DE60130139T2

DE60130139T2 - Zahnärztliche fräsrohlingsanordnung sowie verfahren zu deren herstellung

Info

Publication number: DE60130139T2
Application number: DE60130139T
Authority: DE
Inventors: Darin J. Saint Paul MEYERTHOLEN; Robert M. Saint Paul BIEGLER; Ryan B. Saint Paul QUAST; Dean K. Saint Paul REIDT; John R. Saint Paul CHENEY
Original assignee: 3M Innovative Properties Co
Current assignee: 3M Innovative Properties Co
Priority date: 2000-12-18
Filing date: 2001-04-20
Publication date: 2008-05-15
Anticipated expiration: 2021-04-21
Also published as: EP1343431B1; US20040067383A1; JP2004516066A; JP4369119B2; US6669875B2; WO2002049531A1; DE60130139D1; ATE370707T1; AU2001253717A1; EP1343431A1; US20020074675A1; US7214435B2; EP1343431B9

Description

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
1. Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung betrifft weitgehend eine Fräsrohlingsanordnung, welche auf dem Gebiet der Zahnmedizin verwendet wird, um ein Inlay, ein Onlay, eine Zahnkrone, ein Veneer, eine Überkronung, eine Brücke, ein Brückengerüst, ein Implantat, einen Implantatpfeiler oder einen anderen Zahnersatz oder Zahnersatzbestandteil herzustellen. Genauer gesagt ist die vorliegende Erfindung auf eine Fräsrohlingsanordnung ausgerichtet, welche besonders dafür angepasst ist, bei computergestützten Entwurfs- und Bearbeitungsvorgängen verwendet zu werden, um einen Zahnersatz herzustellen. Die vorliegende Erfindung ist ebenfalls auf ein Verfahren zur Herstellung einer Zahnfräsrohlingsanordnung ausgerichtet.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Es ist eine Vielzahl von zahnärztlichen Verfahren zum Ersetzen oder Reparieren von beschädigten, geschwächten oder fehlenden Zahnstrukturen bekannt. Ein Zahnersatz zum Beispiel, der für gewöhnlich als eine Füllung bekannt ist, wird häufig dazu verwendet, Hohlräume in Zähnen auszufüllen, welche durch Zahnfäule oder Karies verursacht wurden. Etwas größere Prothesen, welche ebenfalls zum Ausfüllen von Hohlräumen verwendet werden, sind als Inlays und Onlays bekannt. Füllungen, Inlays und Onlays können auch dazu verwendet werden, die Form von Zähnen wiederherzustellen, die abgeplatzt oder zerbrochen sind.
Andere Arten von Zahnersatz sind Brücken, Vollkronen und Teilkronen. Typischerweise sind diese Prothesen viel größer als Füllungen und daher in der Mundhöhle häufig sichtbarer. Voll- und Teilkronen können durch Restanteile der ursprünglichen Zahnstruktur und/oder durch eine Stütze getragen werden, welche sich in den Knochenbereich des Kiefers erstreckt. Brücken andererseits sind Strukturen, welche mit angrenzenden Zahnstrukturen verbunden sind, und stellen einen künstlichen Zahn oder eine künstliche Zahnkrone dar, um die entsprechende fehlende Struktur zu ersetzen.
In der Vergangenheit bestanden Füllungen und einige Inlays und Onlays häufig aus einer silberfarbenen Metalllegierung, bekannt als Amalgam, aufgrund ihrer relativ langen Haltbarkeit und den relativ geringen Kosten. Ein weiterer Vorteil von Amalgam ist es, dass es einem Zahnarzt ermöglicht, den Zahnersatz während einer einzigen Sitzung mit dem Patienten anzupassen und herzustellen. Unglücklicherweise wird Amalgam nicht als ästhetisch erachtet, da seine silberne Farbe stark von dem Aussehen von natürlichen Zähnen in der Mundhöhle abweicht.
Ein anderes Material, welches für Zahnprothesen und besonders für größere Inlays und Füllungen verwendet wird, ist Gold. Wie Amalgam bildet die Farbe des Goldes jedoch einen starken Kontrast zu dem Aussehen von den natürlichen Zähnen und ist in der Mundhöhle sehr sichtbar. Außerdem ist Gold im Vergleich zu anderen Zahnmaterialien relativ teuer.
Folglich wenden sich viele Zahnärzte häufiger keramischen oder polymerkeramischen Verbundwerkstoffen zu, um sie für die Herstellung von Zahnprothesen zu verwenden. Zahnkeramische Materialien und zahnpolymerkeramische Verbundwerkstoffe können ein Aussehen liefern, welches dem Aussehen von natürlichen Zähnen genau entspricht. Solche Materialien sind auch in verschiedenen Farbschattierungen erhältlich, damit der Zahnarzt eine Farbe auswählen kann, welche der Farbe der abgrenzenden Zahnstruktur genau entspricht.
Zahnpolymerkeramische Verbundwerkstoffe für die Verwendung als Zahnfüllungen sind von verschiedenen Herstellern in pastenartiger Form erhältlich. Solche Materialien werden häufig in Kapseln geliefert, welche freisetzbar in einem Behälter eines tragbaren Verteilers erhalten werden. Der Verteiler weist typischerweise einen Hebel auf, welcher beim Drücken eine Menge des Materials aus der Kapsel und unmittelbar auf die Zahnstruktur herauspresst. Das Material umfasst einen Polymerisationsinitiator, welcher dazu dient, das Material auszuhärten, sobald es auf der Zahnstruktur platziert und durch den Zahnarzt geformt wurde, um einer natürlichen Zahnstruktur zu ähneln.
Eine Vielzahl von Techniken kann angewendet werden, um das Formen der nicht ausgehärteten Füllungspaste zu einer gewünschten Gestalt zu unterstützen, sobald die Paste auf der Zahnstruktur des Patienten verteilt wurde. Falls das Material zum Beispiel dazu verwendet wird, einen relativ kleinen Hohlraum auszufüllen, kann das Material unmittelbar in den Hohlraum gegeben und dann von Hand geformt werden. Ein Handwerkzeug wie zum Beispiel ein Zahnstopfer wird dazu verwendet, das Einfügen des Materials in den Hohlraum zu unterstützen und die äußere Oberfläche der Paste mit angrenzenden äußeren Teilen des Zahns des Patienten zu verbinden. Ein weiteres Beispiel: Falls ein Teil von einer oder mehreren Seiten eines Zahns wiederhergestellt werden soll, kann sich der Zahnarzt dafür entscheiden, ein Matrixband oder ein Gliedermatrixband neben der Zahnstruktur zu verwenden, um das Festhalten des Materials an der Stelle zu unterstützen, während es aushärtet. Das Matrixband oder Gliedermatrixband dient als eine Schalung, ähnlich einer Schalung, die im Betonbau verwendet wird, um das Festhalten des Materials an der Stelle zu unterstützen und ebenfalls das Definieren einer äußeren Oberfläche des Verbundwerkstoffes zu unterstützen, während er aushärtet.
Größere Prothesen werden jedoch häufig außerhalb der Mundhöhle hergestellt und dann in der Mundhöhle des Patienten platziert, sobald sie fertig sind. Für diese Arten von Zahnersatz wird häufig ein Abdruck der Zahnstruktur des betroffenen Patienten und der angrenzenden Bereiche des Zahnfleisches angefertigt, indem ein elastomeres Abdruckmaterial verwendet wird, welches ein negatives materielles Abbild der Zahnstruktur und des Zahnfleischbereichs liefert. Als Nächstes wird ein positives Modell hergestellt, indem eine Menge Gips in den Abdruck gegossen wird und der Gips getrocknet wird. Das resultierende Gips- oder „Stein"-Modell wird dann im Labor dazu verwendet, eine Prothese herzustellen, welche schließlich in die Mundhöhle des Patienten übertragen wird.
Das Laborverfahren zur Herstellung der Prothese kann in Abhängigkeit von der Art der Prothese, die gebraucht wird, ein wenig kompliziert sein. In einem Verfahren zum Beispiel wird ein Wachsabdruck der gewünschten Krone auf dem Steinmodell aufgebaut. Der Wachsabdruck wird dann in eine hitzebeständige Einbettmasse eingelassen und gebrannt, um ein weiteres negatives materielles Abbild der betroffenen Mundstruktur zu erstellen. Porzellan wird dann unter Druck und Hitze in die Einbettmasse gepresst, um die Zahnkrone herzustellen.
Es treten jedoch eine Reihe von Nachteilen auf, wenn das zuvor genannte Verfahren durchgeführt wird, um eine Zahnkrone herzustellen. In solch einem Verfahren kommt der Patient typischerweise zweimal in die Praxis des Zahnarztes: Ein erstes Mal, um das Anfertigen eines Abdrucks zu ermöglichen, und ein zweites Mal einige Tage später, nachdem das Steinmodell erstellt worden ist und die Zahnkrone in dem Zahnlabor hergestellt worden ist. Falls die fertige Zahnkrone in das Labor zurückgeschickt werden muss, weil ihre Form, ihr Sitz oder ihr Aussehen nicht befriedigend sind, ist es dann außerdem häufig erforderlich, dass der Patient für einen dritten Besuch in die Zahnarztpraxis zurückkommen muss. In vielen Zahnarztpraxen wird die Zahnkrone nicht in einem Labor hergestellt, welches Teil der Praxis ist, sondern stattdessen wird die Zahnkrone in ein Zentrallabor in einen anderen Teil der Stadt oder der Region geschickt.
Des Weiteren ist die Herstellung von maßgefertigten Zahnkronen und anderen Prothesen von Hand aus Steinmodellen eine Kunst, die ein hohes Niveau an Qualifikation und handwerklichem Können sowie intensives Arbeiten erfordert. Außerdem sind Prothesen, welche in den vorderen Bereichen der Mundhöhle des Patienten platziert werden, häufig sehr sichtbar. Es wird weitgehend als schwierig erachtet, eine Porzellanprothese herzustellen, welche exakt der Durchscheinbarkeit und Farbe von natürlichen Zähnen entspricht.
In letzter Zeit ist ein erhöhtes Interesse auf die Verwendung von computerautomatisierten Maschinen zur Herstellung von Zahnersatz gerichtet worden, welche viel weniger Arbeit als frühere Verfahren bedeuten, beispielsweise das zuvor beschriebene Verfahren zur Herstellung einer Zahnkrone. Es sind zum Beispiel mehrere Systeme für das Sammeln einer Reihe von elektronischen Daten bekannt, welche für die betroffene Zahnstruktur des Patienten repräsentativ sind. Die Daten werden dann von einer automatisierten mechanischen Fräsmaschine (beispielsweise einer computergestützten Fräsmaschine) dazu verwendet, eine Prothese herzustellen, welche der Form einer natürlichen Zahnstruktur entspricht, wenn sie fertig ist.
Beispiele für computergestützte Fräsmaschinen, welche auf dem Gebiet der Zahnmedizin verwendet werden, sind die CEREC 2^TM- und CEREC 3^TM-Maschinen, welche von Sirona Dental Systems aus Bensheim, Deutschland, erhältlich sind, die DICEM^TM-Maschine von Dentronix, die VITA CELAY^TM-Maschine von der Vita Zahn Fabrik aus Bad Sä ckingen, Deutschland, die PRO-CAM^TM-Maschine von CadCam Ventures aus Dallas, Texas, und die PROCERA ALL CERAM^TM-Maschine von Nobel Biocare USA aus Westmont, Illinois. Die US-Patentschriften Nr. 4,837,732 , 4,776,704 und 4,575,805 , sowie die PCT-Patentanmeldung Nr. WO 96/37 163 beschreiben ebenfalls Systeme zur Herstellung von Zahnprothesen unter der Verwendung von computergestützten Fräsmaschinen.
Die Herstellung einer Zahnprothese unter Verwendung eines computergestützten Bearbeitungssystems umfasst typischerweise die Verwendung eines „Fräsrohlings", einem Materialblock, aus dem die Prothese herausgeschnitten wird. Zahnfräsblöcke bestehen häufig aus einem keramischen Material. Handelsübliche Zahnfräsblöcke sind VITA CELAY^TM-Porzellanrohlinge von der Vita Zahn Fabrik, VITA NCERAM^TM-Keramikrohlinge von der Vita Zahn Fabrik, MACOR^TM-Glimmerkeramikrohlinge von Corning und DICOR^TM-Glimmerkeramikrohlinge von Dentsply. Ein Zahnfräsrohling, welcher aus einem Keramikquarzmaterial besteht, wird in der US-Patentschrift Nr. 4,615,678 beschrieben. Ein verbesserter keramischer Zahnfräsrohling wird in der PCT-Parallelanmeldung des Anmelders unter dem Titel „CERAMIC DENTAL MILL BLANKS" beschrieben, PCT US 00/19887, eingereicht am 26. August 1999 und veröffentlicht mit der Nummer WO 01/13862 .
Zahnfräsrohlinge können ebenfalls aus harzartigen Materialien bestehen. Ein Beispiel für einen Zahnfräsrohling aus einem Polymer-Harz und einem Füllstoff wird in der PCT-Parallelanmeldung des Anmelders unter dem Titel „DENTAL MILL BLANKS" beschrieben, PCT US 99/10966, eingereicht am 8. Januar 1999 und veröffentlicht mit der Nummer WO 00/40206 . Zahnfräsrohlinge aus solch einem Material verfügen im Verhältnis zu den zuvor bekannten Zahnfräsrohlingen über außergewöhnliche Fräseigenschaften wie Härte und Schneidmerkmale.
Viele handelsübliche Zahnfräsrohlinge bestehen aus einer zweiteiligen Konstruktion, welche einen Haltestumpfabschnitt und einen Fräsrohlingsabschnitt umfasst. Der Halteabschnitt ist zylindrisch und derart angepasst, dass er in eine Hülse oder ein Jacobs-Spannfutter einer Fräsmaschine passt. Häufig besteht der Halteabschnitt aus Metall, da der Halteabschnitt schließlich von dem Fräsabschnitt getrennt wird und nicht Teil der fertigen Prothese ist. Der Halteabschnitt besteht typischerweise aus einem relativ weichen metallischen Material wie einer Aluminiumlegierung, welche in genauen Toleranzen leicht zu bearbeiten ist.
Der Fräsabschnitt von herkömmlichen zweiteiligen Zahnfräsrohlingsanordnungen besteht häufig aus einem der zuvor beschriebenen ästhetisch ansprechenden Füllungsmaterialien derart, dass die resultierende Prothese ein natürliches Aussehen liefert, sobald sie in der Mundhöhle platziert wurde. Der Fräsabschnitt von herkömmlichen Anordnungen weist eine flache Seite auf, welche durch einen Klebstoff mit der flachen Seite des Halteabschnitts verbunden ist. Ein Beispiel für eine Art einer zweiteiligen Konstruktion wird in der US-Patentschrift Nr. 4,615,678 und in DE 196 12 699 beschrieben, auf deren Stand der Technik die zweiteilige Form von Anspruch 1 basiert.
Es ist jedoch beobachtet worden, dass herkömmliche Zahnfräsrohlingsanordnungen gelegentlich während des Fräsvorgangs brechen. In einigen Fällen entsteht der Bruch an der Verbindungsstelle zwischen dem Haltestumpfabschnitt und dem Fräsabschnitt. Es wird vermutet, dass Seitenkräfte, welche durch das Fräswerkzeug auf den Fräsabschnitt ausgeübt werden, eine Scherkraft erzeugen, welche die Stärke der Klebebindung der Verbindungsstelle übersteigt.
Falls der Fräsabschnitt von dem Halteabschnitt weggebrochen ist, bevor der Fräsvorgang beendet worden ist, muss die Fräsrohlingsanordnung unglücklicherweise ausgesondert und durch eine neue Anordnung ersetzt werden. Folglich bedeutet der Bruch von Zahnfräsrohlingsanordnungen eine zeitverschwendende Störung für das Personal, welches das Frässystem bedient, und möglicherweise für den Patienten. Der Ersatz der Zahnfräsrohlingsanordnung durch eine neue Anordnung bedeutet ebenfalls zusätzliche Kosten für das Zahnlabor, den Zahnarzt und den Patienten, was am besten vermieden wird, falls es überhaupt möglich ist.
Die zuvor vom Anmelder eingereichte Patentanmeldung, US-Patent Serien-Nr. 09/653,230 unter dem Titel „DENTAL MILL BLANK AND SUPPORT STUR ASSEMBLY" und veröffentlicht mit der Nummer WO 02/17815 , beschreibt eine verbesserte zweiteilige Fräsrohlingsanordnung. In dieser Anordnung erstreckt sich ein Vorsprung von dem Fräsabschnitt oder dem Halteabschnitt in den übrigen Abschnitt und dieser Vorsprung unterstützt während des Bearbeitungsvorgangs den Widerstand gegenüber der unbeabsichtigten Abtrennung der Abschnitte voneinander. Während die Erfindungen, welche in dieser Patentanmeldung beschrieben werden, eine erhebliche Verbesserung gegenüber der vergangenen Praxis bedeuten, existiert ein andauernder Bedarf, den Stand der Technik in Bezug auf Zahnfräsrohlingsanordnungen weiter voranzubringen.
Kurzdarstellung der Erfindung
In Übereinstimmung mit der Erfindung umfasst eine Zahnfräsrohlingsanordnung einen Fräsabschnitt und einen Halteabschnitt, und der Halteabschnitt ist ebenfalls Teil einer Formanordnung, welche dazu verwendet wird, den Fräsabschnitt während der Herstellung der Anordnung zu formen und herzustellen. In bestimmten Ausführungsformen der Erfindung ist der Fräsabschnitt derart über eine chemische Bindung an dem Halteabschnitt befestigt, welche in dem Formhohlraum anfängt sich zu bilden, dass der Fräsabschnitt und der Halteabschnitt zu dem Zeit punkt aneinander geklebt werden, wenn die Formanordnung für das Entnehmen der Fräsrohlingsanordnung geöffnet wird, wobei die Verwendung einer zusätzlichen Klebstoffkomponente zum Binden des Fräsabschnittes an den Halteabschnitt unnötig ist.
Die Zahnfräsrohlingsanordnung der vorliegenden Erfindung ist besonders geeignet für die Verwendung in computergestützten Bearbeitungssystemen wie das zuvor genannte Bearbeitungssystem. Die Fräsrohlingsanordnung liefert eine erhöhte Resistenz gegenüber Bruch während der Zeit, in welcher der Fräsabschnitt in einem Frässystem bearbeitet wird, und widersteht derart sicher Kräften, welche durch ein Fräswerkzeug in seitlichen Richtungen ausgeübt werden, dass die Zahnprothese vollständig maschinell bearbeitet werden kann. Die chemische Bindung zwischen dem Halteabschnitt und dem Fräsabschnitt vermindert in hohem Maße die Wahrscheinlichkeit, dass der Fräsabschnitt während eines Bearbeitungsvorgangs von dem Halteabschnitt abgetrennt wird.
Genauer gesagt ist die vorliegende Erfindung in einem Aspekt auf eine Fräsrohlingsanordnung für eine Zahnprothese wie in Anspruch 1 definiert ausgerichtet, welche einen Fräsabschnitt aus einem Material umfasst, welches für die Herstellung einer Zahnprothese geeignet ist. Die Fräsrohlingsanordnung umfasst ebenfalls einen Halteabschnitt, welcher einen Schaft für das lösbare Halten der Fräsrohlingsanordnung in einer Fräsmaschine aufweist. Der Halteabschnitt ist mit dem Fräsabschnitt über eine chemische Bindung unmittelbar zwischen dem Material des Halteabschnitts und dem Material des Fräsabschnitts verbunden.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist auf ein Verfahren zur Herstellung einer Zahnfräsrohlingsanordnung wie in Anspruch 8 definiert ausgerichtet. Dieses Verfahren umfasst den Vorgang des Bereitstellens einer Formanordnung, welche einen ersten Formbestand teil, einen zweiten Formbestandteil und einen Formhohl raum umfasst, welcher zumindest teilweise von dem ersten Formbestandteil und dem zweiten Formbestandteil definiert wird. Das Verfahren umfasst ebenfalls den Vorgang des Einleitens einer Menge an Füllungsmaterial in den Formhohlraum. Das Verfahren umfasst ferner den Vorgang des Reagierens des Füllungsmaterials mit dem zweiten Formbestandteil, um eine chemische Bindung zwischen dem Füllungsmaterial und dem zweiten Formbestandteil herzustellen. Das Verfahren umfasst ebenfalls den Vorgang des Aushärtens des Füllungsmaterials, welches sich in dem Formhohlraum befindet.
Weitere Details der Erfindung werden in den Merkmalen der Ansprüche definiert.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 stellt eine seitliche Querschnittsansicht einer Formanordnung gemäß bestimmten Ausführungsformen der Erfindung dar, wobei die Formanordnung so gezeigt wird, wie sie anfänglich aussieht und bevor Füllungsmaterial in einen Formhohlraum der Anordnung eingeleitet worden ist;
2 stellt eine Ansicht dar, welche ein wenig 1 ähnelt, mit der Ausnahme, dass eine Menge Füllungsmaterial in den Formhohlraum eingeleitet worden ist und sich ein innerer Formbestandteil relativ zu einem äußeren Formbestandteil als Reaktion auf die Einleitung des Füllungsmaterials in den Formhohlraum verlagert hat;
3 stellt eine seitliche Querschnittsansicht dar, welche ein wenig 2 ähnelt, mit der Ausnahme, dass das Füllungsmaterial ausgehärtet worden ist, um einen Fräsabschnitt einer Fräsrohlingsanordnung herzustellen, und der äußere Formbestandteil entfernt worden ist;
4 stellt eine Perspektivansicht der Fräsrohlingsanordnung dar, welche in 3 dargestellt wird;
5 stellt eine Perspektivansicht eines alternativen inneren Formbestandteils für die Verwendung mit der Formanordnung dar, welche in den 1 und 2 dargestellt wird;
6 stellt eine seitliche Querschnittsansicht einer Formanordnung zur Herstellung einer Zahnfräsrohlingsanordnung gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung dar, wobei die Formanordnung so abgebildet wird, wie sie anfänglich aussehen könnte und bevor ein Zahnfüllungsmaterial in einen Formhohlraum der Formanordnung eingeleitet wird;
7 stellt eine Ansicht dar, welche ein wenig 6 ähnelt, mit der Ausnahme, dass ein Zahnfüllungsmaterial in den Formhohlraum eingeleitet worden ist und ein Kolben oder dritter Formbestandteil der Formanordnung relativ zu einem äußeren Bestandteil der Formanordnung verlagert worden ist; und
8 stellt eine Ansicht dar, welche ein wenig 7 ähnelt, mit der Ausnahme, dass das Füllungsmaterial ausgehärtet worden ist, um einen Fräsabschnitt herzustellen, und der äußere Formbestandteil sowie der Kolbenbestandteil entfernt worden sind.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
1 ist eine bildliche Darstellung einer Formanordnung 10 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Die Formanordnung 10 umfasst einen äußeren, hohlen ersten Formbestandteil 12 und einen inneren, zweiten Formbestandteil 14. Der zweite Formbestandteil 14 wird in dem Hohlraum des ersten Formbestandteils 12 aufgenommen, auch wenn andere Konstruktionen ebenfalls möglich sind.
Der äußere Formbestandteil 12 in dieser Ausführungsform hat eine Außenwand 16 mit einer allgemein zylindrischen Form, welche an einem Ende offen ist, um den inneren Formbestandteil 14 aufzunehmen. Ein entgegengesetztes Ende des äußeren Formbestandteils 12 hat eine flache Endwand 18 mit einem zentralen Durchgang 20 zum Aufnehmen von fließfähigem Zahnfüllungsmaterial. Die Endwand 18 und die Außenwand 16 sind einteilig miteinander verbunden und bilden einen einzigen einheitlichen Körper.
Der innere Formbestandteil 14 umfasst einen Schaft 22 sowie einen Flansch 24. Vorzugsweise sind der Schaft 22 und der Flansch 24 einteilig miteinander verbunden und bilden einen einzigen einheitlichen Körper. Vorzugsweise hat ein äußeres Ende des Schafts 22 einen angeschrägten Abschnitt zum Erleichtern der Einführung des Schaftes 22 in ein Spannfutter einer Fräsmaschine, wie es in den folgenden Absätzen beschrieben wird.
In der Ausführungsform, welche in den Zeichnungen dargestellt wird, haben der Schaft 22, der Flansch 24 und die Außenwand 16 eine Kreisform, wenn sie in Bezugsebenen senkrecht zu einer längslaufenden Bezugsachse 26 betrachtet werden. Es sind jedoch auch andere Formen möglich. Die Querschnittsformen können zum Beispiel oval, quadratisch, rechteckig, sechseckig sein oder die Form von verschiedenen anderen Arten von regelmäßigen oder unregelmäßigen Polygonen haben, oder Formen, welche allgemein Polygone sind, aber angeschrägte oder abgerundete Kantenabschnitte aufweisen.
Für die Herstellung einer Fräsrohlingsanordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird ein Zahnfüllungsmaterial durch den Durchgang 20 und in einen Formhohlraum der Formanordnung 10 eingeleitet. Vorzugsweise wird das Füllungsmaterial unter Druck in den Formhohlraum eingeleitet. Wenn das Füllungsmaterial in den Formhohlraum einfließt, drückt das Material gegen die Vorderseite des Flansches 24 (d. h. die Seite des Flansches 24, welche dem Durchgang 20 in den 1–2 gegenüberliegt) und eine Innenseite der Endwand 18 und verlagert den inneren Formbestandteil 14 in einer Richtung weg von dem Durchgang 20.
2 ist eine beispielhafte bildliche Darstellung der Formanordnung 10, wie sie aussehen könnte, nachdem eine Menge Zahnfüllungsmaterial in den Formhohlraum eingeleitet worden ist. Wie es hier dargestellt wird, hat sich der innere Formbestandteil 14 eine wesentliche Distanz von der Endwand 18 wegbewegt, aber der Abstand zwischen dem Flansch 24 und der Endwand 18 wird durch das Füllungsmaterial ausgefüllt. Vorzugsweise haben die zylindrischen Formen der Außenkante des Flansches 24 und der Innenseite der Außenwand 16 annähernd gleiche Durchmesser und stellen eine derart dichte Fügepassung dar, dass sich der innere Formbestandteil 14 innerhalb des äußeren Formbestandteils 12 ohne übermäßige Seitenbewegung oder ungewolltes Spiel verschiebt.
Vorzugsweise grenzt die Vorderseite des Flansches 24 genau an die Innenseite der Endwand 18 an, bevor das Füllungsmaterial in den Formhohlraum eingeleitet wird. Mehr bevorzugt wird es, dass der Flansch 24 mit der Innenseite der Endwand 18 in Kontakt steht, wie es in 1 dargestellt wird, bevor das Füllungsmaterial in den Formhohlraum eingeleitet wird. In dieser Ausrichtung der Bestandteile 12 und 14 beträgt das Raumvolumen in dem Formhohlraum (ungeachtet des Raumes in dem Durchgang 20) im Wesentlichen null.
Sobald der Formhohlraum gefüllt wird, drückt das fließende Zahnfüllungsmaterial gegen die Vorderseite des Flansches 24, wobei es dazu beiträgt, sicherzustellen, dass keine Luftbläschen in der Masse des Füllungsmaterials in dem Formhohlraum gebildet werden, sobald der Formhohlraum sein Volumen vergrößert. Die Vermeidung von Luftbläschen in dem Füllungsmaterial ist erwünscht, so dass der resultierende Fräsabschnitt solide ist und keine Hohlräume aufweist, welche andernfalls innerhalb oder auf der Oberfläche der resultierenden Prothese erscheinen könnten.
Vorzugsweise wird ein begrenztes Maß an Gegendruck auf einen oder beide Bestandteile 12 und 14 ausgeübt, wenn der Formhohlraum gefüllt wird. Auf diese Weise wird die Wahrscheinlichkeit von Luftbläschen in dem resultierenden Fräsabschnitt verringert. Falls zum Beispiel der äußere Formbestandteil 12 unbeweglich gehalten wird, während der Formhohlraum gefüllt wird, wird auf den inneren Formbestandteil 14 ein derartiger Druck ausgeübt, dass der innere Formbestandteil 14 sich nicht frei in eine Richtung von dem Durchgang 20 wegbewegt.
Der Gegendruck kann ausgeübt werden, indem ein Kolben (von einer pneumatischen oder hydraulischen Kolben- und Zylinder-Anordnung) in Kontakt mit dem Ende des Schaftes 22 verwendet wird. Vorzugsweise beträgt das Maß an Gegendruck, welcher auf den inneren Formbestandteil 14 ausgeübt wird, weniger als der Pumpendruck. Der Pumpendruck ist das Maß an Druck, welcher auf das Füllungsmaterial ausgeübt wird, um das Füllungsmaterial dazu zu bewegen, in den Formhohlraum zu fließen.
In 2 wird das Füllungsmaterial durch die Nummer 28 gekennzeichnet. 2 stellt ebenfalls ein Beispiel der Position des inneren Formbestandteils 14 relativ zu dem äußeren Formbestandteil 12 dar, nachdem eine ausreichende Menge Füllungsmaterial 28 in den Formhohlraum eingeleitet worden ist, um einen Fräsabschnitt herzustellen. Das Füllungsmaterial in dem Formhohlraum wird dann ausgehärtet, um einen einheitlichen Körper darzustellen, welcher für die Verwendung als ein Fräsabschnitt geeignet ist.
Die 3 und 4 sind bildliche Darstellungen einer beispielhaften Zahnfräsrohlingsanordnung 30, welche unter Verwendung der Formanordnung 10 hergestellt werden kann. Wie sie hier dargestellt wird, umfasst die Fräsrohlingsanordnung 30 einen zweiten Formbestandteil 14, wie er zuvor beschrieben wurde, sowie einen Fräsabschnitt 32. In der Fräsrohlingsanordnung 30 dient der zweite Formbestandteil 14 als ein Halteabschnitt, welcher für das Einbauen in ein Spannfutter oder eine andere Kupplung einer Fräsmaschine geeignet ist. Der Fräsabschnitt 32 ist identisch mit dem zuvor genannten Füllungsmaterial 28, nachdem es ausgehärtet ist.
Wahlweise wird ein äußeres Ende des Fräsabschnitts 32, welches von dem zweiten Formbestandteil 14 entfernt ist, geschliffen, abgeschmirgelt, maschinell bearbeitet oder anderweitig zu einer glatten Oberfläche vollendet. Die glatte Oberfläche wird für nachfolgende Bearbeitungsvorgänge während eines Verfahrens zur Herstellung einer Zahnprothese nicht benötigt, aber sie verbessert die Gesamterscheinung der Anordnung 30, was erwünscht sein kann, um die Werbung und den Verkauf der Anordnung 30 an einen Zahnarzt oder ein Zahnlabor zu erleichtern. Das Bearbeiten der Endwand zu einer glatten Oberfläche wird in Fällen gewünscht, in denen ein Teil des Füllungsmaterials 28 in den Durchgang 20 eingeflossen und ausgehärtet ist, um eine visuell sichtbare Sperre oder einen Vorsprung zurückzulassen, besonders in Fällen, in denen ein Vorsprung mit einem relativ rauen äußeren Ende existiert.
Das Füllungsmaterial 28 und das Material des Flansches 24 werden derart ausgewählt, dass eine chemische Bindung zwischen dem Füllungsmaterial 28 und dem Flansch 24 hergestellt wird. Vorzugsweise wird die chemische Bindung durch Adhäsionskräfte bereitgestellt (d. h. einer Wechselwirkung zwischen Molekülen und/oder Atomen), welche unmittelbar zwischen dem Füllungsmaterial 28 und dem zweiten Formbestandteil 14 aufgebaut werden, nachdem das Füllungsmaterial 28 in den Formhohlraum eingeleitet wird. Wahlweise, aber nicht notwendiger weise, beginnt sich die Bindung zu bilden, wenn das Füllungsmaterial 28 zuerst in Kontakt mit dem Flansch 24 tritt und bevor das Füllungsmaterial 28 anfängt, in irgendeinem bedeutenden Maß auszuhärten.
Vorzugsweise bestehen das Füllungsmaterial 28 und der zweite Formbestandteil 14 aus Materialien, welche eine unmittelbare chemische Bindung miteinander herstellen, ohne dass divergente Chemie benötigt wird. Wie sie hier verwendet wird, soll „divergente Chemie" eine Zusammensetzung bedeuten, welche wirksame Mengen von einer oder mehreren Klebstoffkomponenten enthält, die nicht in dem Füllungsmaterial 28 oder dem Material des zweiten Formbestandteils 14 vorhanden sind. Als Beispiel bedeutet die Verwendung eines Cyanoacrylat-Klebstoffes zum Kleben eines Füllungsmaterials an einen Aluminiumhalteabschnitt die Verwendung einer divergenten Chemie. Die Verwendung einer methacrylathaltigen wässrigen Lösung zum Kleben oder vereinfachten Bilden einer Klebebindung zwischen einem Methacrylat-Füllungsmaterial und einem Polymethylmethacrylat-Halteabschnitt bedeutet jedoch nicht die Verwendung von divergenter Chemie. Die im letzten Beispiel genannte wässrige Lösung kann auch als ein Primer oder als Lösemittel betrachtet werden.
Eine Reihe von geeigneten Materialien sind für die Auswahl als das Füllungsmaterial 28 erhältlich. Bevorzugte Materialien für das Füllungsmaterial 28 sind polymerisierbare Harze mit ausreichender Widerstandskraft, hydrolytischer Stabilität und Nichttoxizität, damit sie sich für die Verwendung in der Mundumgebung als geeignet erweisen, wenn sie ausgehärtet sind. Vorzugsweise besteht das Harz aus einem Material, welches ein radikalisch härtbares Monomer, Oligomer oder Polymer, oder ein kationisch härtbares Monomer, Oligomer oder Polymer umfasst. Geeignete Harze sind Oxetane, Oxirane, Epoxide, Methacrylate, Acrylate und Vinylether. Alternativ dazu kann das Harz aus einem Material bestehen, welches ein Monomer, Oligomer oder Polymer umfasst, das eine radikalisch härtbare Funktionsweise und eine kationisch härtbare Funktionsweise umfasst.
Alternative Polymere für das Füllungsmaterial 28 sind thermoplastische Polymere wie Polycarbonate, Nylon, Polyetheretherketone, Polyurethane, Polyimide und Polyamide. Das Polymermaterial kann mit einer oder mehreren Arten von Füllstoff gefüllt sein, wie es im Folgenden beschrieben wird.
Das Füllungsmaterial 28 umfasst ebenfalls einen Initiator zum Auslösen der Polymerisation oder Aushärtung des Materials. Für die radikalische Polymerisation kann ein Initiationssystem aus den Systemen ausgewählt werden, welche die Polymerisation mittels Strahlung, Wärme oder chemischer Redox-/Autohärtungsreaktion auslösen. Eine bevorzugte Klasse von Initiatoren, weiche in der Lage sind, die Polymerisation von radikalisch aktiven Funktionsgruppen auszulösen, sind radikalerzeugende Fotoinitiatoren, wahlweise in Kombination mit einem Fotosensibilisator oder Beschleuniger. Solche Initiatoren sind typischerweise in der Lage, freie Radikale für die Additionspolymerisation zu erzeugen, wenn sie Lichtenergie mit einer Wellenlänge zwischen 200 und 800 nn ausgesetzt werden. Beispiele für geeignete radikalische Initiatoren werden in der US-Patentschrift Nr. 5,545,676 beschrieben.
Zum Aushärten von Harzen, welche kationisch aktive Funktionsgruppen umfassen, kann ebenfalls ein Initiationssystem aus den Systemen ausgewählt werden, welche die Polymerisation mittels Strahlung, Wärme oder chemischer Redox-/Autohärtungsreaktion auslösen. Zum Beispiel kann eine Epoxidpolymerisation durch die Verwendung von thermalen Härtungsmitteln wie Anhydriden oder Aminen erreicht werden.
Wahlweise ist der ausgewählte Initiator in der Lage, sowohl die radikalische als auch die kationische Polymerisation auszulösen. Falls das Harz in dem Füllungsmaterial vor dem Fräsen nicht ausreichend ausgehärtet wird, kann außerdem ein weiteres Aushärten nach dem Fräsen und vor der Verwendung in der Mundhöhle erfolgen.
Vorzugsweise umfasst das Füllungsmaterial 28 ebenfalls einen Füllstoff, welcher entweder einen organischen oder anorganischen Charakter aufweisen kann. Der Füllstoff ist vorzugsweise ein fein zerteiltes Material, welches wahlweise eine organische Beschichtung aufweisen kann. Geeignete Beschichtungen sind Silan oder die Verkapselung in einer polymeren Matrix. Der Füllstoff kann aus einem oder mehreren der vielen Materialien ausgewählt werden, welche für den Einschluss in Zusammensetzungen geeignet sind, die für medizinische oder zahnmedizinische Anwendungen verwendet werden, beispielsweise Füllstoffe, die zurzeit in Zahnfüllungszusammensetzungen und dergleichen verwendet werden.
Geeignete anorganische Füllstoffe sind Zirkonium-Siliziumdioxid, Bariumsilikatglas, Siliziumdioxid, Quarz, Kolloid-Kieselerde, pyrogene Kieselsäure, Keramikfasern, keramische Whisker, Calciumphosphat, Fluoraluminiumsilikatglas und Seltenerd-Fluoride. Geeignete Füllstoffe umfassen ebenso Schwermetalloxidpartikel in Nanometergröße, wie sie in der PCT-Patentanmeldung des Anmelders unter dem Titel „RADIOPAQUE DENTAL MATERIALS WITH NANO-SIZED PARTICLES" beschrieben werden, PCT-Anmeldung Nr. US 00/04566, eingereicht am 22.02.2000 und veröffentlicht mit der Nummer WO 01/30305 . Weitere geeignete Füllstoffe werden in den PCT-Patentanmeldungen des Anmelders unter dem Titel „CLUSTERED PARTICLE DENTAL FILLERS" (PCT-Anmeldung Nr. US 00/04614 eingereicht am 22.02.2000 (PCT Nr. WO 01/30306 )) und „DENTAL MATERIALS WITH NANO-SIZED SILICA PARTICLES" beschrieben (PCT-Anmeldung Nr. US 00/05089, eingereicht am 25.02.2000 und veröffentlicht mit der Nummer WO 01/30307 ). Zusätzliche geeignete Füllstoffe werden in der US-Patentschrift Nr. 4,503,169 und der PCT-Parallelanmeldung des Anmelders unter dem Titel „RADIOPAQUE CATIONICALLY POLYMERIZABLE COMPOSITIONS COMPRISING A RADIOPAQUE FILLER, AND METHOD FOR POLYMERIZING SAME" (PCT Nr. WO 00/20494 ) beschrieben. Die Füllstoffe können in jeder Morphologie vorkommen, einschließlich Sphären, Plättchen, Whisker, Nadeln, Fasern, eiförmigen Körpern usw. oder irgendeine Kombination von diesen.
Ein Beispiel für ein geeignetes Füllungsmaterial 28 ist „Z100" Markenzahnfüllung von 3M Company. Weitere Informationen in Bezug auf bevorzugte Füllungsmaterialien, einschließlich Details zu geeigneten Zusammensetzungen und Verfahren der Herstellung dieser Materialien, werden in der PCT-Parallelanmeldung des Anmelders unter dem Titel „DENTAL MILL BLANKS", PCT Nr. WO 00/40206 dargelegt.
Eine Reihe von geeigneten Materialien sind ebenfalls für den zweiten Formbestandteil 14 erhältlich. Falls zum Beispiel das Füllungsmaterial 28 ein Methacrylat-Füllungsmaterial ist, sind geeignete Materialien für den zweiten Formbestandteil 14 Acryl-Copolymere und Mischungen aus Acryl-Copolymeren oder ein Polymer auf der Basis von Methacrylat wie Polymethylmethacrylat („PMMA"). Die Kombination des Methacrylat-Füllungsmaterials 28 und des PMMA-Formbestandteils 14 stellt eine derart starke chemische Bindung her, wenn das Füllungsmaterial 28 ausgehärtet wird, dass der resultierende Fräsabschnitt 32 sicher an dem zweiten Formbestandteil 14 befestigt ist. Andere Materialien für das Füllungsmaterial 28 und den zweiten Formbestandteil 14 könnten jedoch ebenso ausgewählt werden, solange die zwei Materialien letzten Endes so reagieren, dass sie unmittelbar eine starke chemische Bindung miteinander ausbilden. Zusätzlich kann die Vorderseite des Flansches 24 grundiert oder aufgeweicht werden.
Wahlweise kann die Vorderseite des Flansches 24 eine oder mehrere Ausbuchtungen oder Vertiefungen umfassen, welche sich in eine Richtung entlang der Achse 26 oder in eine Richtung schräg zu der Achse 26 erstrecken. Solche Ausbuchtungen und Vertiefungen bieten eine zusätzliche Oberfläche für die Verbindungsstelle zwischen dem Flansch 24 und dem Füllungsmaterial 28 und erhöhen folglich die Stärke der chemischen Bindung zwischen dem Flansch 24 und dem resultierenden Fräsabschnitt 32. Die Ausbuchtungen und/oder Vertiefungen neigen auch dazu, eine mechanische Bindung zwischen dem zweiten Formbestandteil 14 und dem resultierenden Fräsabschnitt 32 herzustellen sowie die Wahrscheinlichkeit weiter zu vermindern, dass der Fräsabschnitt 32 während des nachfolgenden Bearbeitungsvorgangs von dem zweiten Formbestandteil 14 abgetrennt wird. Falls die mechanische Bindung ausreichend stark ist, wird die zuvor beschriebene chemische Bindung unnötig und der zweite Formbestandteil 14 kann aus einem Material bestehen, welches keine starke chemische Bindung mit dem Füllungsmaterial 28 herstellt. Beispiele für solche anderen Materialien schließen Metalle (z. B. Aluminium) und andere Arten von Polymeren (wie zum Beispiel Nylon, Polycarbonat, Polyethylen und Polypropylen und ABS) ein.
Falls der Flansch 24 Vertiefungen enthält, könnten die Vertiefungen wahlweise Löcher enthalten, die sich vollständig durch den Flansch 24 erstrecken. In diesem Fall kann das Füllungsmaterial 28, welches durch die Löcher fließt, vergrößerte Köpfe (ähnlich wie Nietköpfe) neben der Rückwand des Flansches 24 bilden. Wenn sie ausgehärtet sind, verbinden diese Köpfe sicher den Flansch 24 mit dem resultierenden Fräsabschnitt. Vorzugsweise wird eine Konstruktion bereitgestellt (beispielsweise ein zusätzlicher Flansch hinter dem Flansch 24), um übermäßigen Verlust von Füllungsmaterial 28 zu verhindern, welches durch die Löcher fließt.
Die optionale Ausbuchtung oder Ausbuchtungen des Flansches 24 können in der Form von Fasern, einer maschinell bearbeiteten Oberfläche, einer Netzoberfläche, einer angerauten Oberfläche oder einer unregelmäßigen Oberfläche vorhanden sein (wie sie zum Beispiel durch aufrechte Materialscherben dargestellt werden, welche an der Vorderseite des Flansches 24 befestigt sind). Außerdem könnte(n) die Ausbuchtung(en) eine Längsachse aufweisen, welche sich senkrecht zu der Bezugsachse 26 erstreckt, beispielsweise eine oder mehrere Ausbuchtungen in der Form von Querbalken, welche sich über den gesamten oder einen Teil des Durchmessers des Flansches 24 erstrecken.
Des Weiteren können die Ausbuchtungen und/oder Vertiefungen abgesetzte Bereiche darstellen, um die Bindungsstärke zwischen dem resultierenden Fräsabschnitt 32 und dem zweiten Formbestandteil 14 zusätzlich zu verstärken. Die Vertiefungen können zum Beispiel abgeschrägt sein. Als weiteres Beispiel kann der Flansch 24 eine Reihe von aufrechten Stiften mit am äußersten Ende pilzförmigen Köpfen aufweisen, welche abgesetzte Bereiche unter den Köpfen darstellen. Solche pilzförmigen Köpfe können hergestellt werden, indem eine erhitzte Platte gegen die äußeren Enden von Stiften gedrückt wird, welche während eines Spritzgussverfahrens geformt wurden. Die Stifte (und vorzugsweise der gesamte zweite Formbestandteil 14) in diesem Beispiel bestehen aus einem durch Wärmeerweichungsfähigen Plastikmaterial.
Wenn das Füllungsmaterial 28 aus einem fotochemisch härtbaren Material besteht, beispielsweise einem der zuvor dargelegten fotochemisch härtbaren Materialien, besteht die Außenwand 16 des ersten Formbestandteils 12 vorzugsweise aus einem Material, welches fotochemisch wirksame Strahlung überträgt. Vorzugsweise ist der erste Formbestandteil 12 ein einheitlicher Körper, welcher aus einem klaren oder durchscheinenden Material besteht, das nicht beträchtlich den Durchgang von fotochemisch wirksamer Strahlung behindert. Zusätzlich ist der erste Formbestandteil 12 vorzugsweise aus einem Material hergestellt, welches nicht mit dem Füllungsmaterial 28 reagiert und keine Bindung ausbildet. Ein Beispiel für ein geeignetes Material für den ersten Formbestandteil 12 ist Poly(ethylenterephthalat) („PET") oder Poly(ethylenglykol-co-cyclohexan-1,4-dimethanolterephthalat) („PETG"), auch wenn andere Materialien ebenso verwendet werden können.
Das Füllungsmaterial 28 wird innerhalb des Formhohlraums bis zu einem Grad gehärtet und ausgehärtet, welcher ausreicht, um seine Form beizubehalten und an dem zweiten Formbestandteil 14 haften zu bleiben, wenn der erste Formbestandteil 12 entfernt wird. Wenn das Füllungsmaterial 28 aus einem der zuvor genannten fotochemisch härtbaren Materialien besteht, kann die Formanordnung 10 zusammen mit dem Füllungsmaterial 28, wie es in 2 dargestellt wird, innerhalb einer zahnärztlichen Lichthärtungskammer platziert werden, um das Füllungsmaterial 28 auszuhärten. Wahlweise kann die Formanordnung 10 zusammen mit einer Reihe von zusätzlichen Formanordnungen auf einem einzelnen beweglichen Träger oder einer rotierenden Drehscheibe oder in einzelnen entsprechenden Haltern platziert werden, welche während des Einsatzes der Lichthärtungskammer rotieren, um das Aushärten des Füllungsmaterials 28 auf gleichmäßige Weise zu erleichtern. Als eine zusätzliche Option kann die Härtungskammer eine Vielzahl von Lichtquellen enthalten, welche in einer Reihe entlang der Innenwände von der Härtungskammer angeordnet sind.
Der resultierende Fräsabschnitt 32 der Fräsrohlingsanordnung 30 ist für die Herstellung einer großen Vielzahl von Zahnprothesen geeignet, einschließlich Inlays, Onlays, Zahnkronen, Veneers, Brücken, Implantatpfeiler, Überkronungen und Brückengerüste. Verschiedene Mittel zur Bearbeitung des Fräsabschnittes 32 können verwendet werden, um eine maßgefertigte Zahnprothese mit einer gewünschten Form herzustellen. Vorzugsweise wird die Prothese mit Hilfe einer computergestützten Fräsvorrichtung gefräst, beispielsweise mit Maschinen, welche unter dem Handelsnamen CEREC 2^TM oder CEREC 3^TM von Sirona, DECIM^TM von Dentronix, PRO-CAM^TM von CadCam Ventures verkauft werden, oder irgendeiner anderen der zuvor genannten Fräsmaschinen.
Durch die Verwendung einer CAD-CAM-Fräsmaschine kann die Prothese effizient und mit Präzision hergestellt werden. Während des Fräsens kann die Kontaktfläche zwischen dem Fräswerkzeug und dem Fräsabschnitt 32 trocken sein, oder sie kann mit einem Schmiermittel abgespritzt oder in es eingetaucht werden. Alternativ dazu kann die Kontaktfläche mit einem Luft- oder Gasstrom überspült werden. Geeignete flüssige Schmiermittel sind wohl bekannt und umfassen Wasser, Öle, Glycerin, Ethylenglukose und Silikone. Nach dem Fräsen kann ein gewisses Maß an Veredelung, Glättung und/oder Anpassung erforderlich sein, um eine maßgefertigte Passung in der Mundhöhle zu erreichen und/oder ein gewünschtes ästhetisches Aussehen zu erzielen.
Wahlweise stellt die äußere zylindrische Kante des Flansches 24 eine Kalibrierungsfläche dar, welche sich in einer genauen Entfernung, innerhalb von sehr genauen Maßtoleranzen, von der zentralen Bezugsachse 26 befindet. Ein Beispiel für eine geeignete Maßtoleranz ist plus oder minus 0,2 mm, auch wenn etwas kleinere Toleranzen bevorzugt werden können. Die optionale Kalibrierungsfläche liefert einen Bezug für die Fräsmaschine. Die Fräsmaschine kann zum Beispiel ein Fräswerkzeug an die Kalibrierungsfläche ansetzen, bevor der Fräsvorgang beginnt. In diesem Beispiel kann die Fräsmaschine eine Ausgangsposition einnehmen, welche ein gegenwärtiges bestimmtes Werkzeugmaß (beispielweise die Länge) des Fräswerkzeugs genau beträgt, und/oder eine oder mehrere Unregelmäßigkeiten in der Form der Fräsrohlingsanordnung 30 ausgleichen.
5 ist eine perspektivische Ansicht eines alternativen zweiten Formbestandteils 14a gemäß einer anderen Ausführungsform von der Erfindung. Auch wenn er in den Zeichnungen nicht dargestellt wird, ist der zweite Formbestandteil 14a Teil einer Fräsrohlingsanordnung, welche ebenfalls einen Fräsabschnitt umfasst, der identisch mit oder ähnlich zu dem zuvor beschriebenen Fräsabschnitt 32 ist.
Der zweite Formbestandteil 14a ist im Wesentlichen der gleiche wie der zweite Formbestandteil 14, welcher in den 1–4 dargestellt wird, mit der Ausnahme, dass der zweite Formbestandteil 14a einen kreisförmigen Randabschnitt 25a enthält, welcher sich zwischen einem zylindrischen Flansch 24a und einem Schaft 22a befindet. Der Randabschnitt 25a hat einen Gesamtdurchmesser, der etwas kleiner ist als der Gesamtdurchmesser des Flansches 24a.
Zusätzlich umfasst der Randabschnitt 25a eine Nut 27a zum Aufnehmen eines Verschiebestifts einer Fräsmaschine. Wie es in den Zeichnungen dargestellt wird, erstreckt sich die Nut 27a entlang einer zylindrischen Kante des Randabschnitts 25a sowie entlang eines flachen Endabschnitts des Randabschnitts 25a, welcher dem Schaft 22a gegenüberliegt. Die Nut 27a in dieser Ausführungsform weist eine etwas rechtwinklige Struktur auf, auch wenn andere Formen ebenso möglich sind.
Eine Vorderseite der Nut 27a wird durch den Flansch 24a geschlossen. Als Ergebnis fließt das Füllungsmaterial während des Füllens des Formhohlraums nicht in und durch die Nut 27a.
Andere Ausführungsformen der Erfindung werden in den 6–8 dargestellt. In 6 wird eine Formanordnung 10b gezeigt, und diese umfasst einen äußeren, ersten Formbestandteil 12b. Ein innerer, zweiter Form bestandteil 14b wird in dem hohlen, ersten Formbestandteil 12b aufgenommen. Die Formanordnung 10b umfasst ebenfalls einen inneren, dritten Formbestandteil 15b, welcher ebenfalls in dem ersten Formbestandteil 12b aufgenommen wird.
Der zweite Formbestandteil 14b umfasst einen Schaft 22b sowie einen Flansch 24b, welcher einteilig mit dem Schaft 22b verbunden ist. Ein verlängerter Durchgang 23b erstreckt sich durch den Schaft 22b sowie durch den Flansch 24b. In der dargestellten Ausführungsform sind der Schaft 22b, der Durchgang 23b und der Flansch 24b symmetrisch um eine Längsachse 26b angeordnet, auch wenn andere Anordnungen ebenso möglich sind.
Der Flansch 24b umfasst einen inneren kreisförmigen Rand 29b, welcher sich um den Durchgang 23b herum in einer Position erstreckt, die angrenzend an die Vorderseite des Flansches 24b liegt. Der Rand 29b stellt einen abgesetzten Bereich dar, dessen Vorteil im Folgenden erklärt werden wird. Vorzugsweise ist der Flansch 24b sicher mit einem inneren Rand des ersten Formbestandteils 12b derart verbunden, dass eine relative Bewegung zwischen dem zweiten Formbestandteil 14b und dem ersten Formbestandteil 12b während des Füllens des Formhohlraums nicht stattfindet. Die sichere Verbindung zwischen dem Flansch 24b und dem ersten Formbestandteil 12b kann durch jedes geeignete Mittel bereitgestellt werden, beispielweise durch eine Presspassung. In der dargestellten Ausführungsform umfasst die Innenfläche der Außenwand des ersten Formbestandteils 12b eine konisch zulaufende Fläche 31b in der Nähe der Position des Flansches 24b, wie sie in den 6–7 dargestellt wird, und die konisch zulaufende Fläche 31b stellt eine leichte Presspassung dar, um dazu beizutragen, dass der erste Formbestandteil 12b während des Füllens des Formhohlraums unbeweglich bleibt.
Der dritte Formbestandteil 15b ist beweglich innerhalb des Hohlraums des ersten Formbestandteils 12b. Der dritte Formbestandteil 15b umfasst eine Endwand 17b sowie eine hohle, zylindrische Außenwand 19b, welche einteilig mit der Endwand 17b verbunden ist. Vorzugsweise ist der Durchmesser der Außenwand 19b nur geringfügig kleiner als der Innendurchmesser des ersten Formbestandteils 12b, sodass der dritte Formbestandteil 15b problemlos innerhalb des ersten Formbestandteils 12b ohne übermäßige Seitenbewegung oder ungewolltes Spiel verschiebbar ist. Der dritte Formbestandteil 15b sowie der erste Formbestandteil 12b bestehen vorzugsweise aus den gleichen Materialien, die zuvor in Verbindung mit dem ersten Formbestandteil 12 beschrieben wurden.
6 ist eine Ansicht zu Beispielzwecken, welche ein Beispiel von einer Anfangsposition des dritten Formbestandteils 15b innerhalb des ersten Formbestandteils 12b darstellt, bevor das Füllungsmaterial in den Formhohlraum eingeleitet wird. Vorzugsweise, und so wie es in 6 dargestellt wird, ist die Endwand 17b in dieser Orientierung in einem flachen, direkten Kontakt mit der Seite des Flansches 24b. In dieser Position des dritten Formbestandteils 15b ist das Volumen des Formhohlraums (ungeachtet des Durchgangs 23b) im Wesentlichen null.
Das fließfähige Füllungsmaterial wird in den Formhohlraum durch den Durchgang 23b eingeleitet, welcher sich durch den zweiten Formbestandteil 14b erstreckt. Sobald das Füllungsmaterial in den Formhohlraum gelangt, bewegen sich der dritte Formbestandteil 15b und der zweite Formbestandteil 14b in einer Richtung entlang der Bezugsachse 26b relativ voneinander weg. In dieser Ausführungsform werden der erste Formbestandteil 12b und der zweite Formbestandteil 14b in einer unbeweglichen Position gehalten, da sich der dritte Formbestandteil 15b während des Füllens des Formhohlraums von dem zweiten Formbestandteil 14b wegverlagert. Als eine Alternative ist es jedoch möglich, eine Formanordnung (und eine dazugehörige Füllvorrichtung) derart zu konstruieren, dass ein dritter Formbestandteil 15b unbeweglich gehalten wird, während sich die übrigen Bestandteile in entgegengesetzter Richtung wegbewegen.
Während des Füllvorgangs wird der erste Formbestandteil 12b in einer unbeweglichen Position gesichert, und eine Füllröhre wird in die untere Endöffnung des Durchgangs 23b eingeführt, wenn die Bestandteile so angeordnet sind, wie es in 6 dargestellt wird. Die Füllröhre (nicht dargestellt) umfasst eine Dichtung, welche vorzugsweise zu dem abgeschrägten unteren Abschnitt des Schaftes 22b passt, um einen Verschluss bereitzustellen. Obwohl die Dichtung während eines Füllvorgangs in einer aufwärts gerichteten Richtung gegen den Schaft 22b mit einem ausreichenden Druck drückt, um die Dichtung zusammenzupressen und das Auslaufen des fließenden Füllungsmaterials zu verhindern, berührt die konisch zulaufende Fläche 31b der Außenwand des ersten Formbestandteils 12b den Flansch 24b, um den zweiten Formbestandteil 14b an seinem Platz und in unbeweglicher Anordnung zu halten.
Wenn der Formhohlraum gefüllt wird, drückt das fließende Füllungsmaterial gegen eine Innenseite der Endwand 17b, wobei es dazu beiträgt, sicherzustellen, dass keine Luftbläschen in der Masse des Füllungsmaterials in dem Formhohlraum erzeugt werden, wenn der Formhohlraum sein Volumen vergrößert. Vorzugsweise wird ein Gegendruck auf den dritten Formbestandteil 15b ausgeübt, wenn der Formhohlraum gefüllt wird. Der Gegendruck kann auf eine ähnliche Weise wie bei der Ausübung von Gegendruck ausgeübt werden, welche in Verbindung mit der zuvor dargelegten Formanordnung 10 beschrieben wird.
7 ist eine bildliche Darstellung eines Beispiels der Anordnung der Formbestandteile 12b, 14b und 15b, nachdem eine ausreichende Menge Füllungsmaterial 28b in den Formhohlraum eingeleitet worden ist. Eine kleinere oder größere Menge Füllungsmaterial 28b kann jedoch, falls gewünscht, in den Formhohlraum eingeleitet werden.
Wahlweise umfasst der Flansch 24b eine Nut 25b, welche in ihrer Form der zuvor beschriebenen Nut 25a ähnelt. Die Nut 25b wird lediglich in den 6 und 7 dargestellt und wird in 8 nicht berücksichtigt. Die Nut 25b ist zum Aufnehmen eines Verschiebestifts einer Fräsmaschine verwendbar, beispielweise eines Verschiebestifts, welcher sich neben einem Spannfutter von einem automatisierten Frässystem befindet.
Sobald eine ausreichende Menge von dem Füllungsmaterial 28b in den Formhohlraum eingeleitet worden ist, wird das Füllungsmaterial 28b ausgehärtet. Vorzugsweise bestehen der erste Formbestandteil 12b, der zweite Formbestandteil 14b und der dritte Formbestandteil 15b aus einem Material, welches fotochemisch wirksame Strahlung überträgt. Folglich härtet das Füllungsmaterial 28b, welches sich in dem Durchgang 23b befindet, zur gleichen Zeit wie das Füllungsmaterial 28b, welches sich in dem Formhohlraum befindet.
Das Füllungsmaterial 28b und der zweite Formbestandteil 14b bestehen vorzugsweise aus den Materialien, welche zuvor in Verbindung mit dem Füllungsmaterial 28 bzw. dem zweiten Formbestandteil 14 beschrieben wurden. Das Füllungsmaterial 28b und der zweite Formbestandteil 14b reagieren chemisch miteinander, um eine starke Klebebindung herzustellen. Sobald das Füllungsmaterial 28b ausreichend ausgehärtet ist, werden der erste Formbestandteil 12b und der dritte Formbestandteil 15b von dem Füllungsmaterial 28b gelöst, um eine Fräsrohlingsanordnung 30b darzustellen, welche allein in 8 dargestellt wird.
Wahlweise kann die Fräsrohlingsanordnung 30b aus dem ersten und dritten Formbestandteil 12b und 15b gelöst werden, indem der erste Formbestandteil 12b unbeweglich gehalten wird, während gegen den zweiten Formbestandteil 14b in einer aufwärts gerichteten Richtung gedrückt wird (wenn die Formanordnung 10b so angeordnet ist, wie es in 7 dargestellt wird). Sobald ein ausreichendes Maß an Aufwärtskraft auf den zweiten Formbestandteil 14b ausgeübt wird, wird die Presspassung zwischen dem Flansch 24b und der konisch zulaufenden Innenfläche 31b überwunden und die Kontaktflächen des Flansches 24b und der konisch zulaufenden Fläche 31b drücken sich zusammen bzw. erweitern sich in seitlicher Richtung. Diese Auslenkung ermöglicht es dem Flansch 24b, sich an der konisch zulaufenden Fläche 31b derart vorbei zu bewegen, dass der zweite Formbestandteil 14b aus dem Inneren des ersten Formbestandteils 12b entfernt werden kann. Der dritte Formbestandteil 15b besteht aus einem Material, welches nicht mit dem Füllungsmaterial 28b reagiert und folglich von dem ausgehärteten Füllungsmaterial 28b zu jedem passenden Zeitpunkt leicht abgelöst werden kann.
Wie sie in 8 bildlich dargestellt wird, umfasst die Fräsrohlingsanordnung 30b einen zweiten Formbestandteil 14b und einen Fräsabschnitt 32b. Der zweite Formabschnitt 14b dient als ein Halteabschnitt für die Anordnung 30b. Der Fräsabschnitt 32b ist identisch mit dem Füllungsmaterial 28b, nachdem es ausgehärtet ist, mit der Ausnahme, dass der Fräsabschnitt 32b nicht das ausgehärtete Füllungsmaterial enthält, welches sich in dem Durchgang 23b befindet.
Der Vorteil der Fräsrohlingsanordnung 30b besteht darin, dass das ausgehärtete Füllungsmaterial 28b in dem Durchgang 23b einteilig mit dem resultierenden ausgehärteten Fräsabschnitt 32b ist. Folglich liefert das ausgehärtete Füllungsmaterial in dem Durchgang 23b eine erhöhte Widerstandskraft gegenüber der Ablösung des resultierenden Fräsabschnitts 32b in einer Richtung von dem zweiten Formbestandteil 14b weg entlang der Bezugsachse 26b. Das Füllungsmaterial 28b in dem Durchgang 23b unterstützt ebenfalls den Fräsabschnitt 32b dabei, den Seitenkräften zu widerstehen (d.h. den Kräften, welche durch ein Fräswerkzeug in einer Richtung senkrecht zu der Bezugsachse 26b ausgeübt werden).
Zusätzlich vermindert der Rand 29b weiter die Wahrscheinlichkeit der Ablösung des Fräsabschnitts 32b von dem zweiten Formbestandteil 14b. Sobald das Füllungsmaterial 28b in den abgesetzten Bereichen unter dem Rand 29b ausgehärtet ist, liefert dieser Teil des Füllungsmaterials 28b eine mechanische Bindung, welche der Bewegung des Fräsabschnitts 32b in einer Richtung von dem zweiten Formbestandteil 14b weg entlang der Bezugsachse 26b widersteht. Außerdem stellt der Durchgang 23b eine zusätzliche Verbindungsfläche zwischen dem Füllungsmaterial 28b und dem zweiten Formbestandteil 14b bereit, an der eine unmittelbare zwischenmolekulare chemische Bindung hergestellt wird. In dieser Ausführungsform kann die chemische Bindung jedoch, falls erwünscht, derart vernachlässigt werden, dass das ausgehärtete Füllungsmaterial 28b an dem zweiten Formbestandteil 14b im Wesentlichen nur über die mechanische Bindung befestigt ist.
Ein weiterer Vorteil der Fräsrohlingsanordnung 30b und der Formanordnung 10b besteht darin, dass sich der Durchlass für das Füllungsmaterial 28b, welches in den Formhohlraum fließt, in der Nähe des äußeren Endes des Schaftes 22b und entfernt von dem Fräsabschnitt 32b befindet. Folglich kann die Außenfläche des Fräsabschnitts 32b so geformt werden, dass sie ein glattes, visuell ansprechendes Aussehen präsentiert, und keine sekundäre Bearbeitung (wie Schmirgeln oder Schleifen) des Fräsabschnitts 32b erforderlich ist. Wahlweise könnte der Durchgang 23b jedoch an seinem äußeren Ende verschlossen werden, und der Formhohlraum durch eine Öffnung in dem dritten Formbestandteil 15b gefüllt werden. Andere Aspekte und Vorteile der Formanordnung 10b und der Fräsrohlingsanordnung 30b ähneln den Anordnungen 10 bzw. 30, wie sie zuvor beschrieben wurden.
Der Fachmann kann erkennen, dass eine Reihe von Variationen und Zusätzen in Bezug auf die zurzeit bevorzugten Ausführungsformen, die zuvor beschrieben wurden, vorgenommen werden kann. Dementsprechend sollte die Erfindung nicht als auf die spezifischen Ausführungsformen begrenzt angesehen werden, welche detailliert in der schriftlichen Beschreibung dargelegt und in den Zeichnungen dargestellt wurden, sondern stattdessen nur durch den Bereich von den Ansprüchen die folgen.

Claims

Fräsrohlingsanordnung für einen Zahnersatz, die Folgendes aufweist: einen Fräsabschnitt (32, 32b) aus einem Material, das sich für die Herstellung eines Zahnersatzes eignet, und einen Halteabschnitt (14, 14a, 14b) mit einer Welle (22, 22a, 22b) zum lösbaren Halten der Fräsrohlingsanordnung in einer Fräsmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass der Halteabschnitt (14, 14a, 14b) über eine chemische Bindung direkt zwischen dem Material des Halteabschnitts (14, 14a, 14b) und dem Material des Fräsabschnitts (32, 32b) mit dem Fräsabschnitt (32, 32b) verbunden ist, und dadurch, dass das Material des Fräsabschnitts (32, 32b) und des Halteabschnitts (14, 14a, 14b) so ausgewählt ist, dass die beiden Materialien schließlich reagieren und die chemische Bindung direkt miteinander herstellen.
Anordnung nach Anspruch 1, wobei der Fräsabschnitt (32, 32b) einen polymerkeramischen Verbundwerkstoff aufweist und wobei der Halteabschnitt (14, 14a, 14b) ein Polymer auf Methacrylat-Basis aufweist.
Anordnung nach Anspruch 1, wobei der Fräsabschnitt (32, 32b) aus einem Füllungsmaterial hergestellt ist, das ein unter Licht aushärtendes polymerisierbares Harz aufweist.
Anordnung nach Anspruch 3, wobei das polymerisierbare Harz einen Initiator aufweist, der in der Lage ist, sowohl die radikalische als auch die kationische Polymerisation auszulösen.
Anordnung nach Anspruch 1, wobei der Halteabschnitt (14, 14a, 14b) einen durchgehenden Durchgang (23, 23b) aufweist, der eine Menge Material aufnimmt, das dieselbe Zusammensetzung aufweist wie das Material des Fräsabschnitts (32, 32b), und einteilig mit dem Fräsabschnitt (32, 32b) verbunden ist.
Anordnung nach Anspruch 1, wobei der Halteabschnitt (14, 14a, 14b) einen Flansch (24, 24b) aufweist und eine Welle (22, 22b), die einteilig mit dem Flansch (24, 24b) verbunden ist.
Anordnung nach Anspruch 5, wobei der durchgehende Durchgang (23, 23b) mindestens einen abgesetzten Bereich aufweist.
Verfahren zum Herstellen einer dentalen Fräsrohlingsanordnung, das die folgenden Handlungen aufweist: Bereitstellen einer Formanordnung (10, 10b), die einen ersten Formbestandteil (12, 12b), einen zweiten Formbestandteil (14, 14a, 14b) und einen Formhohlraum enthält, der zumindest teilweise vom ersten Formbestandteil (12, 12b) und zweiten Formbestandteil (14, 14a, 14b) definiert wird; Einleiten einer Menge Füllungsmaterial (28, 28b) in den Formhohlraum; Reagieren des Füllungsmaterials (28, 28b) mit dem zweiten Formbestandteil (14, 14a, 14b), um zwischen dem Füllungsmaterial (28, 28b) und dem zweiten Formbestandteil (14, 14a, 14b) eine chemische Bindung herzustellen, wobei das Füllungsmaterial (28, 28b) und das Material des zweiten Formbestandteils derart ausgewählt sind, dass die beiden Materialien schließlich reagieren und die chemische Bindung direkt miteinander herstellen, und Aushärten des Füllungsmaterials (28, 28b), das sich im Formhohlraum befindet.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Vorgang des Reagieren des Füllungsmaterials (28, 28b) mit dem zweiten Formbestandteil (14, 14a, 14b) zumindest teilweise während des Vorgangs des Aushärtens des Füllungsmaterials (28, 28b) ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei der erste Formbestandteil (12, 12b) hohl ist und wobei der zweite Formbestandteil (14, 14a, 14b) zumindest teilweise im ersten Formbestandteil (12, 12b) aufgenommen ist.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei der zweite Formbestandteil (14, 14a, 14b) beweglich im ersten Formbestandteil (12, 12b) aufgenommen ist.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei der erste Formbestandteil (12, 12b) eine Innenseite aufweist, wobei der zweite Formbestandteil (14, 14a, 14b) eine Vorderseite aufweist, die in Kontakt mit dem Füllungsmaterial (28, 28b) ist, und wobei der Vorgang des Einleitens einer Menge Füllungsmaterial (28, 28b) in den Formhohlraum den Vorgang des Einführens des Füllungsmaterials (28, 28b) in den Formhohlraum unter Druck aufweist, so dass das Füllungsmaterial (28, 28b) gegen die Vorderseite des zweiten Formbestandteils (14, 14a, 14b) und die Innenseite des ersten Formbestandteils (12, 12b) drückt und die Vorderseite und die Innenseite relativ voneinander wegbewegt.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Vorgang des Aushärtens des Füllungsmaterials (28, 28b) den Vorgang des Richtens einer Lichtquelle auf den Formhohlraum umfasst, wobei der erste Formbestandteil (12, 12b) aus einem Material ist, das fotochemisch wirksame Strahlung überträgt, und wobei der Vorgang des Richtens einer Lichtquelle auf den Formhohlraum den Vorgang des Richtens einer Lichtquelle durch eine Wand des ersten Formbestandteils (12, 12b) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Vorgang des Einleitens einer Menge Füllungsmaterial (28, 28b) in den Formhohlraum den Vorgang des Bewegens von zumindest einem Teil des Füllungsmaterials (28, 28b) durch einen Durchgang im zweiten Formbestandteil (14, 14a, 14b) aufweist, wobei der Vorgang des Bereitstellens einer Formanordnung (10, 10b) den Vorgang des Bereitstellens eines dritten Formbestandteils (15b) umfasst, der im ersten Formbestandteil (12, 12b) aufgenommen ist, und wobei der Vorgang des Einleitens einer Menge Füllungsmaterial (28, 28b) in den Formhohlraum den Vorgang des Bewegens des dritten Formbestandteils (15b) relativ zum zweiten Formbestandteil (14, 14a, 14b) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei der zweite Formbestandteil (14, 14a, 14b) und der erste Formbestandteil (12, 12b) sich nicht relativ zueinander bewegen, wenn sich der dritte Formbestandteil (15b) relativ zum zweiten Formbestandteil (14, 14a, 14b) bewegt.