DE10307688B4

DE10307688B4 - Druckformgerät

Info

Publication number: DE10307688B4
Application number: DE2003107688
Authority: DE
Inventors: Christian Scheu
Original assignee: Scheu Dental GmbH
Current assignee: Scheu Dental GmbH
Priority date: 2003-02-21
Filing date: 2003-02-21
Publication date: 2005-06-16
Anticipated expiration: 2023-02-22
Also published as: DE10307688A1

Abstract

Druckformgerät zum Einsatz in der dentalen Tiefziehtechnik,
a) mit einer schwenkbaren Druckkammerhalbschale,
b) in der eine Tiefziehfolie (9) einspannbar ist, und
c) einem Heizstrahler (5) der zur Erhitzung der Tiefziehfolie (9) auf diese richtbar ist, wobei
d) der Heizstrahler (5) ein Quarzrohrstrahler (12) ist,
e) der einen Hochtemperatur-Heizdraht (13) enthält und
f) mit einer die kurzwellige Strahlung filternden Oberflächenbeschichtung versehen ist,
g) wobei zur Messung der Temperatur der Tiefziehfolie (9) ein Temperaturmeßfühler vorgesehen ist,
h) wobei die Temperatur der Tiefziehfolie (9) Regelgröße
i) und die Heizleistung des Heizstrahlers (5) Stellgröße
j) einer mikroprozessorgesteuerten Regelungseinrichtung sind,
k) in der die Soll-Temperatur der Tiefziehfolie (9) als eine Funktion der Zeit gespeichert ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Druckformgerät zum Einsatz in der dentalen Tiefziehtechnik, mit einer schwenkbaren Druckkammerhalbschale, in dem eine Tiefziehfolie einspannbar ist, und einem Heizstrahler, der zur Erhitzung der Tiefziehfolie auf diese richtbar ist.

Zur Herstellung von Dentalprodukten wie Prothesen, kieferorthopädischen Korrekturmitteln oder Kieferschutz-Vorrichtungen wird die Tiefziehtechnik angewendet. Dabei wird eine Folie oder Platte aus einem thermoplastischen Werkstoff erhitzt, über einen als Modell dienenden Positivabdruck des Kiefers positioniert und anschließend unter Druckeinwirkung in das Kiefermodell tief gezogen. Zur Durchführung dieses Verfahrens werden sogenannte Druckformgeräte verwendet.

Deren wesentlichen Bestandteile sind eine Druckkammerbasis, ein schwenkbarer Druckkammerdeckel, ein zumeist ebenfalls schwenkbarer Heizstrahler, sowie die erforderlichen Druckaggregate. Die thermoplastische Folie oder Platte wird in dem schwenkbaren Druckkammerdeckel eingespannt. Danach wird der Heizstrahler eingeschaltet. Sobald er seine Betriebstemperatur erreicht hat, wird dieser direkt auf die thermoplastische Folie gerichtet, so daß diese erhitzt wird. Sobald der Werkstoff die erforderliche Verarbeitungstemperatur erreicht hat, wird der Heizstrahler an die Seite geschwenkt und der Druckkammerdeckel samt der eingespannten Folie auf die Druckkammerbasis geschwenkt, auf die zuvor das Kiefermodell gelegt wurde. Die Druckkammerbasis und der Druckkammerdeckel bilden nun eine Druckkammer, in der die erhitzte Tiefziehfolie direkt über dem Kiefermodell positioniert ist.

Die Druckkammer wird nun mit Druck beaufschlagt. Durch diesen wird die Tiefziehfolie in das Kiefermodell tief gezogen. Der Druck in der Druckkammer wird anschließend wieder auf Atmosphärenniveau gesenkt; der Druckkammerdeckel geöffnet und das Dentalprodukt entnommen. Der Thermoplast muß abschließend noch von dem Kiefermodell abgeformt werden. Es existieren auch Druckformgeräte, die mit einem Unterdruck anstelle eines Überdruckes arbeiten.

Ein Druckformgerät der eingangs genannten Art ist beispielsweise aus der DE 195 11 064 A1 bekannt. Ähnliche Druckformgeräte sind in den Druckschriften DE 18 35 092 U und DE 32 14 043 A1 beschrieben. Bei den bekannten Druckformgeräten wird in der zuvor beschriebenen Weise die zu formende Tiefziehfolie vor dem Tiefziehvorgang mittels eines Heizstrahlers plastifiziert. Eine für den Tiefziehvorgang ausreichende Erweichung des thermoplastischen Materials der Tiefziehfolie tritt ein, wenn das Material auf eine Verarbeitungstemperatur von etwa 150°C erwärmt ist. Nach dem Plastifizierungsvorgang wird die Tiefziehfolie mittels einer geeigneten Druckkammer über ein Kiefermodell unter Erzeugung eines Über- oder Unterdrucks tief gezogen.

Bei den vorbekannten Druckformgeräten ist nachteilig, dass der Plastifizierungsvorgang mehr oder weniger unkontrolliert erfolgt, so dass die mit den Geräten erzielten Arbeitsergebnisse eine schwankende Qualität haben und schlecht reproduzierbar sind. Der Plastifizierungsvorgang wird visuell beobachtet, indem beispielsweise die Durchbiegung der in eine entsprechende Einspannvorrichtung eingespannten Tiefziehfolie während der fortschreitenden Erwärmung von den Benutzern der Geräte beobachtet wird. Alternativ kann mit einer fest vorgegebenen Plastifizierungs-Heizzeit des Heizstrahlers gearbeitet werden. Dabei ergibt sich allerdings der Nachteil, dass zur Erreichung einer gleich bleibenden Qualität der hergestellten Dentalprodukte die Keramik-Heizstrahler, die bei herkömmlichen Druckformgeräten zum Einsatz kommen, vor dem eigentlichen Plastifizierungsvorgang ausreichend lange auf- bzw. vorgeheizt werden müssen. Der Aufheizvorgang dauert mit 1,5 bis zu 15 min vergleichsweise lange: Hinzu kommt noch die eigentliche Plastifizierungs-Heizzeit, die je nach Qualität und Stärke der zu behandelnden Tiefziehfolie variiert. Die langen Aufheizzeiten bei den bekannten Druckformgeräten führen zu einem hohen Energieverbrauch und zu langen Arbeitszyklen, was sich letztendlich negativ auf die Kosten der hergestellten Dentalprodukte auswirkt.

Die DE 36 10 349 A1 beschreibt ein weiteres zahntechnisches Druckformgerät, bei dem der Plastifizierungsvorgang vollautomatisch überwacht wird. Hierzu dient eine komplexe elektromechanische Anordnung zur Vorstreckung der Tiefziehfolie, wobei in der Vakuumkammer der Vorrichtung eine optoelektronische Tasteinrichtung vorgesehen ist, die anspricht, wenn die Tiefziehfolie um ein vorgebbares Maß durchhängt.

Die DE 199 38 811 A1 betrifft das technische Gebiet der Herstellung von Glaskeramikteilen. Bei dem in dieser Druckschrift beschriebenen Verfahren kommen zur Erwärmung der zu verformenden Glaskeramikteile Halogen-IR-Quarzrohrstrahler zum Einsatz. Die eigentliche Verformung erfolgt dann im Wege des so genannten Vakuumsenkens. Die IR-Quarzrohrstrahler werden bei dem vorbekannten Verfahren eingesetzt, um die Glaskeramikteile auf Temperaturen im Bereich von 1050°C bis 1200°C und darüber zu erwärmen. Diese Temperaturen liegen deutlich oberhalb der Verarbeitungstemperaturen von auf dem Gebiet der Dentaltechnik zu verarbeitenden Thermoplasten.

Das Fachbuch "Taschenbuch der Elektrotechnik" von E. Philippow, Band 6, Carl Hanser Verlag, München, Wien, 1982, Seite 474 bis 483, befasst sich u. a. mit der Infrarotstrahlungserwärmung. In diesem Zusammenhang werden als Infrarot-Einzelstrahler auch Quarzrohrstrahler erwähnt, die aus einem innen beheizten und evakuierten Rohr aus Quarzglas mit einem darin angeordneten Wolframdraht bestehen können.

Vor dem Hintergrund des oben angeführten Standes der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Druckfomgerät bereitzustellen, bei dem die genannten Nachteile nicht auftreten und es soll die Zeitdauer der Arbeitszyklen gegenüber den vorbekannten Druckformgeräten signifikant verkürzt werden.

Diese Aufgabe löst die Erfindung durch ein Druckformgerät mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.

Ein derartig weitergebildetes Druckformgerät hat den Vorteil, daß der Heizstrahler nach Anschalten innerhalb kürzester Zeit die Verarbeitungstemperatur von Thermoplasten erreicht. Der Aufheizvorgang wird somit wesentlich verkürzt, wodurch Zeit und Energie eingespart wird. Die Oberflächenbeschichtung des Quarzrohres wirkt wie ein Filter, welches die für den Menschen unangenehme und schädliche kurzwellige Strahlung aus dem Spektrum nimmt. Kerngedankte der Erfindung ist es, bei einem Druckformgerät die Heizleistung des Heizstrahlers zeitabhängig zu steuern, und zwar derart, dass eine für die jeweils zu bearbeitende Tiefziehfolie gespeicherte "ideale" Aufheizkurve durchfahren wird. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass der Plastifizierungsvorgang gleich bleibend und reproduzierbar erfolgt, wobei mit hoher Präzision sichergestellt ist, dass die erforderliche Erweichungstemperatur des thermoplastischen Materials der Tiefziehfolie in kürzester Zeit erreicht wird. Möglich wird dies dadurch, dass gemäß der Erfindung die Temperatur der Tiefziehfolie kontinuierlich gemessen wird und einer mikroprozessorgesteuerten Regelungseinrichtung als Regelgröße zugeführt wird. Dementsprechend steuert die Regelungseinrichtung die Heizleistung des Heizstrahlers.

Voraussetzung für das Funktionieren des zuvor skizzierten Prinzips beim Plastifizierungsvorgang der Tiefziehfolie ist es wiederum, dass der verwendete Heizstrahler ausreichend schnell anspricht und ohne zeitliche Verzögerung auf die Regelung reagiert. Diese Voraussetzungen werden gemäß der Erfindung durch den Einsatz des Quarzrohrstrahlers mit darin enthaltenem Hochtemperatur-Heizdraht erfüllt.

Durch die Regelungseinrichtung des erfindungsgemäßen Druckformgerätes wird aber insbesondere auch der Dentallaborant erheblich entlastet. Er muss lediglich die gewünschte Verarbeitungstemperatur des Thermoplasten einstellen und abwarten, bis die Regelungseinrichtung diese Temperatur eingeregelt hat.

Als Oberflächenbeschichtung für den Quarzrohrstrahler eignet sich besonders eine Rubinierung. Diese Art einer Glasbeschichtung läßt vornehmlich infrarote Strahlung passieren, die vom menschlichen Auge kaum wahrgenommen wird, jedoch die notwendige Wärmeenergie zur Erhitzung des Dentalwerkstoffs transportiert.

Als Werkstoff für den Hochtemperatur-Heizdraht eignet sich aufgrund seiner extremen Temperaturfestigkeit Wolfram.

Das Quarzglasrohr sollte im wesentlichen Omega-förmig gebogen sein. Auf diese Weise wird die Strahlungsquelle der Form des Kiefermodells angenähert. Dies führt dazu, daß die Tiefziehfolie besonders intensiv in den Bereichen erhitzt wird, die beim späteren Tiefziehvorgang eine starke Umformung erfahren.

Zum Stellen der Heizleistung des Heizstrahlers eignet sich besonders eine Phasenanschnittsteuerung. Alternativ hierzu kann eine Phasenabschnittsteuerung verwendet werden.

Eine mögliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Druckformgeräts soll anhand der Zeichnung dargestellt werden. Es zeigt
1: im Druckformgerät in Heiz-Position;
2: im Druckformgerät mit geschlossener Druckkammer und
3: einen Heizstrahler.
Das Druckformgerät ist in seiner Gesamtheit mit 0 bezeichnet. Es besteht aus einem Korpus 1, in dem die Druckkammerbasis 2 integriert ist. Auf dieser Druckkammerbasis findet das Kiefermodell 3 seinen Platz. Am Korpus 1 ist ein Druckkammerdeckel 4 schwenkbar befestigt. Ebenfalls am Korpus 1 schwenkbar befestigt ist ein Heizstrahler 5, der von einem Gehäuse 6 und einem Gitter 7 geschützt wird. Der Druckkammerdeckel 4 ist mit einer Einspannvorrichtung 8 versehen, in der eine Tiefziehfolie 9 oder eine Tiefziehplatte eingespannt wird. Am Korpus 1 befindet sich außerdem ein Bedienpaneel 10 und ein Ventilhebel 11, mit dem der Druckauf- oder Abbau gesteuert wird. Ein ebenfalls vorhandener Temperaturmeßfühler ist in den Figuren nicht dargestellt. Hierfür eignet sich beispielsweise ein kleinvolumiges Thermoelement, welches an dem Gitter 6 befestigt werden könnte. Eine Regelungseinrichtung ist ebenfalls vorhanden, aber nicht dargestellt. Sie besteht aus elektronischen Bauteilen, deren Gestalt unerheblich ist.
Zum Aufheizen der Tiefziehfolie 9 wird der Heizstrahler 5, wie in 1 dargestellt, auf die Tiefziehfolie 9 gerichtet und eingeschaltet. Der Temperaturmeßfühler mißt kontinuierlich die gegenwärtige Temperatur im Bereich der Tiefziehfolie. Diese Meßwerte werden von der Regelungseinrichtung verwendet, um die Leistung des Heizstrahlers 3 zu regeln. Das Stellen der Heizleistung erfolgt dergestalt, dass der den Heizstrahler 5 durchfließende Strom mittels einer Phasenanschnittsteuerung gesteuert wird. Zum Aufbau der Regelungseinrichtung hält die Industrie eine Vielzahl von Standardbauteilen bereit, die jeder Regelungstechniker zusammenstellen kann. Besonders geeignet ist eine Mikroprozessor basierende Regelungseinrichtung, in der ohne weiteres die individuellen Heizkurven der unterschiedlichen Thermoplasten abgelegt werden können.
In 2 wurde der Heizstrahler 5 nach Erreichen der Verarbeitungstemperatur des Werkstoffes von dem Druckkammerdeckel 4 entfernt und dieser zusammen mit der erhitzten Tiefziehfolie 9 auf das Kiefermodell 3 geschwenkt. Druckkammerdeckel 4 und Druckkammerbasis 2 bilden nunmehr eine Druckkammer, in der die Tiefziehfolie 9 über dem Kiefermodell 3 positioniert ist. Zum Durchführen des Tiefzieh-Vorgangs wird die Druckkammer mit Druck beaufschlagt, unter dem die Tiefziehfolie 9 in das Kiefermodell 3 tief gezogen wird.
In 3 wird der Heizstrahler 5 im Detail gezeigt. Er besteht aus einem evakuierten Quarzglasrohr 12, welches einen Hochtemperatur-Heizdraht 13 aus Wolfram enthält. Das Quarzglasrohr 12 ist Omega-förmig gebogen und hat in etwa einen Durchmesser von 85 mm. Das Quarzglasrohr 12 ist rubiniert. Diese Oberflächenbeschichtung wirkt als Filter.

Claims

Druckformgerät zum Einsatz in der dentalen Tiefziehtechnik, a) mit einer schwenkbaren Druckkammerhalbschale, b) in der eine Tiefziehfolie (9) einspannbar ist, und c) einem Heizstrahler (5) der zur Erhitzung der Tiefziehfolie (9) auf diese richtbar ist, wobei d) der Heizstrahler (5) ein Quarzrohrstrahler (12) ist, e) der einen Hochtemperatur-Heizdraht (13) enthält und f) mit einer die kurzwellige Strahlung filternden Oberflächenbeschichtung versehen ist, g) wobei zur Messung der Temperatur der Tiefziehfolie (9) ein Temperaturmeßfühler vorgesehen ist, h) wobei die Temperatur der Tiefziehfolie (9) Regelgröße i) und die Heizleistung des Heizstrahlers (5) Stellgröße j) einer mikroprozessorgesteuerten Regelungseinrichtung sind, k) in der die Soll-Temperatur der Tiefziehfolie (9) als eine Funktion der Zeit gespeichert ist.
Druckformgerät nach Anspruch 1, wobei die Oberflächenbeschichtung eine Rubinierung ist.
Druckformgerät nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Hochtemperatur-Heizdraht (13) aus Wolfram besteht.
Druckformgerät nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei der Quarzrohrstrahler (12) im Wesentlichen Omega-förmig gebogen ist.
Druckformgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Phasenan- oder -abschnittsteuerung zum Stellen der Heizleistung des Heizstrahlers (5).