stahl ausgeschlossen sind. In diesem Zustand kann das Werkzeug spielend leicht in den Halter gefügt werden. Anschließend wird der äußere Druck reduziert, der Innendurchmesser bewegt sich aufgrund seiner Materialelastizität in die ursprüngliche, polygonale Form zurück und das Werkzeug wird über die Eigenspannung des Stahls kraftschlüssig gespannt.

  • Abb. 7: Einfach und äußerst wirkungsvoll: Eine polygonal geformte Spannbohrung sorgt bei TRIBOS für sicheren und präzisen Halt.

  • Abb. 7: Einfach und äußerst wirkungsvoll: Eine polygonal geformte Spannbohrung sorgt bei TRIBOS für sicheren und präzisen Halt.
Das gilt selbst für kleinste Werkzeugdurchmesser ab 0,3 mm (Abb. 7). Mit einer Rundlauf- und Wiederholgenauigkeit < 0,003 mm bei einer Ausspannlänge von 2,5 x D und einer Wuchtgüte G 2.5 bei 25.000 min-1 erfüllen die Werkzeughalter höchste Anforderungen. Weil TRIBOS ohne bewegliche Teile arbeitet, ist das Spannsystem mechanisch unempfindlich. Es gewährleistet eine nahezu wartungs- und verschleißfreie Spannung. Dauertests zeigen, dass auch bei tausendfach wiederholten Spannvorgängen keinerlei Materialermüdung auftritt. Damit ist das System anderen Spanntechnologien, die mit der Zeit an Rundlaufgenauigkeit verlieren, deutlich überlegen.

Spezialist für Highspeed-Anwendungen

Entwickelt und patentiert wurde die TRIBOS Polygonspanntechnik vor über zehn Jahren von SCHUNK. Das baden-württembergische Familienunternehmen gilt weltweit als Kompetenzführer für Spanntechnik und Greifsysteme. Als in den 90er Jahre die Maschinenschnittstellen immer genauer wurden, die Leistung der Maschinen stetig zunahm und die Qualität der Werkzeuge stieg, war der Weg frei für immer komplexere Werkstücke. Das Ziel für die SCHUNK-Entwickler war deshalb klar definiert: ein schlanker, störkonturoptimierter Werkzeughalter, der selbst kleine Werkzeuge sicher und präzise spannt.

Mittlerweile wurde TRIBOS zu einer umfassenden Präzisionswerkzeughalterfamilie ausgebaut. Die HSCtauglichen Aufnahmen sind für alle Werkzeugschäfte in h6-Qualität geeignet und je nach Typ mit bis zu 205.000 min-1 getestet. Bis heute werden sie ausschließlich am SCHUNK-Stammsitz in Lauffen am Neckar gefertigt.

Einfach, schnell und präzise

  • Abb. 8: SCHUNK-Fachberater Michael Kraft (re.) im Gespräch mit Zahntechnikermeister Sören Just (li.). Beide sind von den Ergebnissen mit TRIBOS Polygonspannfuttern überzeugt.

  • Abb. 8: SCHUNK-Fachberater Michael Kraft (re.) im Gespräch mit Zahntechnikermeister Sören Just (li.). Beide sind von den Ergebnissen mit TRIBOS Polygonspannfuttern überzeugt.
„Das Spannsystem funktioniert einfach, schnell und präzise“, fasst Sören Just die Vorzüge von TRIBOS zusammen (Abb. 8). Auf seinem Bearbeitungszentrum Röders Tec RXD setzt er zwei Varianten der Aufnahme ein: TRIBOS-Mini für Werkzeuge mit Schaftdurchmesser 3 und 4 mm sowie TRIBOS-S für 6-mm-Schäfte. Die darin gespannten Kugelfräser und Schleistifte haben in der Regel Schneidendurchmessern zwischen 3 und 1 mm.

Mit 23 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern ist das Dentallabor Just ein Betrieb mittlerer Größe. Seinen Tätigkeitsschwerpunkt sieht Sören Just im qualitativ hochwertigen Zahnersatz zu fairen Preisen. Auf diese Weise behauptet er sich insbesondere auch gegenüber dem Wettbewerb aus Osteuropa.

Verständlich, dass dabei Präzision eine entscheidende Rolle spielt: „Je genauer die Krone, je besser der Rand abdichtet, desto langlebiger ist der Ersatz“, so der Zahntechnikermeister. Entscheidend sei die präzise Passgenauigkeit zum vorhandenen Zahnstumpf. So lasse sich vermeiden, dass Bakterien eindringen und den Zahn schädigen. Das hochpräzise Bearbeitungszentrum von Röders sorgt dafür, dass die Krone rings um den Stumpf extrem genau anliegt. Insbesondere an den filigranen Übergangsbereichen ist maximale Präzision gefragt. Dort beträgt die minimale Wandstärke bei Zirkon 0,6 mm, bei NE-Metallen gerade einmal 0,3 mm. Nach der maschinellen Fertigung der Gerüste werden die Teile anschließend von erfahrenen Zahntechnikern in handwerklicher Feinarbeit manuell verblendet (Abb. 9 u. 10).

  • Abb. 9: Trotz CAD/CAM-Lösung: Der Feinschliff und die Verblendung der Gerüste erfolgen weiterhin in Handarbeit.
  • Abb. 10: Die Anforderungen steigen: Auf dem Weg zum perfekten Zahnersatz spielen auch die Spannmittel eine wichtige Rolle.
  • Abb. 9: Trotz CAD/CAM-Lösung: Der Feinschliff und die Verblendung der Gerüste erfolgen weiterhin in Handarbeit.
  • Abb. 10: Die Anforderungen steigen: Auf dem Weg zum perfekten Zahnersatz spielen auch die Spannmittel eine wichtige Rolle.

Speziell abgedichtet

Speziell für den Einsatz auf Bearbeitungszentren von Röders bietet SCHUNK die TRIBOS Polygonspannfutter in einer verlängerten und komplett abgedichteten Version an. Eine Kegelgeometrie sorgt dabei für eine besonders schlanke Störkontur. Die ist auch nötig, um die bis zu 25 mm hohen Rohlinge umfassend dreidimensional zu bearbeiten. Zudem ermöglicht sie die präzise Längenvermessung direkt in der Maschine. Um zu verhindern, dass Späne oder Schleifstaub in die Aufnahme beziehungsweise in die Spindel eindringen, sind die Schlitze an der Vorderseite der Aufnahme vulkanisiert und die Kühlmittelöffnung an der Rückseite verharzt. Die abgedichteten Sonderaufnahmen gibt es für die Schnittstellen HSK-E 25 und HSK-E 40. 


WEITERE INFORMATIONEN

Carsten Bossert
Produktmanagement Werkzeughaltesysteme SCHUNK GmbH & Co. KG
Bahnhofstraße 106–134
74348 Lauffen/Neckar
Tel.: 07133 1032746
Fax: 07133 1032239
E-Mail: carsten.bossert@de.schunk.com
www.schunk.com