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Die Erfindung bezieht sich auf ein Dentalinstrument mit einem mit Schneiden versehenen Kopf, welcher an einem Schaft befestigt ist.
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Dentalinstrumente der genannten Art können beispielsweise in Form von Fräsern oder Bohrern ausgebildet sein. Ein typischer Anwendungsfall sind Rosenbohrer, welche insbesondere verwendet werden, um kariöses Dentin abzutragen.
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Bei der Behandlung eines Patienten, insbesondere bei der Exkavation im Rahmen einer Kavitätenpräparation, ist es erforderlich, Reibungsflächen zu vermeiden, um thermischen Schäden vorzubeugen. Dies ist insbesondere dann von großer Wichtigkeit, wenn der Zahnarzt in der Nähe der Pulpa arbeitet.
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Ein weiterer Aspekt derartiger rotierender Instrumente liegt darin, dass es je nach Ausführung und Einsatzbedingungen bei den aus dem Stand der Technik bekannten Instrumenten zu unterschiedlichsten Vibrationen kommt. Die Frequenz der Vibrationen ist dabei abhängig von der Anzahl der Schneiden oder Schleifspitzen am Umfang, die jeweils in Eingriff gelangen. Bei einer Drehzahl von beispielsweise 2.500 min-1, bei der derartige Instrumente üblicherweise zum Einsatz kommen, können sowohl der Patient, als auch der Zahnarzt, diese Vibrationen als unangenehm und störend empfinden.
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Die Vibrationen entstehen durch eine Abfolge von schneidenden Eingriffen der einzelnen Schneiden und nachfolgenden Bereichen, in denen kein schneidender Einsatz stattfindet.
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Die
WO 2011/023381 A1 offenbart einen chirurgischen Bohrer, welcher mit einem im Wesentlichen kugelförmigen Kopf versehen ist. Dieser weist um den Umfang verteilt zwei Schneiden auf, an welche sich jeweils eine sich um den Umfang erstreckende, durch die Schneiden unterbrochene Abstützwulst anschließt.
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Die
DE 10 2012 100 508 A1 zeigt ein Fräswerkzeug, mit welchem in einem Zahnlabor Zahnprothesenkörper aus Kunststoff gefertigt werden können. Es liegt somit kein Dentalwerkzeug vor. Um den Umfang verteilt zeigt das Fräswerkzeug eine Vielzahl von Schneiden, zwischen diesen ist kein Abstützelement ausgebildet.
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Die
DE 1255 857 B offenbart einen Fräser für zahnärztliche und zahntechnische Zwecke, bei welchem zwischen den Schneiden Einschnitte vorgesehen sind. Diese dienen nicht zur Abstützung, sondern zur Abfuhr von entferntem Material.
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Die
DE 198 00 324 A1 zeigt ein Dentalinstrument, bei welchem die Schneiden einen Freiwinkel von 0° aufweisen. Abstützelemente sind keine vorgesehen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Dentalinstrument der eingangs genannten Art zu schaffen, welches bei einfachem Aufbau und einfacher, kostengünstiger Herstellbarkeit eine gute Abtragsleistung sowie einen vibrationsarmen oder vibrationsfreien Einsatz ermöglicht.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmalskombination des Anspruchs 1 gelöst, die Unteransprüche zeigen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
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Das erfindungsgemäße Dentalinstrument weist somit in Schneidrichtung hinter der Schneide, an diese anschließend, mehrere Abstützelemente auf. Von Vorteil ist es, wenn das Abstützelement radial auf Höhe der Schneide liegt oder in einem definierten radialen Abstand darunter. Durch den vorgegebene Abstand, der zwischen 0,01 und 0,3 mm liegen kann, kann gezielt die Abtragsleistung, bzw. die Eindringtiefe des Instruments gesteuert werden und somit die Vibration direkt beeinflußt werden.
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Durch diese Abstützelemente wird verhindert, dass sich bei Rotation des Kopfes eine Relativbewegung zwischen dem Kopf und der zu bearbeitenden Oberfläche ergibt, wenn die Schneide längs der Oberfläche bewegt wird und ihren Schnittvorgang durch Rotation des Kopfes beendet. Die Abstützelemente, welche sich in Form einer sich in Umfangsrichtung und somit rechtwinklig zur Schneide oder in einem Winkel zur Umfangsrichtung bzw. zur Schneide erstrecken, führen somit zu einer Abstützung des Kopfes gegen die zu bearbeitende Oberfläche.
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Die Vibrationen bei derartigen Dentalinstrumenten treten bevorzugt dadurch auf, dass sich die Schneide in Anlage an einem festen Material, beispielsweise gesundem Dentin, befindet. Krankes Dentin ist relativ weich und kann problemlos abgetragen werden. Bei hartem, gesundem Dentin liegt die Schneide während des Schneidvorgangs gegen die zu bearbeitende Oberfläche an. Bei einer Drehung des Instruments verlässt die Schneide diesen Bereich, wodurch der direkte Kontakt zur Schneide entfällt. In dem nachfolgenden Schneidenzwischenraum weist das Dentalinstrument üblicherweise einen geringeren Durchmesser auf. Hierdurch würde das Dentalinstrument sich der zu bearbeitenden Oberfläche annähern und diese gegebenenfalls berühren, bevor die nächste Schneide das Dentalinstrument wieder etwas abhebt und in Kontakt mit der zu bearbeitenden Oberfläche gelangt. Diese schwingende Bewegung, deren Frequenz mit zunehmender Drehzahl höher wird, erzeugt gemäß dem Stand der Technik die unerwünschten Vibrationen. Hier schafft die erfindungsgemäße Konstruktion eine Abhilfe, indem zwischen benachbarten Schneiden in dem Schneidenzwischenraum mehrere Abstützungselemente angeordnet sind. Diese gelangen in Kontakt mit der zu bearbeitenden Oberfläche, so dass keine Relativbewegungen zwischen dem Kopf des Dentalinstruments und der zu bearbeitenden Oberfläche auftreten. Als Folge hieraus ergibt sich ein vibrationsfreier oder vibrationsarmer Lauf des Dentalinstruments.
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Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass längs der gesamten Länge der Schneide mehrere Abstützelemente angeordnet sind. Somit führt die zumindest eine Schneide wirksam über den gesamten Umfang des Kopfes bzw. wird über ihre gesamte zur Verfügung stehende Wirklänge abgestützt.
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Um einen vibrationsfreien Lauf zu gewährleisten, weisen die Abstützelemente angrenzend an die Schneide einen gleichen Radius wie die Schneide auf. Durch die Verwendung einer Vielzahl von rippenartigen Abstützelementen wird somit die wirksame Anlagefläche des Kopfes an der zu bearbeitenden Oberfläche minimiert, gleichwohl erfolgt eine zuverlässige Abstützung des Kopfes.
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Die erfindungsgemäße Ausgestaltung ermöglicht es, zwei oder mehrere Schneiden am Kopf vorzusehen. So ist es möglich, ein Dentalinstrument mit zwei, drei, vier, sechs oder acht Schneiden auszubilden. Besonders günstig ist es dabei, wenn im stirnseitigen Bereich des Kopfes zumindest eine, bevorzugterweise zwei, Schneiden vorgesehen sind, die somit auch eine axiale Schneidbewegung des Dentalinstruments ermöglichen.
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Durch die, wie erwähnt, geringe Anlagefläche, welche sich durch die als Rippen ausgebildeten Abstützelemente ergeben, entsteht bei dem erfindungsgemäßen Dentalinstrument nur eine sehr geringe Reibungswärme, welche nicht zu thermischen Schäden am Zahn führen kann.
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Das erfindungsgemäße Dentalinstrument ist bevorzugterweise mittels eines additiven Verfahrens hergestellt, welches auf einer schichtweisen Bauteilherstellung beruht. Es können zahlreiche Metalllegierungen, Kunststoffe und Keramiken direkt aus CAD-Daten zu komplexen, kundenindividuellen Bauteilen verarbeitet werden. So können aus einem formlosen Ausgangsmaterial (z.B. Pulver) beispielsweise durch den Strahlenschmelz- bzw. Sinterprozess aufgrund hochenergetischer Strahlquellen (Laser- oder Elektronenstrahl) oder durch Polymerisation mittels eines chemischen Binders geometrisch definierte Festkörper hergestellt werden. Auf diese Weise lassen sich funktional einsetzbare Werkzeuge und Bauteile in kurzer Zeit herstellen. Weiterhin kann das erfindungsgemäße Dentalinstrument durch ein Pulver-Spritzgussverfahren, ein Metallpulver-Spritzgussverfahren oder ein Keramikpulver-Spritzgussverfahren (PIM, MIM, CIM) hergestellt werden.
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Alternativ hierzu ist es auch möglich, ein abtragendes Verfahren, insbesondere ein Laser-Abtragsverfahren, zu verwenden. Auch kombinierte Verfahren sind möglich. So ist es beispielsweise möglich, das Instrument mittels eines additiven Verfahrens herzustellen, beispielsweise auch mit einem hohlen Kopf zur Gewichts- und/oder Vibrationsreduzierung, und nachfolgend die Schneiden mittels eines abtragenden Lasers zu schärfen und zu kalibrieren. Dabei kann auch eine Kalibrierung der rippenartigen Abstützelemente erfolgen.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Dabei zeigt:
- 1 eine vereinfachte Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Dentalinstruments,
- 2 eine perspektivische Teilansicht des Kopfes des Dentalinstruments,
- 3 eine stirnseitige Ansicht auf das erfindungsgemäße Dentalinstrument,
- 4 und 5 perspektivische Teilansichten der Schneide und der Abstützelemente, und
- 6 eine Radialschnittansicht durch den Kopf.
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Die 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Dentalinstruments. Dieses umfasst einen Schaft 4 mit einem daran anschließenden Hals 5 sowie einem Einspannbereich 6. Der Einspannbereich 6 ist gemäß dem Stand der Technik ausgebildet und braucht deshalb an dieser Stelle nicht im Detail beschrieben werden.
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An den Hals 5 schließt sich ein Kopf 1 an, welcher im Wesentlichen kugelförmig ausgebildet ist und eine Art Rosenbohrer bildet. Um den Kopf erstrecken sich zwei Schneiden 2, welche im stirnseitigen Bereich des Kopfes mit geringfügigem Versatz gegeneinander treffen, so dass sich eine Querschneide ergibt und das Dentalinstrument auch in axialer Richtung wirksam schneiden kann.
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Wie sich aus den Darstellungen ergibt, ist die Schneide in Form eines Schneidenstegs ausgebildet, welcher sich in axialer Richtung um den Kopf 1 erstreckt. Die Vorderkante des Schneidenstegs 7 bildet somit die Schneide 2. Diese kann, wie in 6 dargestellt, einen Keilwinkel von 90° aufweisen. Es ist jedoch auch möglich, einen positiven oder einen negativen Spanwinkel vorzusehen. Dabei kann insbesondere ein Freiwinkel vorgesehen sein, welcher sich in Umfangsrichtung des Schneidenstegs 7 erstreckt.
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Anschließend an die Schneide 2 bzw. den Schneidensteg 7 sind eine Vielzahl von rippenartigen Abstützelementen 3 vorgesehen, welche sich bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel im Wesentlichen in Umfangsrichtung des Kopfes (Radialschnittebene) erstrecken. In Umfangsrichtung vor der Schneide 2 ist ein Spanraum 8 vorgesehen.
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Der Bereich zwischen den einzelnen Abstützelementen 3 kann abgerundet sein, so wie dies beispielsweise in den 2 und 5 besonders deutlich dargestellt ist.
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Es ergibt sich somit, dass sich die Abstützelemente 3, ausgehend von der Schneide 2, in Umfangsrichtung erstrecken, so dass bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel kein Freiwinkel vorgesehen ist. Durch die geringe Gesamtfläche der Abstützelemente 3 ergibt sich jedoch eine geringe Reibung, welche zu einer geringen Reibungswärme-Entwicklung führt.
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Der restliche Teil des in den Ausführungsbeispielen gezeigten Kopfes 1 ist kugelförmig ausgebildet. Es versteht sich, dass die Abstützelemente 3 auch ohne eine Stufe an ihrem in Drehrichtung hinteren Endbereich in die Wandung des Kopfes 1 auslaufen können. Die radiale Höhe der Stufe kann zwischen 0,01 mm und 0,3 mm betragen. Eine derartige Stufe kann sowohl die Abtragsleistung bzw. die Erfindungstiefe, als auch die Vibrationen, beeinflussen.
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Das Ausführungsbeispiel zeigt zwei Schneiden, so wie sich dies aus der stirnseitigen Ansicht der 3 ergibt. Die Drehrichtung im Gegenuhrzeigersinn ist durch einen Pfeil dargestellt. Erfindungsgemäß können jedoch auch mehrere Schneiden am Umfang zum Einsatz kommen, beispielsweise zwei, drei, vier, sechs oder acht Schneiden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kopf
- 2
- Schneide
- 3
- Abstützungselement
- 4
- Schaft
- 5
- Hals
- 6
- Einspannbereich
- 7
- Schneidensteg
- 8
- Spanraum