DE112007002411T5

DE112007002411T5 - Datenerzeugungssystem, Herstellungsverfahren und modelldatenerzeugendes Programm

Info

Publication number: DE112007002411T5
Application number: DE112007002411T
Authority: DE
Inventors: Tomoyuki Inoue
Original assignee: Shofu Inc
Current assignee: Shofu Inc
Priority date: 2006-10-10
Filing date: 2007-10-10
Publication date: 2009-07-30
Also published as: WO2008044693A1; US8209044B2; US20100042241A1; CN101535032B; JP4792504B2; JPWO2008044693A1; CN101535032A

Abstract

Modelldaten-Erzeugungssystem, das Modelldaten erzeugt, die die Form einer Struktur darstellen, wobei die Modelldaten von einem Schichtmodellierungsgerät genutzt werden, das Modellschichten auf einer Basisebene aufschichtet, die wenigstens teilweise durch Lichtbeleuchtung oder Sättigung mit einer Binderflüssigkeit geformt werden, wobei die geformten Teile das Modell bilden, und das System umfasst:
eine Strukturdateneingabeeinheit, die Strukturdaten eingibt, die die Form einer gewünschten Struktur ausdrücken;
eine Zusammensetzungsdaten-Aufzeichnungseinheit, die Zusammensetzungsdaten aufzeichnet, die die Zusammensetzung eines Materials ausdrücken, das in dem Modell genutzt wird, das durch das Schichtmodellierungsgerät gebildet wird;
eine Veränderungsgrößendaten-Aufzeichungseinheit, die eine Zusammensetzung eines Materials aufzeichnen, das in dem Modell genutzt werden kann, in Kombination mit den Daten der Größe der Veränderung, die anzeigen, welche Größe an Veränderung das Material unter Trocknen, Polymerisation oder Sinterung erfahren wird;
einer Korrektureinheit, die die Veränderungsgrößendaten erhält, die Größe der Veränderung entsprechend der Zusammensetzung des Materials, die in den Zusammensetzungsdaten aus den Größenveränderungsdaten angezeigt werden und,...

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Modeldatenerzeugungssystem, das Modeldaten erzeugt, die von einem mehrschichtigen Modellierungsgerät genutzt werden, dass ein Model durch das Schichten von Modelschichten bildet, die selektiv auf einer Basisfläche geformt werden.
Stand der Technik
Mit Prothesen, wie zum Beispiel Kronen, Brücken, Inlays, Auflagen oder Implantaten, die bei der prothetischen Behandlung für die Wiederherstellung von Gesichts-, Kau-, Aussprache- oder Vokalbildungsfunktionalität von Patienten notwendig sind, besteht ein Bedarf an Geräten, die einen hohen Grad an Stärke und Widerstandskraft innerhalb der Mundhöhle für eine lange Zeitdauer behalten. Zusätzlich zur Wiederherstellung von verlorener Funktionalität kommen ästhetische Funktionalitäten in den letzten Jahren auch in immer größerer Nachfrage.
Konventionellerweise benutzte Herstellungsmethoden, die Handarbeit von einem Dentaltechniker beinhalteten, sind unzureichend für das Abdecken dieses vergrößerten Bedarfs. Ein hoher Grad an Fachwissen wird benötigt, wenn Prothesen per Hand hergestellt werden. Auch gibt es eine große Auswahl an Kompatibilitäten, Funktionalitäten und Anforderungen an die Dauerhaftigkeit in Abhängigkeit von der durchgeführten Handarbeit. Weiter besteht auch die Möglichkeit für eine große Verschiedenheit zwischen Prothesen, die von den gleichen Menschen hergestellt werden. Es ist daher festgestellt worden, dass ausgesprochene Schwankungen hinsichtlich der Qualität bestehen.
Zusätzlich ist es beim Herstellen von Prothesen notwendig, dass der Dentaltechniker Arbeitsvorgänge durchführt, die eine extreme große Breite von Materialien umfassen, und da die Breite an Materialien besteht, muss auch das klinische Wissen und die ausführliche Erfahrung in der dieser Breite notwendig sein. Daher müssen Dentaltechniker lange Arbeitszeiten erdulden, die sie signifikant belasten. Aufgrund solcher Randbedingungen sind die Produktionskosten solcher Prothesen ebenfalls sehr angestiegen.
Gleichzeitig haben verschiedene Verbesserungen in Bezug auf die Materialien stattgefunden, um den steigenden Anforderungen an die physikalischen Eigenschaften nachzukommen, und neue Materialien, die bisher nicht benutzt wurden, sind nun in die praktische Nutzung gekommen. Zum Beispiel Porzellan, das zu einer Metallrestoration gebunden ist, bei denen die Keramik der natürlichen Zahnfarbe entspricht, und die auf einen metallischen Rahmen aufgebacken werden sind nun schon üblich geworden. Jedoch sind in den vergangenen Jahren in der Herstellung von Ganzkeramikkronen, in denen gesamte Prothesen, inklusive des Rahmens, aus Keramik gebildet werden, und die Herstellung von Rahmen unter Benutzung von Aluminiumoxid, Zirkonoxid oder dergleichen mit gleicher Stärke oder sogar verbesserter Stärke gegenüber metallischen Rahmen möglich, während ästhetische Qualitäten besser als denen metallischer Rahmen oder dergleichen mit dem Ziel des Vermeidens aller metallischen Farben auf solchen Rahmen ermöglicht werden.
Zwischen diesen Materialien sind einige, die per Hand schwierig zu bearbeiten sind, und deren Herstellungsprozesse extrem kompliziert sind oder lange Zeit benötigen, nicht ungewöhnlich. Das Ergebnis ist, dass der Dentaltechniker auch Wissen über diese neuen Materialien benötigt, und Wissen und Erfahrung mit Herstellungstechniken benötigt, die zu einer wieder größeren Arbeitslast führen.
Zusätzlich sind die Verfahren zum Korrigieren des Schrumpfens von Prothesen während des Erhitzens komplizierter als bei konventionellen Vorrichtungen und in Fällen, in denen die Herstellung von Prothesen mit hoher Kompatibilität notwendig ist, bestehen häufig Schwierigkeiten. Dieses verstärkt nicht nur die Last auf den Dentaltechniker, sondern macht es auch schwierig, den Patienten zu befriedigen.
Prothesen, die auf diese Weise von einem Zahntechniker hergestellt werden, der komplizierte und hoch anspruchsvolle Verfahren über eine lange Zeitdauer durchführt, ha ben so ihre Grenzen im Bereich der möglichen erreichten Herstellungsmenge aufgrund solcher händischen Herstellungsprozesse.
Im Lichte einer Verstärkung in der Nachfrage nach Prothesen aufgrund der letzten Trends im Hinblick auf eine alternde Gesellschaft und einem verstärkten Verlust an Zähnen aufgrund von periodontalen Krankheiten ist es vorwiegend schwierig eine ausreichende Lieferung von Prothesen zu gewährleisten, die ein bestimmtes Qualitätsniveau haben.
Um solche Probleme bei dem Herstellungsverfahren herkömmlicher Prothesen abzumildern, die auf händischer Arbeit von einem Zahntechniker beruhen, sind viele Verfahren entwickelt worden, die die Qualität und die Herstellungseffizienz von Strukturmaterialien mit komplexen Strukturen zu verbessern versuchen, indem Computerherstellungstechniken eingesetzt werden, die in letzter Zeit mit beachtlichen Erfolg verbessert wurden.
Zum Beispiel sind CAD/CAM Ausschneidesysteme bekannt, die schon vor der Schichtmodellierungsverfahren in der Zahntechnik bekannt sind, und die ein Verfahren benutzen, bei dem beim Herstellen eines Rahmens durch Schneiden eines Materials mit hohen physikalischen Eigenschaften, wie zum Beispiel Zirkonoxid, ein halbgesinterter Materialblock zunächst ausgeschnitten wird und dann in seine Form gebracht wird, bevor ein Endsintern stattfindet. Bei diesem Verfahren gibt es jedoch einen bedeutenden Verlust an Material aufgrund des Auftretens von Verschnitt der aus dem Schneidesystem stammt. Darüber hinaus sind in einigen Fällen Randbedingungen bei der Formgebung vorhanden, die bearbeitet werden können. Zum Beispiel kann keine Hinterschneidung (engl. undercut) verarbeitet werden.
Jedoch benötigt das Korrigieren von Verzerrungen, die von solchen Formbedingungen stammen, zur Beibehaltung der Kompatibilität, dass die Form an die tatsächlichen Zähne angepasst wird, was viele Stunden an Handarbeit bedeutet. Auch ist bei solchen Materialien wie Zirkonoxid, die anspruchsvolle physikalische Eigenschaften besitzen, und die schwierig mit normalen Dentalschneidewerkzeugen zu bearbeiten sind, es notwenig, eine große Menge von Schneidematerialien vorzuhalten, die zu hohen Herstellungskosten führen. Weiter gibt es Fälle in denen die Herstellungsvorteile und Qualitätsverbesserungen, die aus der Mechanisierung erfolgen, mit nachfolgenden Problemen in händi scher Arbeit und Lücken in der Kompatibilität und beim Finishing wieder verloren gehen.
Mit einem CAD/CAM Ausschneidesystem, das ein Verfahren zum Scheiden eines Blockes einsetzt, der eine Endsinterung erfahren hat, werden die Finishing-Arbeitsschritte eher von einer Maschine als von einem Zahntechniker durchgeführt, was bedeutet, dass das Finish, die Kompatibilität usw. im wesentlichen stabil sind, unabhängig von dem Niveau des Finishes, der Kompatibilität usw., so dass dies tatsächlich ausreichend ist. Jedoch sind in Fällen, wo zum Beispiel Zirkonoxid ausgeschnitten wird, wobei ein Zirkonoxidblock mit hoher physikalischen Eigenschaften von einem ersten Rohausschneideschritt bis zu einem endgültigen Finishing-Ausschneideschritt, wobei eine Anzahl von Schneidewerkzeugen, die benötigt werden, ansteigt, auch längere Zeiten zum Schneiden benötigt. Aus diesem Grunde ist die Energiemenge, die dazu benötigt wird diese Geräte dauernd laufend zu halten, vergrößert, was wiederum in einer Gesamterhöhung in den Herstellungskosten resultiert.
Um solche Probleme mit einem dentalen CAD/CAM Ausschneidesystem zu eliminieren, kann ein Schichtmodellierungsgerät genutzt werden, das zum Beispiel das gewünschte Modell zum Aufschichten eines Puders auf einem Modelltisch in Schichten erzeugt (siehe zum Beispiel Patentdokumente 1 – JP 2004-344623A – und 2 – JP 2005-59477A –).
20 zeigt ein Diagramm, das ein Prozess illustriert, bei dem das dargestellte Schichtmodellierungsgerät ein Modell formt. Als erstes wird, wie in 20A dargestellt, ein Pulvergleich auf einem Pulverzuführer 42 auf einem Modelltisch 41 verteilt, der in einem Schichtmodellierungsgerät vorgesehen ist, wodurch eine Pulverschicht 51 gebildet wird. Als nächstes wird, wie in 20B dargestellt, ein Tintenstrahlkopf 43 eine Lösung, auf ein Gebiet 51a der Pulverschicht 51 sprühen, wobei die Fläche 51a eine Fläche repräsentiert, die modelliert werden soll. Die Fläche 51a, auf die die Lösung gebracht wurde, wird zum Beispiel durch die Beleuchtung mit Licht geformt. Die Arbeitsschritte in 20A und 20B werden dann jeweils wiederholt, wobei der Modelltisch 41 um eine vorbestimmte Schrittweite heruntergefahren wird. Als Ergebnis werden eine Vielzahl von Pulverschichten, die jeweils selektiv geformt sind, aufeinander abgelegt, wie dies in 20C dargestellt ist. Wenn das Pulver, das nicht geformt wurde, am Ende entfernt wird, werden nur die geformten Abschnitte als Modell stehen bleiben (siehe 20D). Die Benutzung eines solchen Schichtmodellierungsgerätes macht es möglich, ein Strukturmaterial mit einer komplexen Form zu bilden, wie zum Beispiel ein Strukturmaterial, das für dentale Zwecke benutzt wird.
Nachdem dies erfolgt wird, wird das Modell gesintert und dann ein Finishingverfahren durchlaufen, was die gewünschte Form komplettiert.

Patentdokument 1: JP 2004-344623A
Patentdokument 2: JP 2005-59477A

Offenbarung der Erfindung
Jedoch kann, wenn ein Modell, das durch das oben beschriebene Schichtmodellierungsgerät geformt wird, auf einem Rahmen einer Prothese oder dergleichen angewendet wird, es notwendig werden, einen Sinterprozess durchzuführen, nachdem das Modellieren erfolgte, und es gibt viele Situationen, wo das Modell unter seinem eigenen Gewicht ineinander zusammensackt oder zusammenbricht oder, aufgrund der Atmosphäre innerhalb des Brennofens – während die Temperatur ansteigt – Formabweichungen zu dem auftreten, was ursprünglich gewünscht war. Insbesondere kann beim Brennen eines langen Modells, wie zum Beispiel einer langreichweitigen Brückenkonstruktion oft eine Verzerrung auftreten bis zu einem Grad, der nicht mehr korrigiert werden kann. Auf gleiche Weise kann, sogar, wenn das Modell aus einem Material gebildet ist, das kein Brennen benötigt, es zu Fällen kommen, wo sich das Modell verbiegt aufgrund des Trocknens, während des Formens, der Polymerisation usw..
Zusätzlich kann, weil Rahmen für Dentalprothesen und dergleichen oft dazu ausgelegt sind, an Ankerzähnen von Patienten unter Benutzung eines Materials, wie zum Beispiel einem Zement angebracht zu werden, es zu Situationen kommen, wo ein Raum zwischen dem Rahmen und dem Modelltisch bleibt. Auf diese Weise können leicht Deformationen entstehen, die nicht im Vorhinein vorhergesehen werden können.
Dementsprechend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Modelldatenerzeugungssystem und Programm zum Erzeugen von Modelldaten zu schaffen, dass ein Modell schafft, dass eine Struktur besitzt, die gegen Deformationen während des Herstellungsprozesses oder des Brennprozesses widerstandsfähig ist, wie auch ein Herstellungsverfahren für ein solches Modell.
Ein Modelldatenerzeugungssystem, das Modelldaten erzeugt, die die Form einer Struktur darstellen, wobei die Modelldaten durch ein Gerät für das geschichtete Modellieren genutzt werden, das auf einer Basisebene Modellschichten schichtet, die wenigstens teilweise durch Lichteinstrahlung oder Sättigung mit einer Binderflüssigkeit geformt werden, wobei die so gebildeten Teile das Modell bilden, und das System umfasst: eine Strukturdateneingabeeinheit, die Eingabestrukturdaten eingibt, die die Form der gewünschten Struktur ausmachen, eine Zusammensetzungsdatenaufzeichnungseinheit, die Zusammensetzungsdaten aufzeichnet, die die Zusammensetzung eines Materials enthalten, die in dem Modell enthalten sind, das von dem Modellierungsgerät gebildet wird, eine Veränderungsgraddatenaufzeichnungseinheit, die eine Zusammensetzung eines Materials, das in dem Modell benutzt werden kann, aufzeichnen im Zusammenhang mit Größenveränderungsdaten, die die Größe der Veränderung aufzeichnen, die das Material während des Trocknens, der Polymerisation oder dem Sintern erfährt; einer Korrektureinheit, die die Veränderungsgrößendaten erhält, die Größe der Veränderung entsprechend der Zusammensetzung des Materials, die in den Zusammensetzungsdaten aus den Größenveränderungsdaten angezeigt werden und, basierend auf den erhaltenen Größenveränderungsdaten, die Strukturdaten korrigiert, so dass das Modell, das unter Benutzung der Strukturdaten gebildet wird, die Form der gewünschten Struktur nach der Veränderung, die durch Trocknen, Polymerisation oder Sinterung verursacht wird, annimmt; eine Konturerzeugungseinheit, die die Strukturdaten nutzt, um Konturdaten zu erzeugen, die die Kontur eines Rahmens zwischen der Struktur und einer Projektionsebene ausmachen, indem die Struktur positioniert wird, oberhalb einer Basisebene und der positionierten Struktur, die vertikal auf die Basisebene projiziert wird; einer Unterstützungselementerzeugungseinheit, die Unterstützungselementdaten erzeugt in Form eines Unterstützungselementes, das so geformt ist, dass ungefähr die Gesamtheit des Raumes ausfällt und die Struktur unterstützt; und einer Querschnittserzeugungseinheit, die Querschnittsdaten erzeugt, die die Querschnittsform jeder der Vielzahl von Ebenen ausdrücken, die ungefähr parallel zur Basisebene sind, basierend auf den Strukturdaten, den Unterstützungselementdaten und Konturdaten.
Unter Benutzung von Veränderungsgrößendaten, die die Menge an Veränderung während des Trocknens, der Polymerisation oder des Sintern des Modells anzeigen, kann die Berichtigungseinheit richtige Strukturdaten nach der Veränderungsgröße wie zum Beispiel dem Schrumpfen oder der Verzerrung aufgrund des Trocknens der Polymerisation oder des Sintern im Vorhinein vorhersagen. Die Strukturdaten werden daher korrigiert, so dass das Modell, das durch die Vorrichtung zur strukturierten Modellierung ba sierend auf den Strukturdaten gebildet wird, so nahe wie möglich der gewünschten Form ist. Durch dieses können die Zielform und Größe nach dem Trocknen der Polymerisation oder dem Sintern (dem Brennen) des Modells erreicht werden.
Weiterhin erzeugt die Unterstützungselementerzeugungseinheit die Unterstützelementdaten die Form eines Unterstützungselementes darstellen, das so geformt ist, dass es ungefähr den Raum ausfüllt, der von den Konturdaten dargestellt wird. Aus diesem Grund wird das Modell, das mit dem Unterstützungselement konfiguriert wird, durch die Unterstützungselementdaten dargestellt und die Struktur, die von den Strukturdaten dargestellt wird, wird so konfiguriert, dass die Fläche an der Basisebene der Struktur konfiguriert ist, oder mit anderen Worten, die Bodenfläche der Struktur wird im wesentlichen in ihrer Gesamtheit oberhalb der Basisebene von dem Unterstützungselement gehalten.
Querschnittsdaten, die die Querschnittsform des Modells darstellen, werden unter Benutzung der korrigierten Strukturdaten, den Unterstützungselementdaten und den Konturdaten erzeugt. Wie oben beschrieben, nutzt das Gerät für geschichtete Modellierung diese Querschnittsdaten, wodurch die Veränderungseinheit die Strukturdaten korrigiert, nachdem die Menge der Veränderung, die aufgrund des Bildens und des Brennprozesses auftreten, für das Modell vorhergesagt wurden. Das Ergebnis hat das Modell unter Benutzung der Querschnittsdaten und des Sinterns eine Form angenommen, die akkurat die gewünschte Strukturform reflektiert, die von den Strukturdaten ausgedruckt werden, die durch die Strukturdateneingabeeinheit eingegeben wurden. Das bedeutet, dass eine Verringerung in der Kompatibilität, der Genauigkeit usw. aufgrund des Schrumpfens der Struktur während eines Prozesses des Bildens oder Sinterns der Struktur, die durch die Strukturdaten dargestellt ist, nun unterdrückt ist.
Weiter wird die Struktur, die unter Benutzung der Querschnittsdaten geschichtet wurde, auf der Bodenfläche auf der Basisebene gebildet, um so ungefähr in ihrer Gesamtheit von dem Unterstützungselement unterstützt zu werden. Aus diesem Grunde werden Verzerrungen in der Struktur, wie zum Beispiel Durchbiegungen im Prozess des Bildens des Modells basierend auf den Querschnittsdaten unterdrückt. Darüber hinaus wird in dem Bildungsprozess die Bodenfläche der Struktur in ihrer Gesamtheit von dem Unterstützungselement unterstützt und daher wird die Struktur genau gebildet während ihre Zielform beibehalten wird.
Aus diesem Grunde kann das System zum Erzeugen von Modellierungsdaten solche Modellierungsdaten zum Erhalt eines Modells schaffen, die Verzerrungen während des Bildungsprozesses widerstehen und genau eine gewünschte Form nachfolgend des Bildungs- und Sinterungsprozessen wiedergeben. Das Modellierungsdaten-Erzeugungssystem kann Modellierungsdaten schaffen, die in der Modellierung von Strukturen nützlich sind, die komplexe Oberflächen haben und eine genaue Bildung erfordern, wie zum Beispiel Kronen, Brücken und dergleichen.
Nach der vorliegenden Erfindung kann die vorliegende Erfindung ein Modellierungsdatenerzeugungssystem schaffen und ein Programm zum Erzeugen von Modellierungsdaten, das ein Modell darstellt, das eine Struktur aufweist, die Deformierungen während des Bildungsprozesses oder Sinterungsprozesses widersteht wie auch ein Herstellungsverfahren für ein anderes Modell.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen.
1 ist ein funktionelles Blockdiagramm, das die Konfiguration eines Modelldatenerzeugungssystems nach Anspruch 1 darstellt.
2 ist ein Flussdiagramm, das den Verarbeitungsfluss beim Erzeugen von Modellierungsdaten illustriert.
3A ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Brückenrahmens illustriert, der durch die korrigierten Strukturdaten 29 von der Berichtigungseinheit 28 erzeugt wurde.
3B ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Unterstützungselements darstellt, das von den Unterstützungselementdaten 25 durch die Unterstützungselementerzeugungseinheit 7 erzeugt wurde.
4 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel des Verfahrens zum Erzeugen der Unterstützungselementdaten 25 zeigt.
5 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Bildschirms illustriert, der den Zustand anzeigt, bei der eine Struktur 31 durch Strukturdaten 22 auf xyz Koordinaten arrangiert ist.
6 zeigt ein Diagramm, das ein Beispiel eines Bildschirms darstellt, der eine Ebene 32 anzeigt, in der die Form der Struktur 31 auf die xy Ebene projiziert ist.
7 zeigt ein Diagramm, das ein Beispiel eines Bildschirms darstellt, der eine Kontur 33 ausgedrückt durch Konturdaten anzeigt.
8 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Bildschirms darstellt, der Säule und Körper 34a gleichmäßig angeordnet rechtwinklig zur xy Ebene anzeigt.
9 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Schirms zeigt, der einen Zustand anzeigt, in dem die Kontur 33 auf die Säulenkörper 34a aufgeprägt ist.
10 ist ein Beispiel eines Schirms, der die Form eines Unterstützungselements 34 anzeigt, das durch die gestutzten Säulenkörper 34a gebildet ist.
11 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Bildschirms zeigt, das einen Zustand anzeigt, in dem die Struktur 31 auf dem Unterstützungselement 34 unterstützt ist.
12A ist ein Diagramm, das die Querschnittsform des Unterstützungselementes 34 und die Struktur 31 in einem Fall zeigt, wo die Peripherie des Abschnittes der Kontakt mit dem Unterstützungselement 34 macht, ausgeschnitten ist.
12B ist ein Diagramm, das die Querschnittsform eines Unterstützungselementes 34 darstellt, das eine Kerbe aufweist.
13 ist ein Diagramm, das einen Schirm darstellt, der ein weiteres Ausführungsbeispiel des Unterstützungselementes 34 darstellt.
14 ist ein Diagramm, das einen Schirm darstellt, der ein weiteres Ausführungsbeispiel des Unterstützungselementes 34 darstellt.
15A ist ein Diagramm, in dem ein Brückenrahmen, der die Struktur 31 ausmacht, von der Seite dargestellt ist in einem Zustand, in dem der Brückenrahmen entlang vieler paralleler Ebenen aufgespalten ist, die vorbestimmte Abstände zueinander aufweisen.
15B ist ein Diagramm mit einem Brückenrahmen, der die Struktur 31 ausmacht, der schräg von oben betrachtet in einem Zustand ist, in dem der Brückenrahmen entlang einer Vielzahl von parallelen Ebenen mit vorbestimmten Intervallen mit Bezug zueinander aufgeschnitten ist.
15C ist ein Diagramm, in dem ein Brückenrahmen, der die Struktur 31 ausmacht, von oben betrachtet ist in einem Zustand, in dem der Brückenrahmen entlang einer Vielzahl von parallelen Ebenen aufgetrennt ist, die vorbestimmte Abstände in Bezug zueinander aufweisen.
16 ist ein Diagramm, das ein Beispiel von Bilddaten für jeden Querschnitt eines Brückenrahmens darstellt, der die Struktur 31 ausmacht.
17 ist eine perspektivische Darstellung, die den allgemeinen Aufbau eines Schichtmodellierungsgerätes 100 darstellt.
18A ist eine Querschnittsdarstellung, die den ersten Schritt beim Modellieren illustriert, der von dem Schichtmodellierungsgerät 100 durchgeführt wird.
18B ist eine Schnittdarstellung, die den nächsten Schritt im Modellieren darstellt, der von dem Schichtmodellierungsgerät 100 durchgeführt wird.
18C ist eine Schnittdarstellung, die den nächsten Schritt danach beim Modellieren darstellt, der von dem Schichtmodellierungsgerät durchgeführt wird.
18E ist eine Schnittdarstellung, die den nächsten Schritt danach darstellt, der von dem Schichtmodellierungsgerät 100 durchgeführt wird.
19 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel eines Verfahrens darstellt, das von einem Steuerprogramm gesteuert wird.
20A ist ein Diagramm, das einen Schritt darstellt, durch den ein herkömmliches Schichtmodellierungsgerät ein Modell formt.
20B ist ein Diagramm, das einen Schritt darstellt, durch den ein herkömmliches Schichtmodellierungsgerät ein Modell darstellt.
20C ist ein Diagramm, das einen Schritt darstellt, durch den ein herkömmliches Schichtmodellierungsgerät ein Modell darstellt.
20D ist ein Diagramm, das einen Schritt darstellt, durch den ein herkömmliches Schichtmodellierungsgerät ein Modell darstellt.
21A ist ein Diagramm, das den Querschnitt eines zusätzlichen Elementes 52 eines Typs darstellt, das eine Ecke auf der Schulter des Abschnittes aufweist, der Kontakt mit den Ankerzähnen macht.
21B ist ein Diagramm, das den Querschnitt eines zusätzlichen Elementes 53 eines Typs darstellt, bei dem die Schulter des Abschnitts der Kontakt mit den Ankerzähnen macht, abgerundet ist.
22 stellt den Zustand im Querschnitt dar, bei dem eine Krone, die nach der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde, auf einen Ankerzahn aufgesetzt wurde, gesehen von der Seite.
Beschreibung der Erfindung
Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird in dem Fall, wo die gewünschte Struktur an ein anderes Objekt angebracht werden soll, die Strukturdateneingabeeinheit weiter Eingabebezugsgrößendaten annehmen, die die Positionsbeziehung zwischen Objekt und der Struktur darstellen, und das System kann weiter eine Ergänzungsformdatenerzeugungseinheit umfassen, die Ergänzungsformdaten erzeugt, die ein Element zum Fixieren der Positionsbeziehung zwischen dem Objekt und der Struktur basierend auf den Bezugsdaten ausdrucken und Ergänzungsformdaten zu den Strukturdaten hinzufügen.
Die zusätzliche Formdatenerzeugungseinheit erzeugt Strukturdaten, an die zusätzliche Information hinzugefügt wurde, die ein Element zum Befestigen der Positionsbeziehung zwischen der Struktur und dem Objekt, an der die Struktur angebracht werden soll, ausdrücken. Wenn Querschnittsdaten aus diesen Strukturdaten, die von dem Schichtmodellierungsgerät genutzt werden, erzeugt werden, wird eine Struktur gebildet, bei der ein zusätzliches Element hinzugefügt wurde. In anderen Worten können Strukturdaten, die eine Strukturdaten, die eine Struktur darstellen, deren Orientierung Position usw. eindeutig bestimmt werden kann und die präzise angesetzt werden kann, wenn die Struktur an das Objekt angesetzt wird, erhalten. Das Ergebnis kann die Struktur an das Objekt in der korrekten Position angesetzt werden und in der korrekten Orientierung. Eine Schrägstellung in der Ausrichtung, wenn die Struktur an das Objekt angesetzt wird, wird auch vermieden.
Zum Beispiel kann in einem Fall, wo die Struktur, die modelliert werden soll, als Rahmen, wie zum Beispiel als Krone oder als Brücke genutzt wird, die zusätzliche Formdatenerzeugungseinheit es möglich machen, einen Zementraum zur Verklebung oder zum Ankleben an einen Ankerzahn hinzuzufügen an eine Position des Rahmens, um so die richtige Position und Orientierung des Rahmens relativ zu dem Ankerzahn usw. beizubehalten.
Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die zusätzliche Formdatenerzeugungseinheit Daten erzeugen, die Plattenkörper oder Säulenkörper ausdrücken, die zwischen dem Objekt und der Struktur als zusätzliche Formdaten vorgesehen sind und die zusätzlichen Formdaten durch Finden der Querschnittsfläche des Plattenkörpers oder der Säulenkörper erzeugen unter Benutzung von Zusammensetzungsdaten, die in der Zusammensetzungsdatenaufzeichnungseinheit aufgezeichnet sind.
Da das Element, das von den zusätzlichen Formdaten ausgedrückt wird, eine Vielzahl von Plattenkörpern oder Säulenkörpern darstellt, ist der Raum zwischen der Struktur, die durch Querschnittsdaten dargestellt wird und der Raum zwischen der Struktur, die durch die Querschnittsdaten dargestellt wird und dem Objekt durch ein Element an einer Vielzahl von Orten unterstützt und die Oberfläche, über der die Struktur und das Element Kontakt haben, ist verringert. Durch dieses ist leicht eine Struktur mit einer richtigen Form relativ zum Objekt zu erhalten.
Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die zusätzliche Formdatenerzeugungseinheit die zusätzlichen Formdaten durch Berechnen erzeugen unter Benutzung der Strukturdaten und der Beziehungsdaten, der Oberfläche des Abschnittes, wo das Element Kontakt mit dem Objekt macht, so dass die Oberfläche zur Befestigung der Positionsbeziehung ausreicht und ausreicht zum Aufrechterhalten der Klebekraft zwischen der Struktur und dem Objekt oberhalb eines vorbestimmten Wertes.
Aufgrund dieser Tatsache können die zusätzlichen Formdaten, die es ermöglichen, dass die Position der Struktur und des Objekts mit genügender Stärke aneinander befestigt werden, wie auch die Struktur und das Objekt aneinander mit genügender Stärke anhaften, erreicht werden.
Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung, kann die zusätzliche Formdatenerzeugungseinheit zusätzliche Formdaten erzeugen, die ein Element ausdrücken, das von einer Vielzahl von Plattenkörpern oder Säulenkörpern gebildet ist, und das an die Oberfläche der Struktur angefügt ist, die von den Strukturdaten angezeigt werden, d. h., hinzugefügt an das Objekt, das eine Dicke äquivalent zu dem gewünschten Raum, der zwischen der Struktur und dem Objekt vorgesehen ist und dessen Oberfläche Kontakt mit dem Objekt und dergleichen Form macht, wie auch mit der Form des entsprechenden Abschnittes des Objektes.
Auf diese Weise ist es möglich, das fertig gestellte Modell genauer anzubringen und zu verankern, während die richtige Positionierung und Ausrichtung des Modells relativ zu dem Objekt, an das das Modell angebracht wird, die richtige Dicke für die Klebung und dergleichen usw. Berücksichtigung findet. Zum Beispiel wird in dem Fall, wo das ferti ge Modell eine Prothese, angebracht an einem Ankerzahn innerhalb der Mundhöhle eines Patienten ist, diese Prothese genau angebracht und verankert werden, während die richtige Positionierung und Orientierung relativ zu den Ankerzähnen beibehalten wird und die richtige Dicke der Zementschicht usw.
Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Ergänzungsformdatenerzeugungseinheit ergänzende Formdaten erzeugen, die für ein Element stehen, das aus einer Vielzahl von Plattenkörpern oder Säulenkörpern, die sich in rechtwinkliger Richtung in diesem Abschnitt der Struktur erstrecken, der Kontakt mit dem Element eingeht. Durch dieses ist die ergänzende Formdatenerzeugungseinheit dazu in der Lage, ergänzende Formdaten durch einfache Berechnungen zu erzeugen.
Nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann die Konturerzeugungseinheit die Positionierung der korrigierten Struktur basierend auf einem Raumvolumen bestimmen, das zwischen den korrigierten Strukturdaten, die durch die Korrigiereinheit korrigiert sind und der Basisebene besteht und kann Konturdaten generieren, die die Kontur des Raumes ausmachen, der zwischen den korrigierten Strukturdaten und der Basisebene gebildet ist.
Aufgrund dieser Tatsache kann die Konturerzeugungseinheit die Struktur so anordnen, dass das Volumen des Raumes optimal ist. Aus diesem Grunde können die Konturdaten die Kontur eines Raumes ausdrücken, der das optimale Volumen hat. Die Unterstützungselementerzeugungseinheit unterstützt die Unterstützungselementdaten basierend auf solchen Konturdaten eines Raums, der optimales Volumen hat. Aus diesem Grund werden Unterstützungselementdaten, die ein Unterstützungsdaten erhalten, die ein Unterstützungselement ausdrücken, das optimales Volumen besitzt. Zum Beispiel wird, wenn das Volumen des Raums sich verringert, das Unterstützungselement, das innerhalb des Raums gebildet ist, ebenfalls klein sein. In anderen Worten, das Unterstützungselement, das von den Unterstützungselementdaten ausgedrückt wird, verringert sich in der Größe. Als Ergebnis kann die Materialmenge, die in der Bildung des Unterstützungselements genutzt wird, reduziert werden.
Nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung können die Unterstützungselementdaten ein Unterstützungselement ausdrücken, das aus einer Vielzahl von Plattenkörpern oder Säulenkörpern besteht, die relativ zur Basisplatte vertikal vorgesehen werden.
Das Unterstützungselement, das von den Unterstützungselementdaten ausgedrückt wird, wird aus einer Vielzahl von Plattenkörpern oder Säulenkörpern gebildet, und daher kann die Größe des Abschnitts Unterstützungselementes, das Kontakt mit der Struktur aufnimmt, reduziert werden. Dadurch ist die Struktur, die von den Querschnittsdaten ausgedrückt wird, in ihrer Gesamtheit von dem Unterstützungselement unterstützt und die Oberfläche, die Kontakt mit dem Unterstützungselement macht, ist reduziert. Eine solche Struktur, die auf Querschnittsdaten basierend gebildet ist, unterdrückt Verzerrungen während des Bildungsprozesses und weiter werden Rückstände von dieser nur selten in der Struktur verbleiben, wenn das Unterstützungselement entfernt wird. In anderen Worten wird, wenn die Oberfläche dort, wo das Unterstützungselement und die Struktur in Kontakt miteinander kommen, klein ist, es erleichtern, dass das Unterstützungselement nahe der Basis der Struktur abgebrochen werden kann, wenn das Unterstützungselement entfernt werden soll. Als Ergebnis ist es leicht, eine Nachbehandlung zur Glättung der Oberfläche der Struktur durchzuführen, nachdem das Unterstützungselement entfernt wurde. In anderen Worten ist es leicht, eine Struktur zu erhalten, die eine präzise Form aufweist. Auf diese Weise wird unter Nutzung der dargestellten Unterstützungselementdaten das Modelldatenerzeugungssystem es ermöglichen, Modelldaten zum Erhalt einer präzisen Struktur ohne Mühe zu erhalten.
Nach einem Aspekt der Erfindung ... die Unterstützungselementdaten ein Unterstützungselement ausdrücken, in dem die horizontale Dicke der Plattenkörper oder Säulenkörper kleiner in den Abschnitten ist, die in Kontakt mit der Struktur kommen, als in anderen Abschnitten.
Auf diese Weise ist die Größe des Oberflächenbereichs des Abschnittes des Unterstützungselementes, der von den Unterstützungselementdaten ausgedrückt wird, der in Kontakt mit der Struktur kommt, reduziert. Mit anderen Worten, die Größe des Kontaktpunktes zwischen dem Unterstützungselement und der Struktur ist verringert. Entsprechend kann mit einem Modell, das auf den Querschnittsdaten basierend modellt wurde dann, wenn das Unterstützungselement von der Struktur entfernt wird, das Unterstützungselement leicht nahe des Abschnittes abgebrochen werden, der Kontakt mit der Struktur macht. Als Ergebnis werden Rückstände des Unterstützungselements selten an der Struktur verbleiben. In anderen Worten werden Querschnittsdaten, die unter Benutzung der Unterstützungselementdaten erzeugt werden, ein Modell ausdrücken, das eine Form aufweist, mit der selten Rückstände auf dem Unterstützungselement verbleiben.
Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Unterstützungselementerzeugungseinheit Unterstützungselementdaten, die ein Unterstützungselement ausdrücken, das eine Kerbe nahe des Abschnittes aufweisen, der Kontakt mit der Struktur macht. Auf diese Weise können die Unterstützungselementdaten eine Form ausdrücken, in der Rückstände auf dem Unterstützungselement selten auf der Struktur verbleiben, wenn das Unterstützungselement von der Struktur, die erhalten wurde, entfernt wird.
Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Unterstützungselementerzeugungseinheit die Strukturdaten korrigieren, so dass die Peripherie des Abschnittes der Struktur, die Kontakt mit dem Unterstützungselement macht, zu der Innenfläche der Struktur eingekerbt ist. Auf diese Weise bilden die Strukturdaten, die eine Form ausdrücken, in der Reste des Unterstützungselements selten auf der Struktur verbleiben, wenn das Unterstützungselement von der Struktur, die erhalten wurde, entfernt wird.
Nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann die Zusammenstellungsdatenaufzeichnungseinheit weiter Zusammenstellungsdaten aufzeichnen, die die Zusammensetzung eines Materials bedeuten, dass in dem Unterstützungselement benutzt wurde. Um die Unterstützungselementerzeugungseinheit kann die horizontale Dicke des Plattenkörpers oder des Säulenkörpers unter Benutzung der Zusammensetzungsdaten, die in der Zusammensetzungsdatenaufzeichnungseinheit aufgezeichnet ist, auffinden.
Durch Nutzung der Zusammensetzungsdaten stellt die Unterstützungselementerzeugungseinheit sicher, dass das Unterstützungselement die notwendige Stärke besitzt und auch eine minimale Dicke aufweist. In anderen Worten, die Unterstützungselementerzeugungseinheit erlaubt es dem Unterstützungselement, die notwendige Stärke aufzuweisen, während es auch dazu in der Lage ist, leicht von der Struktur entfernt zu werden und kann weiter eine horizontale Dicke für den Plattenkörper oder den Säulenkörper mit einem Grad auffinden, bei dem Teile des Unterstützungselements nicht an der Fläche der Struktur verbleiben, nachdem das Unterstützungselement entfernt wurde.
Nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann die Unterstützungselementerzeugungseinheit eine Verteilung von Kraft, die auf das Unterstützungselement von der Struktur unter Benutzung der Strukturdaten ausgeübt wird, berechnen und die horizontale Dicke der Plattenkörper oder der Säulenkörper basierend auf der Verteilung auffinden.
Die Unterstützungselementerzeugungseinheit findet die horizontale Dicke für die Plattenkörper oder die Säulenkörper basierend auf der Verteilung von Kraft, die auf dem Unterstützungselement durch die Struktur ausgeübt wurde; dies ermöglicht es dem Unterstützungselement, die Stärke zu haben die notwendig ist, die Verzerrungen in der Struktur zu unterdrücken, während sie auch dazu in der Lage ist, leicht von der Struktur entfernt zu werden und macht es weiter möglich, den Dickegrad aufzuzeigen, bei dem Teile des Unterstützungselementes nicht auf der Oberfläche der Struktur verbleiben, nachdem das Unterstützungselement entfernt wurde. Es wird darauf hingewiesen, dass die Unterstützungserzeugungseinheit die Dicke unter Benutzung sowohl der Zusammensetzungsdaten und der angegebenen Lastverteilung auffinden kann.
Nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann die Struktur eine Prothese innerhalb der Mundhöhle sein und die Strukturdaten können Daten sein basierend auf Messungsdaten, die durch Messen des Inneren der Mundhöhle oder der Peripherie erhalten werden.
Strukturdaten wie eine Form einer Prothese innerhalb der Mundhöhle bedeuten, werden basieren auf Messdaten erzeugt, die durch eine Messung erhalten wurden, die im Vorhinein korrigiert wurde, nachdem die Menge an Schrumpfung aufgrund des Trocknens, Polymerisation oder Sinterung angenommen wurde. Diese Daten drücken daher eine Prothese einer Form aus, die der Form der Mundhöhle oder der peripheren Abschnitt dieser nach dem Sintern folgt.
Ein Herstellungsverfahren für die Herstellung der Struktur unter Benutzung von Querschnittsdaten, die durch das Modelldatenerzeugungssystem und das Schichtmodellierungsgerät erzeugt wurden, sind auch ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Dieses Herstellungsverfahren umfasst: Einen schichtbildenden Schritt zum Bilden einer Modellierungsschicht einer vorbestimmten Dicke auf einem Modellierungstisch, der in dem Schichtmodellierungsgerät geschaffen wurde und der dazu in der Lage ist, auf und ab sich zu bewegen; ein Modellierungsschritt zum selektiven Beleuchten mit Licht oder Ausbringen einer Binderflüssigkeit auf diese und Sättigen wenigstens eines Abschnittes der Modellierungsschicht, wobei der Abschnitt eine Form korrespondierend zu einer Querschnittsform aufweist, die von den Querschnittsdaten ausgedrückt werden, wo durch die Modellierungsschicht geformt wird; einem absteigenden Schritt zum Veranlassen des Modellierungstisches um eine Menge äquivalent der vorbestimmten Dicke abzusteigen; einem schichtbildenden Schritt zum Schichtbilden von Modellierungsschichten durch sequentielles Wiederholen des Schichtbildeschrittes und des Formgebeschrittes für jede der Vielzahl von Ebenen, die von den Querschnittsdaten ausgedrückt werden; und einem Entferneschritt zum Bilden der Struktur in einem Zustand, in dem die Struktur auf dem Modellierungstisch durch das Unterstützungselement unterstützt wird, durch Entfernen von Abschnitten der Modellierungsschicht, die indem schichtbildenden Schritt neben den Abschnitten, die in den formgebenden Schritten aufgeschichtet wurden, entfernt werden.
Nach dem obigen Herstellungsverfahren wiederholt das Schichtmodellierungsgerät den Schichtbildeschritt, den Formungsschritt und den Absenkschritt basierend auf Querschnittsdaten; als Ergebnis werden die Abschnitte, die von dem Formungsschritt gebildet werden, die Struktur bilden, die auf dem Modellierungstisch von dem Unterstützungselement unterstützt werden. Verzerrungen, die in der Struktur während des Prozesses des Bildens der Struktur auftreten, können so unterdrückt werden. Durch den Entfernungsschritt werden die Unterstützungsformabschnitte, die zur gleichen Zeit wie die Struktur gebildet werden, von den Modellierungsschichten entfernt.
Weiterhin ist die Struktur, die von dem Schichtmodellierungsgerät gebildet wurde, unter Benutzung von Daten gefertigt worden, die Veränderungen, wie zum Beispiel Verzerrungen und Schrumpfungen aufgrund des Sinterns im Vorhinein korrigieren, so dass die Struktur nach dem Sintern die Zielgröße besitzt und die vorteilhafte Kompatibilität aufweist.
Ein Modelldatenerzeugungsprogramm, das einen Computer veranlasst, einen Prozess zum Erzeugen von Modelldaten durchzuführen, die die Form einer Struktur ausdrücken, wobei die Modelldaten von einem Schichtmodellierungsgerät genutzt werden, das auf einer Basisebene Modellschichten aufschichtet, die wenigstens teilweise durch Lichtbeleuchtung oder Sättigung mit einer Binderflüssigkeit geformt werden, wobei die geformten Teile das Modell bilden, sind auch eine Ausbildung der vorliegenden Erfindung. Dieses Programm veranlasst einen Computer, das Folgende auszuführen: ein Strukturdateneingabeprozess zum Eingeben von Strukturdaten, die die Form einer gewünschten Struktur ausdrücken; einen Korrekturprozess zum Zugriff auf eine Zusammensetzungsaufzeichnungseinheit in dem Modell, die von dem Schichtmodellierungs gerät gebildet wurde und einer Veränderungsgrößendatenaufzeichnungsdateneinheit, die eine Zusammensetzung eines Materials aufzeichnet, das in dem Modell in Zusammenhang mit der Veränderung der Größendaten eingesetzt werden kann, die die Größe der Veränderung anzeigen, die das Material während des Trocknens der Polymerisation oder der Sinterung erfahren wird, die die Veränderungsgrößendaten erhalten, die die Größe der Veränderung entsprechend der Zusammensetzung des Materials, die in den Zusammensetzungsdaten aus den Zusammensetzungsgrößendaten angezeigt werden, erhält und basierend auf den erhaltenen Größenänderungsdaten die Strukturdaten korrigiert, so dass das Modell, das unter der Benutzung der Strukturdaten gebildet ist, die Form der gewünschten Struktur nach der Veränderung berücksichtigt, die von dem Trocknen, der Polymerisation und dem Sintern stammen; einem Konturerzeugungsprozess unter Benutzung der Strukturdaten, um Konturdaten zu erzeugen, die die Kontur des Raums zwischen der Struktur und einer Projektionsebene darstellen, in der die Struktur oberhalb der Basisebene positioniert ist und die positionierte Struktur vertikal auf eine Basisebene projiziert ist; einem Unterstützungselementerzeugungsprozess zum Erzeugen von Unterstützungselementdaten, die die Form eines Unterstützungselementes ausdrücken, das so gebildet ist, dass es ungefähr den gesamten Raum ausfüllt und die Struktur unterstützt und Querschnittserzeugungsprozesse zum Erzeugen basierend auf den Strukturdaten der Unterstützungselementdaten und der Konturdaten Querschnittsdaten ausdrückend die Querschnittsform jeder der Vielzahl von Flächen ungefähr parallel zur Basisebene und der Flächen, die das Modell ausmachen, die dazu eingerichtet sind, das Unterstützungselement, das durch die Unterstützungselementdaten ausgedrückt werden und die Struktur, die von den Strukturdaten ausgedrückt werden, die durch die Korrekturdaten korrigiert werden.
Nach dem obigen Programm erzeugt das Schichtmodellierungsgerät Unterstützungselementdaten, die bei der Erzeugung des Unterstützungselementes zur Unterstützung der Struktur auf der Basisebene benutzt werden. Weiter werden Querschnittsdaten erzeugt, die einfach von dem Schichtmodellierungsgerät genutzt werden können.
Ein Herstellungsverfahren nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, ist ein Modell-Herstellungsverfahren, das auf einer Basisebene Modellierungsschichten aufschichtet, in denen Teile der Schichten selektiv geformt werden und das Teile ausbildet, die als Modell geformt werden. Dieses Verfahren umfasst einen Schritt des Bildens eines Unterstützungselements zum Unterstützen einer Struktur, die die ge wünschte Form auf einer Basisebene aufweist und einen Schritt des Bildens der Struktur auf dem Unterstützungselement.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung im Detail unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
(Ausführungsbeispiel 1)
Ausführungsbeispiel 1 betrifft ein Modelldatenerzeugungssystem, das Daten, die die Form eines Modells ausdrücken, das durch Schichten eines Pulvers auf einem Modelltisch gebildet wird. Die vorliegende Ausführungsform beschreibt ein Beispiel, bei der ein Schichtmodellierungsgerät zum Beispiel eine Zirkonoxidstruktur als ein Modell darstellt, das als Brückenrahmen für ein Porzellan, das an eine Metallrestoration gebunden ist (gebrannte Keramikkrone), dient. 1 ist ein Funktionsblockdiagramm, das die Konfiguration des Modelldatenerzeugungssystems nach Anspruch 1 darstellt.
Wie in 1 dargestellt, umfasst das Modelldatenerzeugungssystem 1 eine Eingabeeinheit 3, eine Ausgabeeinheit 4, eine Zusatzformdatenerzeugungseinheit 27, eine Berichtigungseinheit 28, eine Konturerzeugungseinheit 5, eine Unterstützungselementerzeugungseinheit 7, eine Querschnittserzeugungseinheit 9, eine Aufzeichnungseinheit 11. Das Modelldatenerzeugungssystem 1 ist mit einem Prothesenform-Datenerzeugungssystem 2 und einem Schichtmodellierungsgerät 100 verbunden.
Das Formdatenerzeugungssystem 2 für die Prothese umfasst ein Messgerät 17, eine Erzeugungseinheit 15 und eine Modellaufzeichnungseinheit 13. Das Messgerät 17 misst zum Beispiel die Form des Inneren einer Mundhöhle eines Patienten, den peripheren Abschnitt dieser usw. Die Form, die von dem Messgerät 17 gemessen wurde, wird an die Erzeugungseinheit 15 als Messdaten gesandt. Die Erzeugungseinheit 15 erzeugt Strukturdaten 22, die eine gewünschte Form einer Prothese ausdrücken basierend auf den Messdaten, die von dem Messgerät 17 und einem Modell 21 gesendet wurden und die in der Modellaufzeichnungseinheit 13 zuvor abgespeichert wurden. Das Modell 21 umfasst zum Beispiel Daten und dergleichen, die eine einfache oder allgemeine Struktur einer Prothese darstellen.
Die Eingabeeinheit 3 lädt die Strukturdaten, die von der Erzeugungseinheit 15 erzeugt wurden und zeichnet diese Daten in der Aufzeichnungseinheit 11 auf. Als Ergebnis tritt das Modelldatenerzeugungssystem 1 in einen Zustand ein, in dem es die Strukturdaten 22 nutzen kann. Zusätzlich wird in dem Fall, dass die Struktur die von den Strukturdaten angezeigt werden, eine Struktur ist, die an ein anderes Objekt angesetzt werden soll, die Eingabeeinheit 3 auch Bezugsdaten, die die Positionsbezüge zwischen der Struktur und dem Objekt anzeigen, wenn die Anordnung stattgefunden hat, eingeben. Diese Bezugsdaten umfassen zum Beispiel Daten, die die Fläche der Struktur spezifizieren, die an das Objekt angebracht wird, wenn die Struktur an das Objekt angesetzt wird, Daten die die Dicke eines Raumes anzeigen, der zwischen dem Objekt und der Struktur geschaffen wird und Daten, die die Form des Objektes anzeigen, an den die Struktur angesetzt wird usw.
Die Erzeugungseinheit 27 führt zusätzliche Formdaten als solche zusätzlichen Formdaten basierend auf den Strukturdaten 22, die in der Aufzeichnungseinheit 11 und den Bezugsdaten aufgezeichnet sind, addiert diese zu den Strukturdaten und zeichnet die Resultante als neue Strukturdaten 22 innerhalb der Aufzeichnungseinheit 11 auf. Die zusätzlichen Formdaten sind Daten, die die Form eines zusätzlichen Elementes (als „zusätzliche Form" im Folgenden bezeichnet) darstellen, die die Positionsbeziehung zwischen der Struktur und dem Objekt festlegen, wenn die Struktur, die von den Strukturdaten 22 dargestellt wird, an das Objekt angesetzt wird.
Zum Beispiel wird in dem Fall, bei dem die Struktur ein eingebrannter Keramikbrückenrahmen ist (im Folgenden einfach als „Rahmen" genannt) zusätzliche Formdaten erzeugt, die die Form darstellen für ein zusätzliches Element zum Ansetzen des Rahmens an ein Ankerzahn innerhalb der Mundhöhle des Patienten, so dass der Rahmen richtig positioniert ist und die richtige Orientierung in Bezug auf den Ankerzahn hat und angesetzt wird, während eine geeignete Menge an Freiraum an dem Ankerzahn und dem Rahmen verbleibt.
Es ist vorteilhaft, dass die Datenbildungseinheit 27 für zusätzliche Daten auf die Zusammensetzungsdaten 23 zurückgreift, die in der Aufzeichnungseinheit 11 im Vorhinein aufgezeichnet wurden bei der Bestimmung der zusätzlichen Form. Die Zusammensetzungsdaten 23 sind Daten, die die Zusammensetzung des Materials darstellen, das zur Formung genutzt wurde, zum Beispiel des zusätzlichen Elementes der Struktur oder des Unterstützungselementes.
In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, dass, wenn die zusätzliche Form aufgrund der Zielnutzung der Struktur, die hergestellt wurde, nicht notwendig ist, die zusätzliche Formdatenerzeugungseinheit 27 ausgelassen werden kann.
Die Berichtigungseinheit 28 erzeugt berichtigte Strukturdaten, in denen die Strukturdaten korrigiert wurden basierend auf den Strukturdaten 22, den Zusammensetzungsdaten 23, der Veränderungsgröße 30, die in der Veränderungseinheit 11 aufgezeichnet wurde, um eine Reduktion in Präzision und Kompatibilität aufgrund des Schrumpfens und der Verzerrung, die beim Trocknen, der Polymerisation, dem Sintern und dem Brennen der modellierten Struktur nachfolgenden Prozessen zu unterdrücken. Die erzeugten korrigierten Strukturdaten 29 werden in der Aufzeichnungseinheit 11 aufgezeichnet.
Die Konturerzeugungseinheit 5 erzeugt Konturdaten 24 basierend auf korrigierten Strukturdaten 29, die in der Aufzeichnungseinheit 11 aufgezeichnet sind. Die Konturdaten 24 sind Konturdaten 24, die die Kontur eines Raumes ausdrücken, der zwischen der Struktur und dem Modelltisch in dem Fall auftritt, wo die Struktur, die von den korrigierten Strukturdaten 29 dargestellt wird, auf einer Basisebene, wie zum Beispiel einem Modelltisch angeordnet wird. Die erzeugten Konturdaten 24 werden in der Aufzeichnungseinheit 11 aufgezeichnet.
Die Unterstützungselementerzeugungseinheit 7 erzeugt Unterstützungselementdaten 25, die die Form eines Unterstützungselementes darstellen, das die Struktur auf dem Modelltisch unterstützt basierend auf den Konturdaten 24, die in der Aufzeichnungseinheit 11 aufgezeichnet sind. Die Unterstützungselementdaten 25 sind zum Beispiel Daten, die die Form eines Unterstützungselementes darstellen, das innerhalb des Raumes angeordnet ist, der durch die Konturdaten 24 dargestellt ist. Es ist vorteilhaft für die Unterstützungselementerzeugungseinheit 7 auf Zusammensetzungsdaten 23 Bezug zu nehmen, die in der Aufzeichnungseinheit 11 im Vorhinein abgespeichert sind, wenn die Form des Unterstützungselementes bestimmt wird. Die erzeugten Unterstützungselementdaten 25 werden in der Aufzeichnungseinheit 11 aufgezeichnet.
Die Querschnittserzeugungseinheit 9 erzeugt Querschnittsdaten 26 basierend auf den korrigierten Strukturdaten 29 und den Unterstützungselementdaten 25. Die erzeugten Querschnittsdaten 26 werden in der Aufzeichnungseinheit 11 aufgezeichnet.
Die Ausgabeeinheit 4 gibt die Querschnittsdaten 26 an das Schichtmodelliergerät 100 aus. Die Ausgabeeinheit 4 gibt auch ein Steuerprogramm zum Steuern des Betriebs des Schichtmodellierungsgerätes 100 an das Schichtmodellierungsgerät 100. Ein Beispiel des Steuerprogramms wird später im Ausführungsbeispiel 2 beschrieben. Das Schichtmodellierungsgerät 100 stellt ein Modell her, das von einem Unterstützungselement und einer Struktur basierend auf den Querschnittsdaten 26 und dem Steuerprogramm erstellt wurde. Die Konfiguration und der Betrieb des Schichtmodellierungsgerätes 100 werden im Detail nachfolgend beschrieben.
Das Modelldatenerzeugungssystem 1 und das die Prothese bildende Datenerzeugungssystem 2 werden auf einem Computer, beispielsweise einem PC, einem Server oder dergleichen implementiert. Das Modelldatenerzeugungssystem 1 und das Protheseformdatenerzeugungssystem 2 können auf einem einzelnen Computer implementiert werden oder können separat auf zwei verschiedenen Computer implementiert werden. Die Funktionen der Eingabeeinheit 3, der Ausgabeeinheit 4, der Konturerzeugungseinheit 5, dem Unterstützungselementerzeugungseinheit 7, der Querschnittseinheit 9 und der Erzeugungseinheit 15 werden von der CPU des Computerausführprogramms vorbestimmt. Ein Speichermedium wie zum Beispiel eine Festplatte oder ein RAM, der innerhalb des Computers installiert wird, ein tragbares Speichermedium wie zum Beispiel eine flexible Disc oder eine Memory Card, ein Speichermedium innerhalb einer Speichereinrichtung, die auf einem Netzwerk angeordnet ist oder dergleichen können als Speichereinheit 11 und als Modellspeichereinheit 13 benutzt werden.
Als nächstes werden die Arbeitsschritte, die von dem Modelldatenerzeugungssystem 1 durchgeführt werden, beschrieben. Die vorliegende Ausführungsform beschreibt ein Beispiel eines Verfahrens zum Erzeugen von Modellierungsdaten für ein Schichtmodellierungsgerät um eine Zirkonoxidstruktur herzustellen, die als Brückenrahmen für ein Porzellan, das an eine Metallrestoration gebunden ist (gebrannte Keramikkrone), eingesetzt wird, die von einem Patienten genutzt werden soll. Hier sind die Modellierungsdaten die Daten, die die Form des Modells darstellen, das von dem Schichtmodellierungsgerät hergestellt werden soll.
Als erstes wird der Gesamtfluss des Verfahrens beschrieben. 2 ist ein Flussdiagramm, das den Fluss der Bearbeitung anzeigt, wenn das Modellierungsdatenerzeugungssystem 1 Modellierungsdaten erzeugt. Wie in 2 dargestellt, misst die Messeinrichtung 17 des Systems 2 zur Datenerzeugung für die Prothese, die Mundhöhle oder die Umgebung von dieser für einen Patienten, wodurch Messdaten erzeugt werden. Die Erzeugungseinheit 15 wird mit den Messdaten aus dem Messgerät 17 versorgt (Schritt S1).
Die Erzeugungseinheit 15 erzeugt dann Strukturdaten 22, die die Zielstrukturform darstellen oder mit anderen Worten den Rahmen basierend auf dem Modell 21, das in der Modellerzeugungseinheit 13 erzeugt wurde und den Messdaten. Die Erzeugungseinheit 15 erzeugt weiter Bezugsdaten, die die Positionsbezüge zwischen dem Rahmen und den Ankerzähnen spezifizieren, wenn der Rahmen an einem Ankerzahn angesetzt ist (Schritt S2). Die Strukturdaten und die Bezugsdaten, die von der Erzeugungseinheit 15 in das Modelldatenerzeugungssystem 1 über die Eingabeeinheit 3 geladen und in der Aufzeichnungseinheit 11 aufgezeichnet.
Die ergänzende Formdatenerzeugungsdateneinheit 27 erzeugt ergänzende Formdaten, die die Form eines Ergänzungselementes zur Befestigung der Position des Rahmens und der Ankerzähne, an die der Rahmen angesetzt werden soll, darstellen unter Benutzung der Strukturdaten 22 und der Beziehungsdaten, die durch die Erzeugungseinheit erzeugt wurden und wird diese Daten an die Strukturdaten 22 anfügen (Schritt S3). In dieser Weise ist die zusätzliche Form zum Beispiel eine Positionierungsführungsform, um es einem Techniker zu erlauben, den Rahmen leicht in der richtigen Position anzubringen und die Orientierung beim Anbringen des Rahmens auf den Ankerzahn des Patienten, und/oder eine Abstandshalterform zum Beibehalten eines Abstandes, der mit Dentalzement gefüllt wird, um zur Verbindung und Verklebung zu dienen, wenn der Rahmen an dem Ankerzahn angebracht wird. Es wird darauf hingewiesen, dass in dem Fall, wo das zusätzliche Element nicht benötigt wird wie zum Beispiel wo die Struktur nicht an ein anderes Objekt angebracht ist, die zusätzlichen Formdatenerzeugungseinheit 27 nicht den Prozess des vorgenannten Schrittes S3 auszuführen braucht.
Die Berichtigungseinheit 28 erzeugt berichtigte Strukturdaten 29, wobei in den Strukturdaten 22, die von der Erzeugungseinheit 15 oder der zusätzlichen Formdatenerzeugungseinheit 27 erzeugt werden, korrigiert sind (Schritt S4). Der die Korrektureinheit 28 korrigiert die Strukturdaten 22, so dass die Unterschiede zwischen der Struktur, die von den Strukturdaten 22 angezeigt wird und der Struktur, die sich aufgrund des Schrumpfens oder der Verzerrung verändert hat, die auftritt, wenn die Unterbenutzung der Strukturdaten 22 modellierte Struktur gesintert wird, nun behoben ist, wodurch korrigierte Strukturdaten 29 erzeugt werden.
Im Schritt S4 bezieht sich die Korrektureinheit 28 auf die Menge des Schrumpfens des Modells oder berechnet diese unter Benutzung der Zusammensetzungsdaten 23 und der Größe der Veränderungsdaten 30, die in der Aufzeichnungseinheit 11 aufgezeichnet sind und führt die notwendigen Berichtigungen unter Benutzung der Menge dieser Schrumpfung aus und erzeugt korrigierte Strukturdaten.
Die Konturerzeugungseinheit 5 und die Unterstützungselementerzeugungseinheit 7 nutzen die korrigierten Strukturdaten 29, die von der Korrektureinheit 28 erzeugt sind, um Unterstützungselementdaten 25 zu erzeugen, die die Form eines Unterstützungselementes darstellen, das die Struktur unterstützt (Schritt S5).
Die Querschnittserzeugungseinheit 5 erzeugt die Querschnittsdaten 26, die die Querschnittsformen des Modells darstellen, das durch das Unterstützungselement und die korrigierte Struktur konfiguriert ist, wobei die Form aus einer Vielzahl von Ebenen der Modellierung besteht, die parallel zueinander sind (Schritt S6). In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden diese Querschnittsdaten 26 Modellierungsdaten zu Herstellung der Zielstruktur sein, die ein Rahmen ist.
Als nächstes werden detaillierte Verfahren der Schritte S1 bis S6 beschrieben, die einen Fall betreffen, wo ein Brückenrahmen die gewünschte beispielhafte Struktur ist.
(Schritt S1 Dateneingabeverfahren)
Im Schritt S1 wird das Messgerät 17 für das System 2 zur Bildung von Daten für die Prothese an die Erzeugungseinheit 15 Messdaten eingeben, die durch Messen, zum Beispiel der Mundhöhle eines Patienten erhalten wurden, der eine Brücke nutzen soll und in dessen Nähe die Ankerzähne liegen. Die Messdaten sind zum Beispiel einzigartige Werte für einen Patienten, wie zum Beispiel Ankerzahnformen, Ankerzähne, die Formen antagonistischer Zahnreihen, occlusale Vertikalabmessungen (obere und untere Kieferintervalle), Zentralbeziehungen (Zentralpositionen), gotische Bögen, usw.. Ein „gotischer Bogen" bezeichnet den Bewegungspfad von spezifischen Abschnitten, die während der Bewegung des Kiefers entstehen. Die Mundhöhle eines Patienten und die Form der Umgebung der Ankerzähne werden zum Beispiel als Punktgruppendaten ausgedruckt, in anderen Worten als Ansammlung von XYZ-Koordinatenwerten.
(Schritt S2 Formerzeugungsprozess)
In dem Formerzeugungsprozess in Schritt 2 erzeugt die Formerzeugungseinheit 15 Strukturdaten 22 und die Bezugsdaten, die basierend auf dem Model 21 in der Modelaufzeichnungseinheit 13 aufgezeichnet werden und die Messdaten. 3A ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Rahmens illustriert, der von den Strukturdaten 22 ausgedruckt wird, die von der Berichtigungseinheit 15 erzeugt werden. Es wird darauf hingewiesen, dass 3A einen Zustand darstellt, in dem der Rahmen auf einem Unterstützungselement gebildet ist, dass in Schritt S5 gebildet wurde, der später beschrieben wird.
Die Erzeugungseinheit 15 bestimmt die allgemeine Form des Rahmens, der hergestellt werden soll, basierend auf Daten von den Messdaten, wie zum Beispiel der Form der Ankerzähne, benachbarten Zähne, antagonistischer Zähne (die Partnerzähne, wenn man beißt), der Zahnform der gegenüberliegenden Seite, der occlusalen Vertikaldimensionen (dem Intervall der oberen und unteren Kiefer), dem Zentralbeziehungen (Zentralposition), den gotischen Bögen usw..
Das Model 21, dass in der Modelaufzeichnungseinheit 13 aufgezeichnet wurde, ist ein Model zum Wiedererzeugen, zum Beispiel einer Krone, einer Brücke oder dergleichen. Das Model 21, dass in der Aufzeichnungseinheit 13 aufgezeichnet ist, ist ein Model zum Wiedererzeugen, zum Beispiel einer Krone, einer Brücke oder dergleichen. Das Model 21 umfasst z. B. Datenbanken für Kronen für jeden Zahn in jeder Position und verschiedene Rahmenformen, die die Basis zum Erzeugen von Brückenformen ausmachen, die aus verschiedenen Teilen und Anzahlen von Zähnen zusammengesetzt sind, Modellieren, die Basis- oder allgemeine Brückenformen usw. ausdrücken. Die Erzeugungseinheit 15 veranlasst ein Modell 21 eine allgemeine Krone und Brückenform darzustellen, um die einzigartigen Werte eines Patienten wiederzugeben, die von verschiedenen Messdaten erhalten wurden, wodurch ein Rahmenmodell erzeugt wird, dass die Gesamtform des Rahmens ausdrückt.
Die Erzeugungseinheit 15 spezifiziert zum Beispiel das Material des Rahmens durch Bezugnahme auf die Zusammensetzungsdaten 23 und berechnet die minimal notwendige Rahmendicke usw. zum Erhalt der notwendigen Stärke aus dem spezifischen Rahmenmaterial. Zusätzlich erhält die Erzeugungseinheit 15 Information über Zementraume, die für das Rahmenmaterial oder dergleichen geeignet sind, aus z. B. vorher aufge zeichneten Daten. Die Erzeugungseinheit 15 kann weiter die Form der Basisoberfläche des Brückenrahmens bestimmen (d. h. die Oberfläche, die an den Ankerzähnen haftet), basierend auf den Ankerzahndaten unter Benutzung dieser Zementrauminformation.
Kombinieren der Basisfläche des Brückenrahmens, der Rahmendicke usw. auf diese Weise erzeugt mit dem beschriebenen Rahmenmodell die Strukturdaten 22, die die Form des Rahmens ausdrücken, wie er in 3A dargestellt ist. In der Zwischenzeit kann die Erzeugungseinheit 15 Daten zum Spezifizieren der Basisfläche des Rahmens aufzeichnen, die an den Ankerzähnen haften, und Daten, die die Zementräume usw. als Bezugsdaten anzeigen.
(Schritt S3 Zusatzform-Erzeugungsprozess)
Der Zusatzformerzeugungsprozess in Schritt S3 wird für den Fall durchgeführt, wo eine zusätzliche Form notwendig ist, wie zum Beispiel in den Fällen, wo es notwendig ist, einen genauen Raum sicherzustellen, Positionierung durchzuführen, usw.. Zum Beispiel ist in dem Fall, in dem die Eingabeeinheit 3 Bezugsdaten zusätzlich zu den Strukturdaten 22 geladen hat, die von der Erzeugungseinheit 15 erzeugt wurden, das Modelldatenerzeugungssystem 1 dazu in der Lage, den notwendigen Zusatzformerzeugungsprozess festzulegen.
In dem Fall, in dem es bestimmt wurde, dass der Zusatzformerzeugungsprozess in Schritt S3 notwendig ist und ausgeführt werden soll, wird die Zusatzformdatenerzeugungseinheit 27 aufgerufen. Die Zusatzdatenerzeugungseinheit 27 nutzt die Strukturdaten 22, die in der Aufzeichnungseinheit 11 erzeugt und aufgezeichnet wurden, in dem Formerzeugungsprozess in Schritt S2 und erzeugt numerische Werte, die das Unterstützungselement beinhalten und addiert die Resultante auf die Strukturdaten 22. Eine Führungsform als Merkmal des numerischen Wertes wird erzeugt, sodass zum Beispiel der notwendige Raum zwischen dem Rahmen und den Ankerzähnen, die richtige Orientierung und die Position des Rahmens, wenn ein Raum zwischen dem Ankerzahn und dem Rahmen vorgesehen ist usw. bestimmt werden kann.
Durch dieses ist die komplettierte Struktur der Rahmen dazu in der Lage an dem Ankerzahn in der richtigen Position mit der richtigen Ausrichtung angesetzt zu werden, und es ist auch möglich, die notwendige Menge an Zementraum sicherzustellen, wodurch eine sichere Verklebung der Anhaftung an den Ankerzahn realisiert wird.
Wenigstens drei zusätzliche Formen zum Positionieren sind vorgesehen. Zusätzlich sind die Flächen der Zusatzformen, die in Kontakt in den Ankerzähnen kommen, dazu eingerichtet, wenigstens von einer Größe zu sein, die der Unterstützungsform einen hinreichenden Grad an Stabilität geben. Zur gleichen Zeit werden die Kontaktflächen der Zusatzformen so klein wie möglich benötigt, sodass der Oberflächenbereich es dem Dentalzement oder dem Klebematerial ermöglicht in ausreichendem Kontakt mit dem Rahmen und den Ankerzähnen zu kommen, sichergestellt werden kann, ohne dass es diesen Materialien versperrt ist, genügend an den Ankerzähnen oder dem Rahmen in Kontakt zu kommen.
In der zusätzlichen Formerzeugungseinheit in Schritt S3 wird die zusätzliche Formdatenerzeugungseinheit 27 auf die Strukturdaten 22 zurückgreifen, die Beziehungsdaten und die Zusammensetzungsdaten 23, um die Form und die Anzahl der Unterstützungselemente zu bestimmten so einander entgegenstehende Bedingungen auszubalancieren.
Hier soll ein bestimmtes Beispiel des Bestimmungsprozesses für die zusätzliche Form beschrieben werden. Als erstes wird die Erzeugungseinheit 27 für die zusätzlichen Formendaten aus der Seite der Strukturdaten 22, die an den Ankerzahn angebracht werden soll, an Dicke abziehen, die von den Bezugsgrößedaten angezeigt wird oder von der gleichen Menge von Zementraum, der von einem Nutzer des Systems eingegeben wird.
Durch dies wird ein gewünschter Raum zwischen der Oberfläche der Seite des Rahmens, die von den originalen Strukturdaten 22 angezeigt werden, geschaffen, der an den Ankerzahn angesetzt wird oder in anderen Worten zwischen der Basisfläche des Rahmens und dem Ankerzahn.
Als nächstes wird die Erzeugungseinheit 27 für zusätzliche Daten, die zusätzliche Formdaten erzeugen, die die Form des Ergänzungselementes angeben, dass in dem beschriebenen Raum geschaffen wird. Zum Beispiel können die Daten Plattenkörper oder Säulenkörper ausdrücken, die in senkrechter Richtung von dem Rahmen in dem beschriebenen Raum hinein erzeugt werden als zusätzliche Formdaten (im folgenden wird ein Fall beschrieben, in dem das Ergänzungselement aus Säulenkörpern besteht, wie dies als Beispiel dienen soll). Eine gleichartiges Verfahren, das von der Unterstützungselementerzeugungseinheit 7 eingesetzt wird, um Daten auszudrucken, die Säulenkörpern entsprechen (Schritt S5), wird im folgenden beschrieben und kann ebenfalls dazu genutzt werden, diese Daten auszudrucken, die Säulenkörper innerhalb des vorbestimmten Raumes entsprechen. Weiter wird zum Beispiel die Oberfläche der Form der Ankerzähne als Offset-Vorgabe in Richtung des Rahmens genutzt werden, und die Daten, die Säulenkörper ausdrücken, können in senkrechter Richtung von dem Rahmen berechnet werden. Als nächstes berechnet die zusätzliche Formdatenerzeugungseinheit 27 die Querschnittsfläche der Säulenkörper oder in anderen Worten den Bereich der Oberfläche des Unterstützungselementes der Kontakt mit den Ankerzähnen aufnimmt. Jeder der Flächen des zusätzlichen Elementes, die in Kontakt mit dem Ankerzahn kommen, wird notwendigerweise wenigstens eine Größe haben, mit der sichergestellt ist, dass das zusätzliche Element eine ausreichende Stärke zur Positionierung des Rahmens und des Ankerzahns hat. Wenn der Flächenbereich der Abschnitte, wo der Ankerzahn und das ergänzende Element miteinander Kontakt nehmen, extrem klein ist, wenn der Rahmen angebracht wird, wird eine Belastung auf den Ankerzahn in diesen Bereich konzentriert und die Möglichkeit besteht, dass der Ankerzahn beschädigt wird. Daher wird eine Querschnittsfläche der Säulenkörper genügend groß gewählt werden müssen, um die Position an den Ankerzähnen und dem Rahmen zu fixieren. Inzwischen ist es notwendig, dass Klebematerialien, wie zum Beispiel Dentalzement oder Bindematerialien nicht daran gehindert werden, genügend an dem Ankerzahn und dem Rahmen anzuheften oder anzukleben.
Daher ist es notwendig einen Flächenbereich zu sichern, der diesem Klebematerial erlaubt, in ausreichendem Kontakt mit dem Rahmen und den Ankerzähnen zu kommen. Aus diesem Grunde wird, wenn der Abschnitt des Unterstützungselementes der Kontakt mit dem Ankerzahn zu groß wird, zusätzliches Klebematerial zwischen den ergänzendem Element und dem Ankerzahn verbleiben, wenn der Rahmen an den Ankerzahn angebracht wird, und der Rahmen mit einer größeren Dicke als vorgegeben befestigt werden. Um einen solchen Vorgang zu verhindern, sollte der Oberflächenbereich des Ergänzungselementes, der in Kontakt mit dem Ankerzahn kommt, oder, in anderen Worten, die Querschnittsfläche des Säulenkörpers so klein wie möglich sein.
Die Erzeugungseinheit erzeugt zusätzliche Formdaten, die diese beiden einander widersprechenden Bedingungen erfüllt, unter Bezug auf die Zusammensetzungsdaten 23. Als erstes wird ein Beispiel gezeigt, in dem die Querschnittsfläche des Säulenkörpers so berechnet ist, dass das ergänzende Element wenigstens die Stärke aufweist, um den Rahmen und den Ankerzahn zu positionieren, wie beschrieben. Zum Beispiel nimmt die ergänzendes Element-Formdaten-Erzeugungseinheit 27 auf die Beziehung zwischen der Querschnittsfläche und den Stabilitäten Bezug, die in der Aufzeichnungseinheit 11 aufgezeichnet sind, die im vorhinein für jede Zusammenstellung von Material berechnet wurden, das in dem unterstützenden Element genutzt wird. Diese Beziehung zwischen der Querschnittsfläche und der Stärke kann durch Stabilitätstests herausgefunden werden, wie zum Beispiel durch Biegestärketests unter Benutzung zum Beispiel von Testobjekten, die mit verschiedenen Veränderungen in den Querschnittsflächen der Säulenkörper hergestellt wurden, die aus einem Material bestehen, dass in dem Unterstützungselement benutzt wird. Die Erzeugungseinheit 27 für Unterstützungsformdaten findet die notwenige Stabilität des Unterstützungselementes, nach dem die Form usw. des Unterstützungselementes in Betracht gezogen wurde und führt eine Rückwärtsbetrachtung aus, zum Auffinden der Querschnittsfläche, die notwendig ist, um die benötigte Stärke unter Benutzung der Beziehung zwischen der Querschnittsfläche und der Stärke aufzufinden.
Als nächstes wird ein Beispiel dargestellt, in dem die Querschnittsfläche des Säulenkörpers, die notwendig ist, um einen Oberflächenbereich sicherzustellen, der es dem Klebematerial ermöglicht, in ausreichendem Kontakt zwischen dem Rahmen und dem Ankerzahn zu kommen, berechnet. Als erstes wird die Klebestärke zwischen dem Klebematerial und dem Rahmen pro Flächeneinheit bestimmt und die Klebefläche zwischen den Materialien, die benutzt werden und dem Ankerzahn pro Flächeneinheit, und diese werden nach dem sie erhalten sind, vorab von der Aufzeichnungseinheit 11 als Basisdaten aufgezeichnet. Die Klebestärke ist in direkter Korrelation mit dem Anstieg/dem Abfall des Klebeoberflächenbereichs. Aus diesem Grunde wird durch Berechnung der Klebestärke es notwendig, den Rahmen anzuordnen und auf die festgestellte Klebestärke pro Flächeneinheit Bezug zu nehmen, sodass die Erzeugungseinheit 27 für Ergänzungsformdaten, die notwendige Klebefläche finden kann, um die festgestellte notwendige Klebestärke zu erhalten.
21A und 21B sind Querschnittsdarstellungen, die Beispiele der Form des Unterstützungselementes darstellen, dass an ein Modell (den Rahmen) 50 angefügt ist. 21A ist ein Beispiel eines Typs, dass eine Ecke auf der Schulter des Abschnittes aufweist, der Kontakt mit dem Ankerzahn aufnimmt. 21B ist währenddessen ein Beispiel eines Typs, in dem der Abschnitt der Kontakt mit dem Ankerzahn aufnimmt, abgerundet ist. Mit einem Unterstützungselement eines solchen Typs ist, wenn der Rahmen 50 an den Ankerzahn angebracht ist, sogar dann, wenn Zement auf der Fläche des Unterstützungselementes 53 vorhanden ist, die Kontakt mit dem Ankerzahn macht der Zement leicht von der Fläche des Unterstützungselementes 53 entfernbar, die Kontakt mit dem Ankerzahn aufnimmt. Dies hat den Effekt der Verminderung von Restbelastung.
In den Beispielen, die in 21A und 21B dargestellt sind, nutzt die Konfiguration eine kurvige Oberfläche statt einer Ecke an dem Abschnitt aufweist, wo das Modell 50 mit den ergänzenden Elemente 52 und 53 in Verbindung steht, um sicherzustellen, dass die Stärke des Verbindungsabschnittes ausreicht. Ein zu großer Radius für die kurvige Fläche bedeutet, dass der vorgesehene Oberflächenbereich des Abstandshalters unzureichend ist, was in Auslegungsproblemen endet. Jedoch ist, wenn der Radius zu klein ist, das Ergebnis im Großen und Ganzen das gleiche wie in dem Fall, in dem die Verbindung unter Benutzung von Ecken vorgesehen wird, die zu der Möglichkeit resultieren, dass es schwierig ist den Zement einzufüllen, dass die Stärke abfällt und dass Risse usw. auftreten. Es ist vorteilhaft, dass der Radius der kurvigen Fläche zum Verbindungsabschnitt ungefähr 0,1 bis 3 mal so groß wie der Abstand zwischen den Ankerzähnen und dem Rahmen ist.
Natürlich ist die ergänzende Form nicht auf die Form begrenzt, die in den 21A und 21B dargestellt ist, die nach außen auf den Seiten des Modells sich ausdehnt. Keine bestimmten Begrenzungen sind an die Form gestellt, die so lang ist, dass ein geeigneter Zementabstandsraum sichergestellt werden kann und das Modell in der richtigen Ausrichtung und Position angeordnet werden kann.
Das zusätzliche Element kann auch eine Form annehmen, in der eine Vielzahl von langen bandförmigen Elementen vorgesehen ist. Es ist vorteilhaft, dass eine solche zusätzliche Form zum Beispiel in einer Prothese vorgesehen wird, das für eine große Breite innerhalb der Mundhöhle eines Patienten installiert wird, wie zum Beispiel ein Stent.
Als nächstes wird die Erzeugungseinheit für Ergänzungsformdaten die Anzahl der Ergänzungselemente auffinden, die notwendig ist, um den Rahmen in der richtigen Orientierung und der richtigen Position anzubringen und die effektive Anordnungsposition für diese Ergänzungselemente. Die Datenerzeugungseinheit 27 für Ergänzungsformen bestimmt, basierend auf der Form des Rahmens, der durch die Strukturdaten 22 ausgedrückt wird, die Anzahl und Position, so dass die Richtung des Rahmens eindeutig bestimmt ist, wenn der Rahmen an die Ankerzähne angesetzt wird. Wenn der Rahmen an den Ankerzahn geklebt wird, ist die Richtung der Kraft begrenzt und daher die Anzahl und Positionen der zusätzlichen Elemente durch empirische Regeln bis zu einem gewissen Grad bestimmbar.
Zum Beispiel können in dem Fall, dass die Struktur eine einzelne Krone ist, wenigstens zwei Ergänzungselemente benutzt werden. Obwohl es keine obere Grenze der Zahl der zusätzlichen Elemente bei einer einzelnen Krone gibt, ist eine Zahl zwischen 3 und 12 vorzuziehen. Weiter ist in dem Fall, dass die Struktur einer Prothese eine Vielzahl von Ankerzahnanordnungsbereichen aufweist, wie zum Beispiel eine Brücke es gewünscht, die oben beschriebene Anzahl von Stücken von Ergänzungsformdaten für jede Ankerzahnanbringungsfläche zu schaffen.
Da die Installationsbereiche für die Ergänzungselemente in den vorderen Zähnen liegen, ist es vorteilhaft, zum Beispiel wenigstens ein Ergänzungselement in wenigstens einem Bereich inklusive der Labialoberfläche, der Lingualoberfläche, der Mesialoberfläche und der distalen Oberfläche zu wählen, wenn man von der Schnittkante auf den Zahn sieht und in wenigstens einer Fläche inklusive den Unterstützungspunkten von diesen oder in anderen Worten in der Nähe der Verbindung zwischen der Lingualfläche und der Mesialfläche in der Nähe der Verbindung der Mesialfläche und der Labialfläche, in der Nähe der Verbindung zwischen der Labilafläche und der entfernten Fläche und der in der Nähe der Verbindung zwischen der Distalfläche und der Lingualfläche.
Für Backenzähne ist es vorteilhaft, zum Beispiel wenigstens ein Ergänzungselement in wenigstens einer Fläche inklusive der Buccalfläche, der Lingualfläche, der Mesialfläche, der distalen Fläche und in wenigstens einem Bereich inklusive den Zwischenpunkten von diesen oder in anderen Worten der Nähe der Verbindung zwischen der Buccalfläche und der Distalfläche, in der Nähe der Verbindung zwischen der Distalfläche und der Lingualfläche, in der Nähe der Verbindung zwischen der Lingualfläche und der Mesialfläche und in der Nähe der Verbindung zwischen der Mesialfläche und der Buccalfläche ist.
Die Unterstützungsformdaten, die auf diese Weise erzeugt werden, werden innerhalb der Aufzeichnungseinheit 11 zu den Strukturdaten 22 hinzugefügt. In anderen Worten werden die Strukturdaten 22, die bis dahin genutzt wurden, durch die Ergänzungsformdatenerzeugungseinheit überschrieben.
Die Ergänzungsformdaten zeigen einen signifikanten Effekt in Bezug auf die Anbringung des Rahmens an die Ankerzähne an der richtigen Ausrichtung und der richtigen Position. Zusätzlich können die Ergänzungsformdaten auch sicherstellen, dass ein geeigneter Zementraum in den Setzungen verbleibt.
22 zeigt eine Querschnittsdarstellung eines Rahmens, der durch einen schichtbildenden Modellierungsapparat 100 unter Benutzung von Strukturdaten 22 hergestellt wird, an die die Ergänzungsformdaten angefügt wurden und der an einen Ankerzahn angesetzt ist, wobei der Rahmen von der Seite gesehen wird. In einem Beispiel der 22 ist der Raum zwischen dem Ankerzahn 61 und dem Rahmen 63 mit klebendem Material 62 gefüllt. Weiter sind Ergänzungselemente 64a bis 64e vorgesehen, die die Positionen und Orientierung des Rahmens 63 relativ zu den Ankerzähnen 61 fixieren, und zwischen dem Ankerzahn 61 und dem Rahmen 63 liegen.
Die Ergänzungsformdaten, die im Lichte der oben genannten Punkte erzeugt wurden, haben eine signifikante Auswirkung im Bezug auf das Sicherstellen der geeigneten Zementräume mit hoher Präzision. Weiter sind die Ergänzungsformfunktionen als Führung für eine einzigartige Bestimmung der genauen Orientierung und Position durch das Design dienlich, wobei sie das Auftreten von Problemen wie zum Beispiel einem Spiel in dem Zementraum, die ein Hindernis bei der genauen Positionierung bedeuten würden, wenn ein Modell, wie zum Beispiel ein Rahmen auf einen Ankerzahn gesetzt wird, vermieden.
Diese Effekte reduzieren wesentlich die Abweichungen, wenn man die Prothese einem Patienten anpasst und die benötigte Erfahrung, die für solche Arbeitsschritte benötigt wird, ebenfalls reduziert. Dies wiederum trägt wesentlich zur Verminderung der Arbeit, die von einem Techniker ausgeführt werden muss bei und zur Verminderung der Last und der Schmerzen, die von dem Patienten erfahren werden.
Die ergänzende Formdatenerzeugungseinheit 27 kann die ergänzenden Formdaten auf diese Weise erzeugen in Fällen, wo die Struktur, die modellt werden soll, ein Rahmen wie zum Beispiel eine Krone oder eine Brücke ist und es notwendig ist, einen Zementraum zur Verklebung und zum Anhaften des Rahmens an dem Ankerzahn vorzusehen, den Rahmen relativ an den Ankerzahn zu positionieren, so dass der Rahmen die richtige Position und Ausrichtung beibehält usw.
(Schritt S4 Strukturdatenberichtigungsprozess)
In dem Strukturdatenberichtigungsprozess des Schrittes S4 korrigiert die Korrektureinheit 28 die Strukturdaten 22, die von der Erzeugungseinheit 15 oder der Ergänzungsformdatenerzeugungsdateneinheit 27 erzeugt wurden und zeichnet diese Daten in der Aufzeichnungseinheit 11 basierend auf den Zusammensetzungsdaten 23 auf, erzeugt korrigierte Strukturdaten 29 und zeichnet das Resultat in der Aufzeichnungseinheit 11 auf.
Rahmen für Kronen und Brücken, die in der normalen Zahnarztpraxis genutzt werden, sind oft aus Metall, Keramiken oder dergleichen. Zusätzlich sind Kunstharze oder Keramiken oft als Material benutzt, um auf die Oberschichten des Rahmens aufgebracht zu werden. Zusätzlich werden Metalle, Kunstharze und Keramiken in Prothesen genutzt, die angepasst werden unter Benutzung von Dentalzement oder Verbindungsmaterialien, in Löchern (Kavitäten), die durch bestimmte geeignete Behandlungen erzeugt werden, zum Beispiel als Inlays oder Onlays.
Ein Verfahren zum Realisieren der endgültigen Stärke von keramischen Materialien durch Sinterung (Brennen) ist notwendig. Dies macht es möglich, eine Prothese zu schaffen, die ihre Stärke über eine lange Zeitdauer sogar in einer Umgebung, in der Belastungen wiederholt bei hoher Feuchtigkeit aufgebracht werden, die chemisch stabil ist und keine nachteiligen Effekte auf Organismen ausübt und die akkurat die Strahlkrafttransparenz und Farbtöne von natürlichen Zähnen reproduzieren kann.
Insbesondere Materialien, die Aluminiumoxid, Zirkonoxid oder dergleichen als ihre Hauptbestandteile nutzen, haben nicht die Widerstandskraft und Dauerhaftigkeit, um in Anwendungen wie zum Beispiel Kronen oder Brücken eingesetzt zu werden, die folglich auf Metalle limitiert sind aber sie haben Farben, die in größerem Einklang mit Körpergewebe stehen als Metalle. Solche Materialien haben daher in letzter Zeit größere Aufmerksamkeit erfahren.
Während der Brennprozess die oben beschriebenen Vorteile bringt ist es auch ein Problem gewesen, das er eine Veränderung in den Dimensionen mit sich bringt in der Form und ähnlich wie zum Beispiel durch Schrumpfung, die dem Brennen nachfolgt.
Der Strukturdatenberichtigungsprozess des Schrittes S4 wird zum Beispiel dazu genutzt, Probleme wie zum Beispiel die Schrumpfung, eine Formänderung und eine Verringerung in der Genauigkeit aufgrund des Brennens zu eliminieren.
Die Korrektureinheit 28 korrigiert das Schrumpfen, die Verzerrungen usw., die in den Strukturdaten 22 auftreten im Vorwege, so dass die Struktur nach dem Brennen so eng wie möglich den Strukturdaten 22 folgt. Im Folgenden wird ein Beispiel gegeben, in dem die Größe der Schrumpfung aufgrund des Brennens korrigiert wurde aber die Korrekturen, die von der Korrektureinheit 28 durchgeführt wurden, sind nicht auf die Größe der Schrumpfung begrenzt. Zum Beispiel ist es auch möglich, die Größe der Veränderung, die von der Verzerrung und der Ausdehnung in dem Brennprozess stammt, zu korrigieren. Die Zusammensetzungsdaten 23 und die Veränderungsgrößendaten 33 werden in der Berechnung dieser Veränderungsgröße (der Größe der Schrumpfung) berücksichtigt. Die Zusammensetzungsdaten 23 sind Daten, die die Zusammensetzung des Materials ausdrücken, das bei der Struktur benutzt wird und das durch die Schichtbildung, die von dem schichtbildenden Gerät 100 durchgeführt wird, genutzt wird. Zum Beispiel ist dies der Fall, wenn der angegebene Rahmen durch die Geschichte des Modellierens von pulverhaftem Zirkonoxid gebildet werden soll, wobei Daten, die das pulverhafte Zirkonoxid anzeigen und die Dichte von diesem in den Zusammensetzungsdaten 23 aufgezeichnet sind.
Die Veränderungsgrößendaten 20 sind Daten, in denen die Zusammensetzung der verschiedenen Materialien, die durch Schichtbilden modelliert werden sollen, genutzt werden können und Veränderungsgrößendaten, die die Größe der Veränderung, die von der Sinterung für jedes dieser Materialien verursacht wird, zusammen mit einem anderen aufgezeichnet sind. Die folgende Tabelle 1 zeigt ein Beispiel des Inhalts der Veränderungsgrößendaten 20. In dem Beispiel, das in der Tabelle 1 im Folgenden dargestellt ist, ist die Zusammensetzung, die relative Dichte und die Größe der Schrumpfung aufgrund des Sinterns des Modells als Kombinationsdatensatz aufgezeichnet. Es wird darauf hingewiesen, dass der Inhalt der Größenveränderungsdaten 20 nicht auf das in der Tabelle 1 im Folgenden beschriebene begrenzt ist. [Tabelle 1]

Modellzusammensetzung Relative Dichte Größe der Schrumpfung

Zirkonoxid 5,82 19,5

Zirkonoxid 6,7 22,5

Aluminiumoxid 3,74 0,8

Aluminiumoxid 3,98 1,0
Wenn zum Beispiel zum Modellieren pulverhaftes Zirkonoxid zum schichtbildenden Modellieren genutzt wird wird dann, wenn die relative Dichte des Modells, das von den Zusammensetzungsdaten 23 angezeigt ist, 5,82 ist, die Berichtigungseinheit 25 auf die Veränderungsgrößendaten 20, die in der Tabelle 1 aufgeführt sind, hinweisen und dadurch eine Schrumpfungsmenge für Zirkonoxid von 19,5 die relative Dichte von 5,82 erhalten, wodurch korrigierte Strukturdaten 29 erzeugt werden.
Auf diese Weise sind die korrigierten Strukturdaten 29, die die Schrumpfung vorhersagen, die während des Brennens auftritt, zu erhalten. Die korrigierten Strukturdaten 29 werden in der Aufzeichnungseinheit 11 aufgezeichnet.
Es wird darauf hingewiesen, dass die Berechnungsformen zur Vergrößerungs/Verringerung, die zum Beispiel bei dreidimensionalen CAD oder CAM auch für die Berechnung der Vergrößerung/Verkleinerung der Struktur angewendet werden können. Zum Beispiel kann die Vergrößerung/Verkleinerung durch Umordnen verschiedener Teile der Struktur durchgeführt werden, um Strecken, die durch Skalieren von einem Quellpunkt zu jedem der Teile der Struktur erhalten werden wie benötigt. Zusätzlich kann die Korrektureinheit 28 die Strukturdaten 22 korrigieren, nachdem eine Koordinatenkonversionsformel im dreidimensionalen Raum (zum Beispiel eine affine Transformation oder dergleichen durchgeführt wurde).
Obwohl die Korrektureinheit 28 die Korrektur in dem oben beschriebenen Beispiel unter Benutzung der Schrumpfungsgröße inklusive der Änderungsgrößendaten 30 durchführt wird darauf hingewiesen, dass die Konfiguration derart sein kann, dass die Korrektureinheit 28 die Schrumpfungsgröße unter Benutzung der Veränderungsgrößendaten 30 berechnet. Zum Beispiel kann durch Aufzeichnen von Funktionen zum Auffinden der Schrumpfungsgröße aus der relativen Dichte für jedes Material als Größenverände rungsdaten die Berichtigungseinheit 28 die Größe der Schrumpfung unter Benutzung dieser Funktionen berechnen.
Zusätzlich ist die Berichtigungseinheit 28 nicht auf das Korrigieren der Schrumpfung begrenzt, die durch Sinterung verursacht wurde, wie im obigen Beispiel. Zum Beispiel kann die Berichtigungseinheit 28 die Schrumpfungsmenge aufgrund des Trocknens, Polymerisation usw. des Materials wie zum Beispiel einem Harz aus den Veränderungsgrößendaten berechnen und eine Korrektur zum Korrigieren dieser Verzerrung durchführen. Es wird darauf hingewiesen, dass Mechanismen und Grade der Verzerrung, die Veränderungsneigung in der Form usw. zwischen dem Fall variieren, wo ein Material, wie zum Beispiel ein Harz aufgrund von Trocknung, Polymerisation usw. sich verzerrt und in dem Fall, wo die Keramik sich aufgrund von Sinterung verzerrt. In dem Fall, wo beide Typen von Verzerrung korrigiert werden müssen, sind Veränderungsgrößendaten, die Berechnung der Veränderungsgröße und die Korrekturkalkulationen für jeden Typ der Verzerrung notwendig. Auf diese Weise kann die Berichtigungseinheit 28 die geeigneten Berichtigungen nach verschiedenen Materialien, Verzerrungsmechanismen usw. vornehmen.
Zusätzlich sind zwei Phänomene oder eine Veränderung in den Dimensionen und eine Veränderung in der Form, die dadurch verursacht wurde, häufig in beiden Fällen aufgrund des Trocknens, Polymerisation usw. und in Veränderungsfällen von der Sinterung verursacht. Aus diesem Grunde kann die Berichtigungseinheit 28 Veränderungsgrößen in Berechnungen und Korrekturberechnungen für jedes dieser Phänomene durchführen.
(Schritt S5 Unterstützungselement Datenerzeugungsprozess)
Beim Unterstützungselementdatenerzeugungsprozess des Schrittes S5 benutzen die Konturerzeugungseinheit 5 und die Unterstützungselementerzeugungseinheit 7 die korrigierten Strukturdaten 29, die von der Korrektureinheit 28 erzeugt werden, um Unterstützungselementdaten 25 zu erzeugen, die die Form des Unterstützungselementes ausdrücken, das die Struktur unterstützt. Im Folgenden wird ein Fall beschrieben, wo die Struktur, die von den korrigierten Strukturdaten 29 ausgedrückt wird, ein Brückenrahmen, wie im Schritt S4 beschrieben ist, der als Beispiel dienen soll.
3B ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Unterstützungselementes illustriert, das durch Unterstützungselementdaten 25 ausgedrückt wird, die von der Unterstützungs elementerzeugungseinheit 7 erzeugt sind. Das Unterstützungselement, das in 3B dargestellt ist, ist ein Unterstützungselement zum Unterstützen des Rahmens, der in 3A auf einem Modellierungstisch dargestellt ist, der im Weiteren beschrieben wird, wenn dieser Rahmen durch das Schichtmodellierungsgerät 100 gebildet wird. In anderen Worten ist ein Rahmen, in der die Struktur in 3A bildet, auf dem Unterstützungselement, das in der 3B dargestellt ist, gebildet.
4 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel des Verfahrens zum Erzeugen der Unterstützungselementdaten 25 darstellt. Als erstes werden die Konturerzeugungseinheit 5, die korrigierten Strukturdaten 29 laden, die in der Aufzeichnungseinheit 11 aufgezeichnet sind und die Struktur drehen, die durch die korrigierten Strukturdaten 29 relativ zu der Basisebene ausgedrückt wird aufgrund einer Orientierung, die einfaches Modellieren erlaubt (Schritt S11). Die Basisebene ist eine Ebene, die die Basis der Modellierungsschicht bildet, die geschichtet ist, um die Struktur zu bilden. In dem Verarbeiten, das durch die Modellierungsdatenerzeugungseinheit 1 durchgeführt ist, kann die Basisebene zum Beispiel als eine X-Y-Ebene ausgewählt werden. Es wird darauf hingewiesen, dass in dem Schichtmodellierungsgerät 100 die Basisebene zum Beispiel ein Modelltisch ist.
Die Form des Raums zwischen der Basisebene und der Struktur verändert sich in Abhängigkeit von der Orientierung, bei der der Rahmen dessen Struktur durch die korrigierten Strukturdaten 29 ausgedrückt wird, relativ zur Basisebene angeordnet ist. Wenn die Form des Raums zwischen der Basisebene und der Struktur sich verändern, verändert sich auch die Form des Unterstützungselementes, das in diesem Raum angeordnet ist. Dementsprechend ist es vorteilhaft, die Anordnung so festzulegen, dass die Menge des Materials, das für das Unterstützungselement genutzt wird minimal ist oder so, dass die Modellierungszeit für das Unterstützungselement und die Struktur minimal ist. Es ist vorteilhaft, die Anordnung der Struktur relativ zu der Basisebene festzulegen, um so eine dieser Faktoren zum Bestimmen der Anordnung mit Priorität zu versehen oder sie gleich gewichtet zu behandeln.
Gleichzeitig ist in diesem Schritt, wenn der Rahmen mit seinem Anker auf der zahnseitigen Fläche nach unten zeigt (zur Basisebene) die Seite des Rahmens, die sich dem Ankerzahn zuwendet, von dem Unterstützungselement unterstützt. Mit einer solchen Konfiguration gibt es Fälle, wo die Grenze zwischen dem Ergänzungselement und dem Unterstützungselement unklar ist. Zusätzlich kann, weil die Größe des Raums an der Seite die Kontakt mit dem Ankerzahn macht geringes es häufig schwierig sein, Finger oder Werkzeuge in diesem Raum während des Entfernens des Ergänzungselementes nach dem Modellieren und dem Brennprozess zu bringen und es ist so schwierig, das Ergänzungselement zu entfernen. Es ist daher vorteilhaft, dass die Unterstützungselementdaten so erzeugt werden, dass die Oberfläche des Rahmens des Ankerzahns nach oben gerichtet ist, um so das Auftreten dieses Problems zu verhindern und den Entfernungsvorgang zu vereinfachen.
Die Konturerzeugungseinheit 5 berechnet das Volumen des Raums zwischen der Basisebene und der Struktur für eine Vielzahl von Anordnungen zum Beispiel durch Rotieren der Struktur. Die Erzeugungseinheit 5 kann aus einer breiten Zahl von Anordnungen eine Anordnung auswählen, bei der das genannte Volumen minimal ist um diese Anordnung beim Bilden der Struktur zu nutzen.
5 ist eine Darstellung, die ein Beispiel eines Bildschirms zeigt, der den Zustand anzeigt, in dem eine Struktur 31, die durch die korrigierten Strukturdaten 29 ausgedrückt wird, auf XYZ-Koordinaten angeordnet ist. In dem Bildschirm, der in der 5 dargestellt ist, wird im oberen rechten Bild die Form der Struktur 31, wie sie von einem Winkel von oben gesehen wird, dargestellt; das untere rechte Bild zeigt die folgende Struktur, wie sie von der X-Achsenrichtung gesehen wird, das obere rechte Bild zeigt die Form der Struktur, wie sie in Z-Achsenrichtung gesehen wird und das untere rechte Bild zeigt die Form der Struktur, wie sie von der Y-Achsenrichtung gesehen wird. Die XV-Koordinaten in dem Schirm, wie er in 5 dargestellt ist, können als Koordinaten angenommen werden, in denen zum Beispiel die Richtung rechtwinklig zur Basisebene als die Z-Achse genommen wird und die Fläche auf der Basisebene mit einer XY-Ebene korrespondiert. Es wird darauf hingewiesen, dass die Form der Struktur 31, wie sie in dem Bildschirm der 5 dargestellt ist, nicht die Form des Rahmens ist sondern eher eine simplifizierte Form, um die Beschreibung zu vereinfachen. Ebenso wie 5 und die nachfolgenden 6 bis 13 zeigt die Struktur 31 die von den korrigierten Strukturdaten 29 ausgedrückt wird und das Unterstützungselement, das durch die Unterstützungselementdaten 29 ausgedrückt wird, eine vereinfachte Form.
Die Konturerzeugungseinheit 5 bestimmt die Höhe der Struktur 31 wie sie durch die korrigierten Strukturdaten 29 relativ zu der Basisebene ausgedrückt werden, um eine Höhe geeignet für einfache Modellierung zu erreichen (Schritt S12). Die Konturerzeugungseinheit 5 kann Daten erzeugen, die eine Höhe ausdrücken, die in der Aufzeich nungseinheit 11, als die Höhe der Struktur 31 relativ zu der Basisebene voreingestellt ist. Um die Materialmenge zu reduzieren, die in dem Unterstützungselement genutzt wird, ist es vorzusehen, dass die Höhe der Struktur 31 relativ zu der Basis ebenso niedrig wie möglich ist. Jedoch ist, wenn die Struktur zu niedrig ist relativ zu der Basis eben es schwierig, die Struktur von dem Unterstützungselement zu trennen und es ist daher vorzuziehen, dass die Höhe einen Grad erreicht, der das leichte Entfernen der Struktur ermöglicht.
Die Konturerzeugungseinheit 5 erzeugt eine Ebene einer Form, die durch Projizieren der Form der Struktur 31 von der Z-Achsenrichtung auf die XY-Ebene erhalten wird oder in anderen Worten auf die Basisebene (Schritt S13) 6 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Bildschirms darstellt, das eine Ebene 32 anzeigt, in der die Form der Struktur 31 auf die XY-Ebene projiziert ist.
Die Konturerzeugungseinheit 5 erzeugt eine Kontur des Raums zwischen der Ebene 32, die durch Projizieren der Struktur 31 erhalten wird und die Struktur 31 selbst durch zum Beispiel Auffüllen des Raums mit einer Netzfläche. 7 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Bildschirms zeigt, der eine Kontur 33 des Raums zwischen der Struktur 31 und der Basisebene (XY-Ebene) zeigt, wie durch die Konturdaten 24. Zum Beispiel sind, wo die Struktur 31 ein Rahmen ist, Daten, die die Kontur des Raums zwischen einer Fläche, die durch eine maximale Konturlinie des Rahmens und der Ebene 32 erzeugt wird, durch Projizieren des Rahmens auf die Basisebene, die Konturdaten 24 erhalten. Die Konturdaten 24 müssen nicht als Kontur, die die gesamte Peripherie des Raums umfasst, ausgedrückt werden. Daten, die wenigstens einen Teil der Kontur ausdrücken, sind ausreichend.
Das Format der Konturdaten 24 kann zum Beispiel eine geschlossene Oberfläche oder Körper sein. Das Format der Kontur 24 hängt zum Beispiel von dem Format der Daten ab, die von der Software bearbeitet werden können, die die Funktionalität der Konturerzeugungseinheit 5 implementiert.
Die Erzeugungseinheit 7 des Unterstützungselements erzeugt ein Unterstützungselement 34 durch Anordnen einer Vielzahl von Säulenkörpern oder Scheibenkörpern, die vordefinierte Querschnittsformen innerhalb des Raums aufweisen, der durch die Konturdaten 24 ausgedrückt wird. Das Unterstützungselement 34 wird zum Beispiel aus einer Vielzahl von Säulen oder Scheibenkörpern gebildet, die mit konstanten Intervallen rechtwinklig zur XY-Ebene angeordnet sind. 8 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Schirmes darstellt, der Säulenkörper 34a anzeigt, die mit gleichen Abständen rechtwinklig zur XY-Ebene angeordnet sind. Wie durch das Beispiel aus der 8 deutlich wird, kann eine Zusammenstellung von dünnen Wänden, die eine volumenbildende (engl. pound-shaped) Konstruktion aufweisen, als Unterstützungselement 34 genutzt werden. Das Unterstützungselement 34 kann eine Konstruktion aufweisen, in der Plattenkörper rechtwinklig zur XY-Ebene einander kreuzen vertikal und horizontal.
Ein Verfahren, das logische Arbeitsschritte nutzt oder eine Methode, die einfach die Säulenkörper oder die Plattenkörper anordnet und sie auf Maß stutzt unter Benutzung der Kontur, die von den Konturdaten 24 ausgedrückt wird, kann beispielsweise durch das Verfahren erreicht werden, bei dem die Unterstützungselementerzeugungseinheit 7 die Unterstützungselementdaten 25 erzeugen, die die Form des Unterstützungselements 34 darstellen.
Ein Bespiel der Methode zum Erzeugen der Unterstützungselementdaten 25 unter Benutzung von logischen Arbeitsschritten wird im Folgenden beschrieben. Zum Beispiel führt die Unterstützungselementerzeugungseinheit 7 einen AND-Arbeitsschritt unter Benutzung von Daten der Gestalt durch, dass sie die Kontur 33 des Unterstützungselementes 34 definieren (siehe 7) und die Daten der Säulenkörper 34a, die an gleichen Intervallen wie 8 angeordnet sind (siehe 8). 9 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Bildschirms zeigt, der einen Zustand zeigt, in dem die Kontur 33 über die Säulenkörper 34a übergestülpt wurde. Als Ergebnis der AND-Operation sind nur Abschnitte, die die Formen sowohl der Kontur 33 und der Säulenkörper 34a umfassen verblieben und dadurch wird die Form des Unterstützungselementes 34 erreicht. 10 ist ein Beispiel einer Darstellung, die die Form des Unterstützungselementes 34 anzeigt. Durch Ausführen eines OR-Schrittes unter Benutzung der Form des Unterstützungselementes 34, das in der 10 dargestellt ist und der Form der Zielstruktur 31 (siehe 5) werden die beiden Formen miteinander addiert. Als Ergebnis wird die Form des Modells, das modelliertt werden soll, erhalten. Die Form des Modells wird auf eine Weise erhalten, auf der die Form der Zielstruktur 31 und die Form des Unterstützungselementes 34 miteinander kombiniert sind. 11 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Schirms anzeigt, das ein Modell anzeigt, das von der Zielstruktur 31 und dem Unterstützungselement 34 konfiguriert ist. Der Schirm in 11 zeigt einen Zustand an, in dem die Struktur 31 auf dem Unterstützungselement 34 unterstützt ist.
Als nächstes soll ein Beispiel des Erzeugens der Unterstützungselementdaten 25 durch Abschneiden (Trimmen) beschrieben werden. Die Unterstützungselementdaten 25, die die Form des Unterstützungselements 34 darstellen, werden durch Überlagern der Kontur 33 (siehe 7) auf die Säulenkörper 34a, die, wie dargestellt, in 8 angeordnet sind und Abtrimmen der Säulenkörper 34a überlagert. 9 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Bildes zeigt, das einen Zustand illustriert, in dem die Kontur 33 auf die Säulenkörper 34a aufgeprägt wurde. Die Unterstützungselementerzeugungseinheit 7 erzeugt die Form des Unterstützungselementes 34, in dem die Abschnitte der Säulenkörper 34a, die außerhalb der Abschnitte fallen, die innerhalb der Kontur 33 liegen, abgetrennt werden. Die Form des Unterstützungselementes 34, die durch die abgeschnittenen Säulenkörper 34a gezeigt wird, ist zum Beispiel in 10 zu sehen.
Die Form des Unterstützungselementes 34, das auf diese Weise erzeugt ist, muss notwendigerweise eine Form aufweisen, die die Struktur 31 auf der Basisebene unterstützen kann. 11 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Bildes zeigt, das einen Zustand darstellt, in der die Struktur 31 auf dem Unterstützungselement 34 unterstützt ist. Wie in 11 dargestellt, besitzt das Unterstützungselement 34 einen Aufbau, der die Gesamtfläche der Struktur 31 auf der Basisebene (XY-Ebene) Seite unterstützt. Mit einer solchen Konstruktion ist die Struktur 31 davor geschützt während des Brennprozesses sich zu verändern, zum Beispiel durch Einstürzen, Einsacken aufgrund von Vitrifikation, Verzerren usw.
Es ist für die Querschnittsform der Säulenkörper vorteilhaft, quadratisch oder rechtwinklig zu sein. In so einem Fall sind die Seitenflächen der Säulen Wände. Die Stärke des Unterstützungselementes 34 verändert sich in Abhängigkeit der Dicke dieser Wände und der Länge einer Seite des Quadrats oder Rechtecks in der Querschnittsform der Säulenkörper. Zusätzlich hängt die Stärke des Unterstützungselementes 34 auch von der Stärke des Materials ab, das für das Unterstützungselement 34 genutzt wird. Es ist wünschenswert, dass die Stärke für das Unterstützungselement 34 einen Grad aufweist, durch das das Unterstützungselement 34 nicht unter der Last der Struktur 31 beim Modellieren zusammenbricht und nicht unter dem Gewicht der Struktur 31 während des Sinterns. Andererseits wird, wenn die Dicke der Wände zu groß ist, der Oberflächenbereich des Unterstützungselementes 34 der Kontakt mit der Struktur 31 macht sich vergrößern und es daher wahrscheinlicher für das Unterstützungselement 34 machen an der Struktur 31 zu verbleiben, nachdem das Unterstützungselement 34 von der Struktur 31 nach dem Sintern entfernt wurde.
Daher ist es vorteilhaft für die Wände zwischen den Säulenkörpern, aus denen das Unterstützungselement 34 gebildet ist, dick genug zu sein, so dass die Struktur 31 nicht während des Modellierens sich verzerrt und dünn genug, so dass das Unterstützungselement 34 leicht per Hand nach dem Modellieren entfernt werden kann oder nach dem Sintern und so, dass Rückstände des Unterstützungselementes 34 nicht an der Struktur 31 verbleiben, nachdem das Unterstützungselement 34 entfernt wurde. Die Unterstützungselementerzeugungseinheit 7 kann die Dicke der Wände so setzen, dass die Zusammensetzung des Materials, das für das Unterstützungselement 34 benutzt wurde, festgelegt wurde. Hierin ist ein Beispiel eines Verfahrens zum Auffinden der Dicke der Wände der Säulenkörper, aus denen das Unterstützungselement 34 aufgebaut wird, beschrieben.
(Beispiel des Verfahrens zum Erzeugen der Wanddicke des Unterstützungselemtes 34)
Es für die Zusammensetzungsdaten 23, die Zusammensetzung des Materials, Darstellen des für das Unterstützungselement 34 darstellen vorteilhaft in der Aufzeichnungseinheit 11 im Vorhinein aufgezeichnet zu werden. Zum Beispiel kann der Designer der Struktur die Zusammensetzung des Materials, die als Unterstützungselement 34 in den Zusammensetzungsdaten 23 genutzt wird, vorwählen. Die Unterstützungselementerzeugungseinheit 7 kann die Dicke der Wände des Unterstützungselementes 34 basierend auf den Zusammensetzungsdaten 23 berechnen die vorgewählt wurden.
Die so gefundenen Messdaten, die zum Beispiel unter Benutzung eines schichtbildenen Modellgerätes zur Erzeugung eines Teststückes genutzt wurden, haben eine konstante Form durch Verteilen von Pulver mit einer Dicke einer einzelnen Schicht und Ausbringen einer Lösung auf diese, die das Stück formt. Die Größe der Schrumpfung und der Verzerrung in dem Teststück, nach dem Brennen wird dann gemessen und den Dimensionen vor dem Brennen verglichen.
Es ist für die bezeichneten Daten, die die Form und das Material der Struktur 31 ausdrücken, vorteilhaft, dass die bezeichneten Messdaten usw. in der Aufzeichnungseinheit 11 vorab gespeichert werden. Die Unterstützungselementerzeugungseinheit 7 kann diese Daten nutzen, um Teile und Richtungen und Größen dieser zu finden, die Schrump fung, Sacken usw. erfahren unter Benutzung von allgemeinen Berechnungsmethoden, wie zum Beispiel der Finite-Elemente-Methode. Die berechneten Daten, die die Teile und Richtungen und Größen dieser ausdrücken, die die Verzerrung erfahren, werden dazu genutzt, die Dicke der Wände des Unterstützungselements 34 aufzufinden.
Zusätzlich kann die Unterstützungselementerzeugungseinheit 7, die Gewichtsverteilung der Struktur 31 (zum Beispiel das Gewicht pro Einheit des Oberflächenbereichs, wenn die Struktur 31 auf eine Ebene projiziert wird) nutzen, um die Dicke der Wände des Unterstützungselementes 34 zu berechnen. Im Fall, wo das Gewicht, das auf das Unterstützungselement 34 ausgeübt wird, in Abhängigkeit von der Anordnung sich verändert, besteht auch die Möglichkeit, dass die Dicke der Wände des Unterstützungselementes 34 sich in Abgängigkeit vom Ort verändern. Zum Beispiel kann die Unterstützungselementerzeugungseinheit 7 die Dicke der Wände des Unterstützungselementes 34 in Flächen vergrößern, wo das Gewicht pro Einheit der Oberfläche größer ist.
Das Unterstützungselement selbst, das auf diese Weise hergestellt wurde, erfährt Schrumpfung aufgrund von Sinterung und im Allgemeinen wird die Dicke von diesem verringert. Dieses hat einen indirekten Effekt, in dem es leicht wird, das Unterstützungselement zu entfernen. Mit anderen Worten, da die Unterstützungselementdaten 25 aus den korrigierten Strukturdaten 29 und den Kontrolldaten 24 erzeugt werden, ist das Unterstützungselement, das auf den Unterstützungselementdaten 25 basiert, schrumpft auf die gleiche Weise wie die Struktur (der Rahmen) aufgrund der Sinterung. Dementsprechend ist die Querschnittsfläche der Plattenkörper oder Säulenkörper, aus denen das Unterstützungselement dargestellt wird, ebenfalls aufgrund der Schrumpfung reduziert, was die Stärke reduziert. Als Ergebnis ist es ein Vorteil, dass das Unterstützungselement nach dem Brennen leichter von der Struktur entfernt werden kann.
(Beispiel einer Form eines Abschnittes, in dem das Unterstützungselement 34 Kontakt mit der Struktur 31 aufnimmt)
Hier ist ein Beispiel der Form des Abschnittes beschrieben, in dem das Unterstützungselement 34 Kontakt mit der Struktur 31 aufnimmt. Nachdem das Modell durch das die Unterstützungselementdaten 25 und die korrigierten Strukturdaten 29 dargestellt wird, durch das Schichtmodellierungsgerät 100 modellt wurde, oder nachdem der Brennprozess beendet wurde, wird das Unterstützungselement 34 von der Struktur 31 entfernt.
Nach dem Bearbeiten (dem Entnehmen, Polieren und Schwabbeln (buffing)), wird auf der Struktur nach dem das Unterstützungselement 34 entfernt wurde, durchgeführt, wodurch die Oberfläche geglättet wird. Welcher Teil des Unterstützungselementes 34 abgebrochen wird, wenn das Unterstützungselement 34 entfernt wird, beeinflusst signifikant die Menge an Arbeit und Zeit, die für die Nachbearbeitung benötigt wird. Es ist vorteilhaft, dass aus der Nachbarschaft des Abschnittes, von dem die Struktur 31 und das Unterstützungselement 34 in Kontakt kommen, abgebrochen wird, um die Nachbearbeitung leicht zu machen. Mit anderen Worten ist es vorteilhaft die Unterstützungselementdaten 25 eine Form aufdrücken zu lassen, in der das Unterstützungselement 34 von der Struktur 31 entfernt werden kann und keine Reste an der Struktur 31 verbleiben.
Es ist vorteilhaft, dass die Unterstützungselementerzeugungseinheit 7 die Wanddicke des Unterstützungselementes 34 berechnet, so dass die Unterstützungsfläche des Abschnittes, wo das Unterstützungselement 34 und die Struktur 31 in Kontakt miteinander kommen, so klein wie möglich ist. Wenn der Flächenbereich des Abschnittes, wo das Unterstützungselement 34 und die Struktur 31 in Kontakt miteinander kommen, klein ist, wird die Größe des Rückstandes, das an der Struktur 31 nach Entfernen des Unterstützungselementes 34 verbleibt, verringert sein.
Zusätzlich kann die Unterstützungselementerzeugungseinheit 7 die Wände der Säulenkörper oder der Plattenkörper, aus denen das Unterstützungselement 34 vorgesehen ist, an den Abschnitten in denen es Kontakt mit der Struktur 31 macht dünner ausführen, als in anderen Abschnitten.
Zusätzlich ist die Unterstützungselementerzeugungseinheit 7 dazu in der Lage die Strukturdaten 22 zu korrigieren, so dass die Ränder der Abschnitte der Struktur 31, die Kontakt mit dem Unterstützungselement 34 machen, nach innen gegen die Innenfläche der Struktur 31 zurückgenommen sind. 12A ist ein Diagramm, das die Querschnittsform des Unterstützungselementes 34 darstellt und die Struktur 31, in dem Fall, dass der Rand des Abschnittes der Kontakt mit dem Unterstützungselement 34 macht, ausgenommen ist. In dem Beispiel, das in der 12A dargestellt ist, werden Ausnehmungen 31a am Rand des Abschnittes vorgesehen, in dem das Unterstützungselement 34 und die Struktur 31 in Kontakt miteinander kommen. Es ist vorteilhaft, das die Tiefe der Ausnehmungen 31a geringer als oder gleich der Dicke der Struktur 31 ist. Dieses hindert die Struktur 31 daran zu brechen.
Es ist auch vorteilhaft, dass die Größe der Ausnehmungen 31a dergestalt sind, dass sie durch Nach-Bearbeitung eliminiert werden können. Zum Beispiel kann in dem Fall, wo die Struktur 31 ein Brückenrahmen ist, es vorteilhaft sein, dass der Oberflächenbereich der Ausnehmungen 31a ein Verhältnis von nicht mehr als 30% relativ zur Gesamtfläche der Struktur 31 aufweist.
Zusätzlich kann die Unterstützungselementerzeugungseinheit 7, die Unterstützungselementdaten 25 erzeugen, die das Unterstützungselement 34 darstellt, so dass es eine Kerbe in der Nähe des Abschnittes gibt, der Kontakt mit der Struktur 31 aufnimmt. 12B ist ein Diagramm, das die Querschnittsform eines Unterstützungselementes 34 zeigt, das eine Kerbe aufweist. In dem Beispiel, das in der 12B dargestellt ist, ist eine Kerbe 34b an der Basis des Abschnittes vorgesehen, dort wo das Unterstützungselement 34 und die Struktur 31 in Kontakt miteinander kommen. Auf diese Weise kann das Unterstützungselement 34 leicht an der Kerbe 34a abgebrochen werden, die nah der Basis ist, so dass während der Entfernung die Wahrscheinlichkeit, dass Reststücke an der Struktur 31 verbleiben, verringert ist.
Es wird darauf hingewiesen, dass die Querschnittsform der Säulenkörper, aus denen das Unterstützungselement 34 aufgebaut ist, nicht auf ein Quadrat oder eine rechteckige Form begrenzt ist. Zum Beispiel kann das Unterstützungselement 34 aus Säulenkörpern aufgebaut sein, die Querschnittsform, wie zum Beispiel ein Kreis, eine Ellipse, eine Rhombus, ein Parallelogramm, ein Pentagon, ein Hexagon, ein Lageniform usw., haben. In anderen Worten können Polygone, die mehr als drei Seiten aufweisen Formen haben mit gewölbten Flächen wie zum Beispiel Kreisen und Keilen und sie können als Querschnittsform genutzt werden. Zwei oder mehr zufällige Typen solcher Formen können auch miteinander kombiniert werden. Es wird darauf hingewiesen, dass die Querschnittsform des ergänzenden Elementes in Schritt S3 mit einer gleichen Form wie das Unterstützungselement 34 ausgeführt werden kann.
(Veränderungen in dem Unterstützungselement 34)
13 und 14 zeigen Bilder, die Variationen des Unterstützungselementes 34 darstellen, das eine verschiedene Form von Beispielen des Unterstützungselementes 34 haben, das in 10 dargestellt ist. Die Form des Unterstützungselementes 34, die in 13 dargestellt wird, wird so strukturiert, dass die Plattenkörper rechtwinklig zur XY-Ebene an einer vertikal und horizontal kreuzen und die Enden der Plattenkörper nach außen in der XY-Richtung projizieren. Mit dem Unterstützungselement 34, das in der 14 dargestellt ist, sind die Querschnittsformen der Säulenkörper, aus denen das Unterstützungselement 34 besteht, als Quadrat dargestellt, das Seiten aufweist, die ungefähr 45° Winkel relativ zur X-Achse besitzen.
(Schritt S6 Querschnittsdatenerzeugungsprozess)
Im Schritt S6 erzeugt die Querschnittsdatenerzeugungseinheit 9 die Querschnittsdaten 26, die die Querschnittsformen jeder der Vielzahl an Ebenen ausdrücken, die ungefähr parallel zu der Basisebene verlaufen von dem Modell, das von dem durch das Unterstützungselement 34 dargestellten Modell, das durch die Unterstützungselementdaten 25 und die Struktur 31, die durch die korrigierten Strukturdaten 29 ausgedrückt wird, besteht.
15a und 15C sind Diagramme, die einen Zustand darstellen, in dem ein Modell, das aus der Struktur 31 besteht, die ein Brückenrahmen ist und dem Unterstützungselement, das entlang einer Vielzahl von parallelen Ebenen geschlitzt ist, vorbestimmte Intervalle miteinander haben. In 15A und 15C sind die Formen der Struktur 31 oder des Unterstützungselementes in jedem Querschnitt durch ein Aufschlitzen entlang der angedeuteten Linien erhalten. 15A zeigt das Modell von der Seite; 15B zeigt das Modell an einem Winkel von oben; und 15C zeigt das Modell von oben.
Als Querschnittsdaten 26 erzeugt die Querschnittsdatenerzeugungseinheit 9 zum Beispiel eine zweidimensionale Form der Struktur 31 für jeden Querschnitt, der durch Aufteilen der Struktur 31 mit einem vorbestimmten Intervall (pitch) erhalten wird, wie dies in 15A und 15C gezeigt ist. Es ist vorteilhaft als vorbestimmtes Intervall ein solches zu verwenden, das nach der Dicke der Modellierungsschicht vorbestimmt wird, wenn man die Struktur 31 modellt.
Die Querschnittsdaten 26 sind zum Beispiel eine Gruppe von Bilddaten, die zweidimensionale Formen der Querschnitte als Bit-Map-Daten ausdrücken. In jedem Bild jedes Querschnittes ist der Abschnitt, der mit der Struktur 31 korrespondiert als Gradierungsdaten in die zielende Regionen dargestellt, in denen die Struktur 31 gebildet wird. Die Form der Struktur 31 in jedem Querschnitt kann durch Verändern der Gradierung in Abhängigkeit von dem Material, das genutzt wird um die Struktur 31 oder die Farbe zu bilden, angezeigt werden. 16 ist ein Diagramm, das ein Beispiel von Bilddaten darstellt für jeden Querschnitt des Rahmens, der die Struktur 31 ausmacht.
Die Querschnittsdatenerzeugungseinheit 9 kann die Größe der Bilddaten korrigieren, so dass die Auflösung der Bilddaten die zweidimensionalen Formen jedes Querschnittes darstellen, der dazu geeignet ist, eine Auflösung eines Tintenstrahldruckkopfes anzunehmen, der in einem Schichtmodellierungsgerät 100 vorhanden ist, wie im Folgenden näher erläutert wird. Zum Beispiel kann in einem Fall, wo die Punktdichte des Tintenstrahlkopfes 512 dots/36 mm (14.2 dots/mm) es vorteilhaft sein, die Größe der Bilddaten zu korrigieren, so dass die Bitabstände hierzu passen.
Wie bereits im obigen ausgeführt, beschreibt Ausführungsbeispiel 1 einen Fall, in dem die Daten zum Modellieren eines Brückenrahmens, der ein Beispiel einer solchen Struktur ist, erzeugt werden. Jedoch ist die Struktur nicht auf Brückenrahmen beschränkt. Zum Beispiel kann die Struktur eine dentale Struktur, wie zum Beispiel ein korrektives Bracket oder eine Korrektureinrichtung, ein Inlay, ein Onlay, eine Krone, eine Brücke, ein Kronenrahmen, ein Kernmaterial, die obere Konstruktion eines Implantates, ein künstlicher Zahn, verschiedene Gussformen, experimentelle Aufbauten, experimentelle Strukturen, kieferförmige Gussformen und die für künstliche Zähne genutzt werden, präoperative Bewertung usw., sein; Richtungs-/Positionierungsaufbauten, die dazu genutzt werden, wenn Implantate eingesetzt werden, usw. Außerdem ist die Struktur nicht auf dentale Zwecke beschränkt und kann als eine Struktur genutzt werden, die zum Erhalt von Strukturen mit beliebigen Formen in anderen Feldern dienen kann.
(Ausführungsbeispiel 2)
Ausführungsbeispiel 2 betrifft ein Herstellungsverfahren zum Herstellen einer Struktur wie zum Beispiel einem Rahmen unter Benutzung der Querschnittsdaten 26, die von dem Modelldatenerzeugungssystem 1 des Ausführungsbeispiels 1 und dem Schichtmodellierungsgerät 100 erzeugt werden. Das Schichtmodellierungsgerät 100 ist eine Vorrichtung, die ein gewünschtes Modell durch Schichtbildung auf einem Modelltisch erzeugt, wobei die Schichten modelliert werden, die in Teilen ausgewählt geformt werden.
17 zeigt eine perspektivische Darstellung, die den allgemeinen Aufbau des schichtbildenden Modellierungsgerätes 100 zeigt. In 17 werden die Horizontalachsen orthogonal zueinander als X und Y Achsen genommen, wobei die Vertikalachse als Z Achse genommen wird. Wie in 17 dargestellt umfasst das Schichtmodellierungsgerät 100 einen Modelltisch 110, eine Gehäuse 120, eine Pulverzuführung 130, eine Lösungszuführung 140, ein Schaberelement 150 und eine Lichtquelle 160. In 11 wird, um die Konstruktion leichter verständlich zu machen, das Gehäuse 120 durch eine doppelt gepunktete Linie angezeigt, so dass der Modelltisch 110 hier gesehen werden kann.
Der Modelltisch 110 ist dazu in der Lage, in Z-Richtung aufzusteigen/abzusteigen. Das Gehäuse 120 umfasst Wände, die den Rand des Modelltisches 110 in horizontaler Richtung umgeben. Die Pulverzuführung 130 bringt ein Pulver auf den Modelltisch 110 aus. Die Lösungszuführung 140 sprüht eine Lösung auf den Modelltisch 110. Das Schaberelement 150 glättet die Oberfläche des Pulvers, das auf dem Modelltisch 110 ausgebracht ist in einer Ebene.
Die Lichtquelle 160 kann eine Lichtquelle zum Veranlassen der Photopolymerisation der ausgebrachten Lösung sein oder kann eine thermische Lichtquelle zum Induzieren einer Trocknung der Lösung sein wenn notwendig.
Das Schichtmodellierungsgerät 100 umfasst einen Computer (nicht dargestellt). Dieser Computer steuert die Arbeitsweise des Modellierungstisches 100, des Pulverzuführgerätes 130, des Lösungszuführgerätes 140 des Schaberelementes 150 und der Lichtquelle 160 basierend auf einem vorbestimmten Steuerprogramm.
Die Pulverzuführung 130 weist ein Pulverausbreitebereich von ungefähr der gleichen Breite wie den Dimensionen des Modelltisches 110 in der Y-Achse auf. Die Pulverzuführung 130 bringt Pulver auf der Gesamtfläche des Modelltisches 110 durch Bewegen in der X-Achsenrichtung auf, während Pulver verteilt wird.
Die Pulverzuführung 130 wird in X-Achsenrichtung durch zum Beispiel ein Gleitelement (nicht dargestellt) bewegt. Der Computer kann die Pulverzuführung 130 durch Aussenden von Steuersignalen an einen Treiber steuern, der dazu benutzt wird, den Treiber anzutreiben.
Das Schaberelement 150 hat eine Schaberkante 151, die entlang ihres unteren Endes in Y-Richtung sich erstreckt. Das Schaberelement 150 wird in X-Achsenrichtung bewegt, während die Schaberkante 151 entlang der Oberfläche 122 des Gehäuses 120 vergleitet.
Das Schaberelement 150 wird in X-Achsenrichtung durch zum Beispiel eine Gleitführung bewegt (nicht dargestellt).
Die Lösungszuführung 140 ist zum Beispiel ein Tintenstrahlkopf. Die Lösungszuführung 140 bewegt sich entlang der Y-Achsenrichtung unter Benutzung eines einzelaxialen Führungsmechanismus 148. Dieser einzel-axiale Führungsmechanismus 148 wird entlang der X-Achse durch einen Antriebsmechanismus (nicht dargestellt) angetrieben. In anderen Worten verteilt die Lösungszuführung 140 die Lösung in Richtung auf den Modelltisch 110 an vorbestimmten Positionen, während sie über den Modelltisch 110 in X-Achsen und Y-Achsenrichtungen hinweg gleitet. Der Schichtmodellierungsapparat 100 kann zum Beispiel einen Y-Gleitantrieb (nicht dargestellt) umfassen, der die Lösungszuführung 140 in der Y-Richtung und einen X-Antrieb (nicht dargestellt), der den Lösungszuführer 140 in X-Richtung bewegt, wobei dies in der im Führungsmechanismus 148 für eine einzelne Achse vorgesehen ist.
Der Betrieb des Lösungszuführgerätes 140 wird durch einen Computer gesteuert. Der Computer steuert das Lösungszuführgerät 140, in dem Steuersignale an ein Antriebsgerät zum Antreiben der X-Führung und der Y-Führung gesendet werden. Zusätzlich kann der Computer die Positionen steuern, an denen die Lösungszuführung 140 die Lösung basierend auf zum Beispiel den Querschnittsdaten 26 ausbringt, die von dem Modelldatenerzeugungssystem 1 usw. erzeugt wurden.
Der Modelltisch 110 senkt sich um einen vorgegebene Schrittweite unter Benutzung eines Antriebsmechanismus (nicht dargestellt) Die vorgegebene Schrittweiter (Pitch) korrespondiert mit der Dicke einer Schicht des Pulvers, das auf dem Modelltisch 110 geschichtet ist. In anderen Worten wird Pulver auf dem Modelltisch 110 in einer Dicke aufgeschichtet, die jeweils der Schrittweiter im jeweiligen Zeitpunkt entspricht. Der Modelltisch 110 wird in vertikaler Richtung durch zum Beispiel eine Gleitvorrichtung (nicht dargestellt) bewegt.
Als nächstes wird ein Verfahren beschrieben, bei dem das Schichtmodellierungsgerät 100 ein Modell herstellt und dies wird im Detail unter Benutzung der 18 erläutert.
18A zeigt einen Zustand an, in dem eine Vielzahl von Modellschichten (in 18A, zwei Schichten) auf einem Pulver gebildet werden, die auf dem Modelltisch 110 bereits aufgeschichtet wurden. In dem Zustand der in 18A dargestellt ist, wird die oberste Schicht 171 der Mehrzahl von Modellschichten auf dem Modelltisch 110 einen verfestigten Abschnitt 172 aufweisen, der durch Formgebung durch die Lösung gebildet wurde. Eine Modellierungsschicht 173, die unmittelbar davor auf der obersten Schicht 171 gebildet wurde, umfasst auch einen verfestigten Abschnitt 174, der durch Formgebung durch die Lösung gebildet wurde.
In dem Zustand, der in 18A dargestellt ist, verteilt der Pulverzuführapparat 130 Pulver 134 aus seinem Schlitz 132 auf den Modellierungstisch 110, während er in der X-Achsenrichtung sich bewegt.
Als nächstes wird, wie in 18B dargestellt, das Schaberelement 150 in der X-Achsenrichtung sich bewegen und die Oberfläche des Pulvers 134 auf die gleiche Höhe wie die Oberfläche 122 des Gehäuses 120 bringen. Auf diese Weise wird eine Pulverschicht gebildet, die auf der obersten Schicht 171 eine gleichmäßige Dicke besitzt.
Als nächstes wird der Lösungszuführer 140, wie in 18C dargestellt, die Lösung in Richtung auf die Position in der Pulverschicht 175 ausbringen, in der das Modell gebildet werden soll, während er sich bewegt. Die Positionen, an denen die Lösung ausgebracht wird, sind auf den Querschnittsdaten 26 basierend gesteuert. Zum Beispiel bringt der Lösungszuführapparat 140 die Lösung so aus, dass die Querschnittsform, die durch die Querschnittsdaten 26 gebildet ist, in der Pulverschicht 175 gebildet wird. Als Ergebnis werden die Querschnittsform, die von den Querschnittsdaten 26 ausgedrückt wird, in der Pulverschicht 175 gebildet. Mit anderen Worten wird die Lösung durch Lösungszuführung 140 als Rinderflüssigkeit wirken und die Pulverschicht 175 in den Abschnitten sättigen, in denen die Querschnittsform von den Querschnittsdaten 26 ausgedrückt wird.
Als nächstes wird, wie in 18D dargestellt, die Lösung, die zu der Pulversicht 175 zugeführt wurde, polymerisiert und durch die Beleuchtung mit Licht durch die Lichtquelle 160 geformt. Wenn die Lösung geformt ist, wird das Pulver innerhalb der Regionen, an die die Lösung eingebracht wurde, in einen einzelnen Körper sich vereinigen. Auf diese Weise wird ein konsolidierter Abschnitt 177 in der Pulverschicht 175 gebildet. Die Form des konsolidierten Abschnittes 177 ist auf die gleiche Weise gebildet wie die Querschnittsfläche eines einfachen Querschnittes, der durch die Querschnittsdaten 26 gebildet ist.
Als nächstes wird der Modellierungstisch 110 dazu veranlasst, sich um eine vorbestimmte Schrittweite abzusenken und die Arbeitsschritte, die in den beschriebenen 18A bis 18D dargestellt sind, werden durchgeführt. Die Arbeitsschritte, die in den 18A bis 18D dargestellt sind, werden sequentiell wiederholt für jeden Querschnitt in den Querschnittsdaten 26.
Am Schluss wird ein Modell, in dem die konsolidierten Abschnitte 174, 172 und 177 integriert sind, wie in der 18E dargestellt, durch Entfernen des ungefestigten Pulvers von dem Modelltisch 177 erhalten. Dieses Modell wird dann zum Beispiel in einem Brennofen gebrannt.
Ein Modell, in der die Struktur 31 und das Unterstützungsmodell 34, das die Struktur 31 unterstützt, integriert sind, kann dann zum Beispiel durch Durchführen der oben genannten Prozesse unter Benutzung der Querschnittsdaten 26 erfolgen, die von dem Modelldatenerzeugungssystem 1 der Entgegenhaltung 1 erzeugt sind.
Die Arbeitsschritte des Modellgerätes 100, wie oben beschrieben, können dann durch den Computer in dem Schichtmodellierungsgerät 100 durch Steuern des Modellierungsgerätes 100 basierend auf einem bestimmten Steuerprogramm durchgeführt werden. Im Folgenden wird ein Beispiel einer Steuerung, die von dem Steuerprogramm durchgeführt wird zum Implementieren der Arbeitsschritte, die in der 18 dargestellt sind, beschrieben. 19 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel des Verfahrens beschreibt, das in diesem Steuerprogramm dargestellt ist.
Als erstes sendet der Computer ein Steuersignal an den Treiber zum Antreiben des Schiebers in dem Modelltisch 110, worauf der Modelltisch sich zur Modellstartposition begibt (Schritt S21). Wenn der Modelltisch 110 in der vorbestimmten Position ist, veranlasst der Computer das Pulverzuführgerät 130 sich zu bewegen (Schritt S22). Der Computer kann das Pulverzuführgerät 130 steuern, z. B. durch Senden eines Steuersignals an einen Treiber, der die Gleiteinrichtung des Pulverzuführgerätes antreibt.
Nachdem eine vorgewählte Zeitdauer abgelaufen ist, nach dem Beginn der Bewegung des Pulverzuführgerätes, öffnet der Computer einen Ausbringanschluss in dem Pulverzuführgerät 130 (Schritt S23). Der Computer kann bestimmen, dass das Pulverzuführgerät 130 eine konstante Geschwindigkeit erreicht hat und eine Beschleunigung auf Null abgesunken ist, nachdem eine vorgewählte Zeitdauer verstrichen ist.
Wenn der Ausbringanschluss des Pulverzuführgerätes 130 geöffnet wurde und der Pulverzuführer 130 sich eine vorgewählte Distanz bewegt hat, nachdem er begonnen hat, das Pulver 134 auszubringen (oder nachdem eine vorgewählte Zeitdauer vergangen ist) schließt der Computer den Ausgabeanschluss des Pulverzuführgerätes 130 (Schritt S24). Diesem nachfolgend stoppt der Computer die Bewegung des Pulverausbringgerätes 130 (Schritt S25) und führt den Pulverausbringer 130 in seine zurückgezogene Position zurück (Schritt S26).
Als nächstes lädt der Computer die Daten, die ein Lösungsausbringmuster anzeigen (Schritt S27). Das Lösungsausbringmuster ist zum Beispiel die Querschnittsform eines einzelnen Querschnittsabschnitts, der durch die Querschnittsdaten 26 angezeigt wird. Der Computer veranlasst dann den Lösungsausbringer 140 sich zu bewegen (Schritt S28). Wenn eine vorgewählte Zeit nach Beginn der Bewegung verstrichen ist, bestimmt der Computer, dass das Lösungsausbringgerät 140 eine konstante Geschwindigkeit erreicht hat und ihre Beschleunigung dann auf Null abgesenkt ist und beginnt das Ausbringen der Lösung. Die Lösung wird dann nach den geladenen Daten im Schritt S27 ausgebracht. Wenn eine Querschnittsflächenmenge an Lösung ausgebracht ist, stoppt der Computer die Bewegung des Lösungsausbringgerätes 140 (Schritt S30).
Der Computer bestimmt dann, ob oder ob nicht die Menge der ausgebrachten Lösung eine vorgewählte Menge erreicht hat (Schritt S31). In dem Fall, dass die Menge der Lösung nicht die vorgewählte Menge (NO in Schritt S31) erreicht hat, wird das Verfahren von Schritt S28 bis Schritt S31 nochmals ausgeführt. Auf diese Weise wird in dem Fall, wo eine große Menge an Lösung ausgewählt ist, eine vorgewählte Menge von Lösung durch wiederholte Schritte S28 bis S31 in einer Mehrzahl von Gängen ausgebracht.
In dem Fall, dass in Schritt S31 die Antwort „JA" ist, veranlasst der Computer das Lösungszuführgerät 140 zu seiner rückgezogenen Position (Schritt S32) zurückzukehren und senkt den Modelltisch 110 um eine Schichtdicke als Schritt (Pich) ab (Schritt S33). Der Computer wiederholt die Verfahren der Schritt S21 bis 33 bis das Verfahren für alle Schichten beendet ist (Schritt S34). Mit anderen Worten, die Verfahren der Schritte S21 bis 33 werden die notwendige Anzahl von Malen wiederholt. Das Obige ist ein Beispiel einer Steuerung, die von einem Steuerprogramm zur Implementierung der Arbeitsschritte durchgeführt werden, die in 18 dargestellt sind.
In dem Verfahren, das in 19 dargestellt ist, werden die Daten, die beim Erzeugen des Datenerzeugungssystems 1 im Ausführungsbeispiel 1 genutzt werden, als Querschnittsdaten in dem Schritt S27 geladen. Ein Modell, in dem die Struktur 31 und das Unterstützungselement 34, das die Struktur 31 unterstützt, integriert sind, werden unter Nutzung der Daten hergestellt, die von dem Modelldatenerzeugungssystem 1 erzeugt werden. Die Struktur 31 wird in einem Zustand gebildet, in dem sie von dem Unterstützungselement 34 unterstützt wird und ist daher gegen Bruch während des Bildungsprozesses widerstandsfähig. Zusätzlich kann das Unterstützungselement 34 von der Struktur 31 einfach entfernt werden und hat eine Form, durch die es nicht zu erwarten ist, dass Reststücke an der Struktur 31 verbleiben.
Nachdem das Unterstützungselement 34 entfernt wird, wird ein Schritt mit dem dicken Äquivalent einer Schicht in der vertikalen Richtung entfernt und ist um die gesamte externe Fläche vorhanden. Zusätzlich sind in den Fällen, in denen feine Risse aufgrund der ebenen Ausrichtung aufgrund einer Kombination der Auflösung und der Ausbringmenge des Tintenstrahlkopfes und der Partikelgröße des Pulvers auftreten können.
Zum Beispiel ist es der Fall, wo die Struktur 31 ein Rahmen ist, dessen Oberfläche nicht glatt ist. Dementsprechend findet ein Setzen nach geeigneten Sinterungsbedingungen (Brennbedingungen) in dem Brennprozess statt, nachdem das Unterstützungselement 34 entfernt wurde was es möglich macht, Stufen in der Oberfläche des Modells zu eliminieren. Zusätzlich ist durch Konfigurieren der Aufheizbedingungen des Brennprozesses von zwei Prozessen oder einem Sinterungs-Brennprozess und einem Glasierungsprzess es möglich, ein gesintertes oder gebranntes Produkt mit einer glänzenden Oberfläche mit Präzision herzustellen.
Weiter kann, wenn notwendig, ein Nachbearbeitungs-(Schleifpolier oder Buffingschritt) nach dem Modellieren durchgeführt werden. Mit dem Schichtmodellierungsgerät 100 können Brückenrahmen unter Benutzung von Querschnittsdaten 26 durch ein Modelldatenerzeugungssystem 1 gebildet werden, die einem Brechen während des Bildungsprozesses widerstehen können, Widerstand zur Verzerrung des Sinterungsprozesses widerstehen und bei denen es unwahrscheinlich ist, dass Reste auf ihnen verbleiben, wenn das Unterstützungselement 34 entfernt wird. Aus diesem Grunde kann die Oberfläche des Rahmens durch eine Nachbearbeitung einfach geglättet werden. Weiter ist es hochwahrscheinlich, dass die Genauigkeit, mit der der Rahmen an den An kerzahn gebracht werden kann, mit einem genügenden Praktikabilitätsniveau beibehalten werden kann.
Obwohl Ausführungsbeispiel 2 ein Verfahren erläutert, bei dem das Schichtmodellierungsgerät 100 ein Modell durch Schichten von Pulver und Formen eines Abschnittes jeder Schicht erstellt, kann das Verfahren zum Herstellen ein Modell sein, bei dem durch modellte Schichten es nicht auf ein Verfahren limitiert ist, bei dem das Pulver geschichtet wird. Zum Beispiel kann eine optische Modellierungsmethode eingesetzt werden, bei lichtgeformtes Kunstharz geschichtet wird und Abschnitte der Schichten durch Lichtbelichtung geformt werden oder ein Verfahren, bei dem ein Blattmaterial geschichtet wird und Teile von diesen abgeschnitten werden kann, ebenfalls genutzt werden. Zusätzlich kann ein Pulversinterungsverfahren genutzt werden, bei dem eine Schicht des Pulvermaterials mit einem Laser beleuchtet wird und die Schicht durch eine Blitzsinterung eines Teils der Schicht geformt wird, kann ebenso genutzt werden. Ein Tintenstrahlverfahren, ein Kunstharzextrusionsverfahren, ein Schichtabschneideverfahren usw. sind Beispiele anderer Verfahren, die dazu genutzt werden, als Schichtmodellierungsverfahren genutzt zu werden.
Schließlich kann die Konfiguration so sein, dass der Modellierungstisch des Schichtmodellierungsgerätes 100 nach Ausführungsbeispiel 2 mit zum Beispiel einer Drehachse parallel zur Tischfläche vorgesehen ist, was der Tischfläche erlaubt in einer Weise zu rotieren, die die Tischfläche verdreht. Ein Beispiel von Arbeitsschritten, die in dem Fall durchgeführt werden, bei der das geschichtete Modellieren durchgeführt werden unter Benutzung eines solchen drehbaren Modelltisches werden nun beschrieben. Als erstes wird eine Lösung auf Abschnitte ausgebracht, die geformt werden soll, und dann wird eine Schicht von Pulver ausgestreut. Zu dieser Zeit wird nur das Pulver, das auf Abschnitte gestreut wird, wo die Lösung ausgebracht wurde, in Kontakt mit der Lösung kommen und geformt werden. Danach wird der Modelltisch rotiert, so dass die Fläche, auf der das Pulver ausgebracht wurde, gedreht wird und so das Pulver, das nicht geformt wurde, unter dem Einfluss der Schwerkraft abfällt. Geschichtetes Modellieren wird durch Wiederholen dieser Arbeitsgänge ermöglicht.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein Modelldatenerzeugungssystem (1) umfasst: eine Korrektureinheit (28), die Strukturdaten (22) korrigiert, die die Form einer gewünschten Struktur basierend auf Veränderungsgrößendaten (30) ausdrücken; einer Konturerzeugungseinheit (5), die Konturdaten (24) erzeugt, die die Kontur eines Unterstützungselementes zum Unterstützen der Struktur auf einem Modelltisch darstellen, basierend auf Strukturdaten (22); einer Unterstützungselementerzeugungseinheit (7), die Unterstützungselementdaten (25) erzeugt, die die Form einer Vielzahl von Säulenkörpern innerhalb der Kontur ausdrücken, die von den Konturdaten (24) dargestellt sind; und einer Querschnittserzeugungseinheit (9), die Querschnittsdaten (26) erzeugt, die die Querschnittsform jeder einer Vielzahl von Ebenen ungefähr parallel zum Modelltisch ausdrücken, wobei die Ebenen das Modell, das als Unterstützungselement vorgesehen ist, das von den Unterstützungselementdaten (25) ausgedrückt wird, und die Struktur bilden, die von den Strukturdaten (22) ausgedrückt wird. Aufgrund dieses kann das Modelldatenerzeugungssystem (1) eine Veränderung zwischen dem zu formenden Modell und den Modelldaten, die die Form des Modells darstellen, verhindern.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- JP 2004-344623 A [0014, 0016]
- JP 2005-59477 A [0014, 0016]

Claims

Modelldaten-Erzeugungssystem, das Modelldaten erzeugt, die die Form einer Struktur darstellen, wobei die Modelldaten von einem Schichtmodellierungsgerät genutzt werden, das Modellschichten auf einer Basisebene aufschichtet, die wenigstens teilweise durch Lichtbeleuchtung oder Sättigung mit einer Binderflüssigkeit geformt werden, wobei die geformten Teile das Modell bilden, und das System umfasst: eine Strukturdateneingabeeinheit, die Strukturdaten eingibt, die die Form einer gewünschten Struktur ausdrücken; eine Zusammensetzungsdaten-Aufzeichnungseinheit, die Zusammensetzungsdaten aufzeichnet, die die Zusammensetzung eines Materials ausdrücken, das in dem Modell genutzt wird, das durch das Schichtmodellierungsgerät gebildet wird; eine Veränderungsgrößendaten-Aufzeichungseinheit, die eine Zusammensetzung eines Materials aufzeichnen, das in dem Modell genutzt werden kann, in Kombination mit den Daten der Größe der Veränderung, die anzeigen, welche Größe an Veränderung das Material unter Trocknen, Polymerisation oder Sinterung erfahren wird; einer Korrektureinheit, die die Veränderungsgrößendaten erhält, die Größe der Veränderung entsprechend der Zusammensetzung des Materials, die in den Zusammensetzungsdaten aus den Größenveränderungsdaten angezeigt werden und, basierend auf den erhaltenen Größenveränderungsdaten, die Strukturdaten korrigiert, so dass das Modell, das unter Benutzung der Strukturdaten gebildet wird, die Form der gewünschten Struktur nach der Veränderung, die durch Trocknen, Polymerisation oder Sinterung verursacht wird, annimmt; einer Konturerzeugungseinheit, die Strukturdaten nutzt, um Konturdaten zu erzeugen, die die Kontur eines Raumes zwischen der Struktur und einer Projektionsebene ausdrücken, indem die Struktur oberhalb der Basisebene positioniert wird und die positionierte Struktur vertikal auf die Basisebene projiziert wird; einer Unterstützungselement-Erzeugungseinheit, die Unterstützungselementdaten erzeugt, die die Form einer Unterstützungselements darstellt, dass so gebildet ist, dass es ungefähr die Gesamtheit des Unterstützungsraums der Struktur einnimmt; und einer Querschnittserzeugungseinheit, die Querschnittsdaten erzeugt, die die Form des Querschnittes jeder der Vielzahl von Ebenen ungefähr parallel zur Basisebene, basierend auf den Strukturdaten, den Unterstützungselementdaten und den Konturdaten darstellen.
Modelldatenerzeugungssystem nach Anspruch 1, wobei in dem Fall, dass die gewünschte Struktur an ein anderes Objekt angesetzt wird, die Strukturdaten-Eingabeeinheit weiter die Beziehungsdaten eingibt, die die relative Positionsbeziehung zwischen dem Objekt und der Struktur anzeigen, und das System weiter eine Ergänzungsformdateneinheit umfasst, die Ergänzungsformdaten erzeugt, die ein Element zum Festlegen der Positionsbeziehung zwischen dem Objekt und den Strukturdaten, basierend auf den Beziehungsdaten ausdrücken und die Ergänzungsformdaten zu den Strukturdaten hinzufügen.
Modelldatenerzeugungssystem nach Anspruch 1, wobei die Ergänzungsformdatenerzeugungseinheit Daten erzeugt, die Plattenkörper oder Säulenkörper ausdrücken, die vorgesehen sind, zwischen dem Objekt und der Struktur als Ergänzungsformdaten zu dienen, und die Ergänzungsformdaten durch Finden der Querschnittsfläche der Plattenkörper oder Säulenkörper unter Benutzung der Zusammensetzungsdaten gebildet sind, die in der Zusammensetzungsdatenaufzeichnungseinheit gespeichert sind.
Modelldatenerzeugungssystem nach Anspruch 2, wobei die Ergänzungsformdaten-Erzeugungseinheit die Ergänzungsformdaten durch Errechnen erzeugt, unter Benutzung der Strukturdaten und der Beziehungsdaten, wobei die Oberfläche des Abschnittes, in dem das Element Kontakt mit dem Objekt aufnimmt, so geformt ist, dass die Oberfläche ausreicht zum Einhalten der Positionsbeziehung und ausreicht, um die Klebestärke zwischen der Struktur und dem Objekt über einem vorbestimmten Wert zu halten.
Modelldatenerzeugungssystem nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Ergänzungsformdatenerzeugungseinheit Ergänzungsformdaten erzeugt, die ein Element darstellen, das aus einer Vielzahl von Plattenkörpern oder Säulenkörpern gebildet ist, und das an die Fläche der Struktur angesetzt ist, das durch die Strukturdaten als an den Objekt angesetzt angezeigt wird, und das eine Dicke äquivalent zu dem gewünschten Raum besitzt, der zwischen der Struktur und dem Objekt zu schaffen ist, und dessen Fläche den Kontakt mit dem Objekt aufnimmt, das die gleiche Form aufweist, wie die Form des entsprechenden Abschnittes des Objekts.
Modelldatenerzeugungssystem nach Anspruch 2 oder 4, wobei die Ergänzungsformdatenerzeugungseinheit Ergänzungsformdaten erzeugt, die ein Element darstellen, das auf einer Vielzahl von Plattenkörpern oder Säulenkörpern gebildet ist und das sich in normaler Richtung in dem Abschnitt der Struktur erstreckt, der Kontakt mit dem Element macht.
Modelldatenerzeugungssystem nach Anspruch 1, wobei die Konturerzeugungseinheit die Positionierung der korrigierten Struktur basierend auf dem Volumen eines Raumes bestimmt, der zwischen den korrigierten Strukturdaten, die von der Kultureinheit korrigiert wurden, und der Basisebene besteht, und basierend auf Konturdaten erzeugt, die die Kontur des Raums ausdrücken, der zwischen den korrigierten Strukturdaten und der Basisebene besteht.
Modelldatenerzeugungssystem nach Anspruch 1, wobei die Unterstützungselementdaten ein Unterstützungselement ausdrücken, das zwischen der Vielzahl der Plattenkörper und Säulenkörper gebildet ist, die vertikal relativ zur Ebene vorgesehen sind.
Modelldatenerzeugungssystem nach Anspruch 8, wobei die Unterstützungselementdaten ein Unterstützungselement ausdrücken, in dem die horizontale Dicke der Plattenkörper oder Säulenkörper kleiner ist als in dem Abschnitt, der Kontakt mit der Struktur macht als in anderen Abschnitten.
Modelldatenerzeugungssystem nach Anspruch 1, wobei die Unterstützungselementerzeugungseinheit Unterstützungselementdaten erzeugt, die ein Unterstützungselement ausdrücken, das eine Kerbe nahe des Abschnittes hat, der Kontakt mit der Struktur aufnimmt.
Modelldatenerzeugungssystem nach Anspruch 1, wobei die Unterstützungselementserzeugungseinheit die Strukturdaten korrigiert, so dass der Rand des Abschnittes der Struktur der Kontakt mit dem Unterstützungselement aufnimmt, gegen die Innenfläche der Struktur zurückgenommen ist.
Modelldatenerzeugungssystem nach Anspruch 8, wobei die Zusammensetzungsdatenerzeugungseinheit weiter die Zusammensetzungsdaten aufzeichnet, die die Zusammensetzung des Materials, das in dem Unterstützungselement genutzt wird, darstellt; und die Unterstützungselementserzeugungseinheit die horizontale Dicke der Plattenkörper oder Säulenkörper unter Benutzung der Zusammensetzungsdaten, die in der Zusammensetzungsdatenerzeugungseinheit aufgezeichnet sind, auffindet.
Modelldatenerzeugungssystem nach Anspruch 1, wobei die Unterstützungselementserzeugungseinheit die Verteilung der Kraft, die auf das Unterstützungselement von der Struktur ausgeübt wird unter Benutzung der Strukturdaten errechnet, und die horizontale Dicke der Plattenkörper oder Säulenkörper, basierend auf der Verteilung, auffindet.
Modelldatenerzeugungssystem nach Anspruch 1, wobei die Struktur eine Prothese innerhalb der Mundhöhle ist und die Strukturdaten Daten sind, die, basierend auf Messdaten, erzeugt sind, die durch Messen des Inneren der Mundhöhle oder des Randes von dieser erhalten wird.
Herstellungsmethode zum Herstellen einer Struktur unter Benutzung der Querschnittsdaten, die von den Modelldatenerzeugungssystem nach Anspruch 1 und dem Schichtmodelliergerät erzeugt wurden, wobei das Verfahren umfasst: einen schichtbildenden Schritt des Bildens einer Modellschicht einer vorbestimmten Dicke auf einem Modelltisch, der in einem Schichtmodelliergerät vorgesehen ist und dazu in der Lage ist sich auf und ab zu bewegen; ein Modellierschritt des selektiven Beleuchtens mit Licht oder dem Ausbringen einer Rinderflüssigkeit auf eine Modellschicht und Sättigen wenigstens eines Abschnitts der Modellierungsschicht, wobei der Abschnitt eine Form korrespondierend zu einer Querschnittsform besitzt, die durch die Querschnittsdaten ausgedrückt sind, wodurch die Modellschicht geformt wird; einem Absteigeschritt, der beinhaltet, dass der Modelltisch dazu veranlasst wird, eine Schrittgröße äquivalent der vorbestimmten Dicke herunter zu fahren; einem schichtbildenden Schritt des Schichtens einer Modellschicht durch sequentielles Wiederholen des Schichtbildeschrittes und des Modellierschrittes für jede der Vielzahl von Ebene, die von den Querschnittsdaten ausgedrückt werden; und einem Entfernschritt zum Bilden der Struktur in einen Zustand, in dem die Struktur auf den Modelltisch auf ein Unterstützungselement unterstützt ist, durch Entfernen der Abschnitte der Modellschicht, die in dem schichtenden Schritt neben den Abschnitten liegen, die in dem Modellierschritt geformt sind.
Modelldatenerzeugungsprogramm, das einen Computer veranlasst, ein Verfahren zum Erzeugen von Modelldaten auszuführen, die die Form einer Struktur darstellen, wobei die Modelldaten von einem Schichtmodelliergerät genutzt werden, das auf einer Basisebene Modellschichten aufschichtet, die wenigstens teilweise durch Belichtung oder Sättigung mit einer Binderflüssigkeit geformt werden, wobei die geformten Teile ein Modell bilden, und das Programm umfasst: einen Strukturdateneingabeprozess zum Eingaben von Strukturdaten, die eine Form einer gewünschten Struktur ausdrücken, einem Korrekturprozess, der daraus besteht, eine Zusammensetzungsdatenaufzeichnungseinheit zugegriffen wird, die die Zusammensetzungsdaten aufzeichnet, die die Zusammensetzung eines Materials ausdrücken, dass von dem Schichtmodelliergerät beim Bilden des Modells genutzt wird, und eine Veränderungsgrößendatenaufzeichnungseinheit, die eine Zusammensetzung eines Materials aufzeichnet, dass in dem Modell in Zusammenhang mit Veränderungsdaten genutzt wird, die die Größe der Veränderung anzeigen, dem das Material aufgrund von Trocken, Polymerisation oder Sinterung unterworfen ist, Erhalten der Größenveränderungsdaten, die die Größe der Veränderung anzeigen, korrespondierend zu der Zusammensetzung des Materials, das in den Zusammensetzungsdaten von den Größenveränderungsdaten aufgezeichnet wird und die auf den erhaltenen Veränderungsgrößendatenberichtigen der Strukturdaten basieren, so dass das gebildete Modell unter Benutzung der Strukturdaten die Form der gewünschten Struktur nach der Veränderung, die durch Trocknung, Polymerisation oder Sinterung eintritt, annimmt, eines Konturerzeugungsverfahrens zum Nutzen der Strukturdaten, um Konturdaten zu erzeugen, die die Kontur eines Raumes ausdrücken, der zwischen der Struktur und einer Projektionsebene liegt, in der die Struktur oberhalb der Basisebene positioniert ist, und die positionierte Struktur vertikal auf der Basisebene projiziert ist; einem Unterstützungselement-Erzeugungsverfahren zum Erzeugen von Unterstützungselementdaten, die die Form eines Unterstützungselements ausdrücken, das so gebildet ist, das es ungefähr den gesamten die Struktur unterstützenden Raum einnimmt; und einen Querschnittserzeugungsprozess zum Erzeugen von Querschnittsdaten, basierend auf den Strukturdaten, den Unterstützungselementdaten und den Konturdaten, dass die Querschnittsform jedes einer Vielzahl von Ebenen ungefähr parallel zur Basisebene anzeigt, wobei die Ebenen das Modell bilden, das als Unterstützungselement vorgesehen ist und durch die Unterstützungselementdaten dargestellt ist, und die Struktur, die durch die Strukturdaten ausgedrückt ist, die von der Korrektureinheit korrigiert wurden.