WO2008052807A2 - Verfahren zum bestimmen des sinterschwunds eines vorgesinterten körpers - Google Patents

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Definitions

  • the invention relates to a method for determining the sintering shrinkage of a pre-sintered white body.
  • pre-sinter greenware into a white body and process it later.
  • the further processing can be, for example, a machining and / or sintering.
  • the pre-interval is not apparent from external features of the white body.
  • the pre-sintering has a considerable influence on the shrinkage of the white body during sintering. Therefore, it is necessary to determine the pre-interval and to provide the white with the information about the shrinkage during sintering to the fired component.
  • WO 99/47065 an invention is described, which relates to a method and a blank for the production of artificial dental crowns and / or dental bridges, which fit at least on a prepared stump.
  • the disadvantage here is that in the manufacture of the artificial denture, a magnification factor to compensate for the shrinkage must be considered, which is calculated consuming from the density of the white compact and the achievable density of the sintered body after sintering.
  • the object is therefore to provide a method for determining the magnification factor, which can be carried out quickly.
  • a green compact is provided with at least one design feature, the green compact is pre-sintered into a white, a change in the Design feature is detected during pre-sintering and determined using the detected change in the expected sintering shrinkage.
  • any ceramic body can be used, which is pre-sintered in a later process to a white body.
  • the white body is sintered in a further subsequent process step to form a sintered body.
  • the green compact is preferably made of metal or ceramic and more preferably of technical ceramics.
  • the green compact is preferably produced by casting, plastic molding and more preferably by pressing.
  • the shape feature preferably indicates a dimension of the white body. It is particularly preferably designed such that a measuring means for measuring can be applied thereto. Grooves and bores, particularly preferably suitably designed surfaces and edges, are preferably used as structural features.
  • the green compact is compacted, but not yet compacted as much as by sintering. This is preferably achieved by a lower temperature than during sintering.
  • the white body is preferably mechanically processed before it is finally sintered. During presintering, pre-compaction and pre-shrinkage of the green body takes place.
  • the design feature can be detected manually, for example with a vernier caliper or micrometer. Preferably, it is detected automatically, for example in a measuring machine, particularly preferably in a processing machine. Upon detection, it is preferable the size of a gestalt feature, particularly preferably the distance between two gestalt features detected.
  • a magnification factor can be determined in a simple manner. With this magnification factor, the white body can be processed so that the expected shrinkage is taken into account. The machining can thereby be adjusted so that machining operations on the sintered body are minimized.
  • the detected dimensional change between the state that the shape feature has in the green compact and the state that it has in the white compact is related to the change that has the shape characteristic between the state in the white state and the state in the green state Sintered body has.
  • the properties of the raw material, the production of the green compact and the sintered body are adjusted so precisely that the expected shrinkage from the white body to the sintered body can be determined by measuring the design features.
  • the shape feature is preferably detected prior to mechanical processing of the white body. As a result, the shrinkage during sintering can be determined particularly accurately.
  • the second number of green bodies is a random sample.
  • a length is measured on each white of the first number of whites. This makes it possible to determine a feature that is particularly easy to measure.
  • a length is measured which is determined by a design feature. This makes it possible to specify by the design feature a length that is to be measured.
  • the changes in the shape characteristics during sintering are detected to the densely sintered component. This captures the changes in design features throughout the process. As a result, it is possible to determine the expected sintering shrinkage of the first number of white pieces with particular accuracy.
  • the density is detected for the second number of green bodies. This makes it possible to obtain information about the size of the possible shrinkage.
  • the density after sintering is detected as the densely sintered component. This makes it possible to obtain a particularly accurate statement about the size of the possible shrinkage.
  • the green compact is provided by pressing with the design feature.
  • the shape feature can be incorporated in a green compact formed by pressing directly during pressing of the green compact. A separate manufacturing step is not required.
  • the shape feature tool can be integrated into the green tool press tool.
  • the green compact is provided by machining with the design feature. This gives great freedom in the choice of the shape and the orientation of the design features on the green body.
  • milling, grinding and particularly preferably drilling are used as cutting machining methods. Because there are many freedoms in the design of the design features when using these machining methods, they can be placed at particularly suitable locations.
  • the shape features can be provided, for example, at locations where there is a particularly large mass accumulation. If different shrinkages are expected in certain directions, the pattern features are preferably oriented so that the dimensions to be detected are pointing in these directions.
  • the design feature is detected after pre-sintering in a processing machine.
  • a processing machine any machine can be used, which can handle Baumlinge.
  • CAD / CAM processing machines are used here.
  • Particularly preferred CAD / CAM milling and grinding machines are used.
  • complicated geometries can be reliably generated.
  • the predicted shrinkage of the component during sintering of the white compact can thus be taken into account in the processing in a simple manner.
  • the distance between two design features of each other is detected and determined with the detected result, the expected shrinkage during sintering. This makes it possible to make the green compact in large areas without having to introduce design features and still capture values of a comparatively long distance.
  • two spaced apart holes are introduced into the green body. These are designed as through holes, preferably as blind holes. After pre-sintering, the distance between the two holes can be detected.
  • two grooves are introduced into the green body. For detecting the distance of the two grooves after pre-sintering measuring tools can be used, which are designed less filigree than measuring tools for detecting holes.
  • the introduction of bores in the green compact represents a particularly simple way of providing structural features on the green compact. In addition, such a large part of the surface of the green compact is kept free of design features. As a result, a body that will shrink differently in different directions during presintering and sintering may be processed to accommodate different degrees of shrinkage in different directions. The edits of the white product can thus be adapted very precisely to the shrinkage.
  • Different shrinkage in different directions may be due, for example, to the shape or manufacture of the body.
  • the processing of the white compact can be adapted to a different degree of shrinkage in different spatial directions.
  • a plurality of design features are introduced into the green compact, these are detected after the pre-sintering, and an average value for the expected shrinkage is determined from the detected values. This takes into account a different shrinkage in different areas of the body. In addition, the machining data are easily adapted to the different shrinkages. All processing dimensions for processing the white product are determined with the same magnification factor.
  • the arithmetic mean is formed.
  • the detected values are added and divided by the number of detected values.
  • weighted arithmetic mean will be the individual values recorded are weighted by frequency and importance.
  • the shape feature is a recess.
  • the design feature can be easily introduced by machining in the green compact.
  • the green compact consists of ceramic material, in particular zirconium oxide and / or aluminum oxide.
  • the white body is intended for further processing into a component which can be used in the medical field, in particular in the dental field.
  • the average green density was 3.000 g / cm 3
  • the maximum scattering of the green density was +/- 0.015 g / cm 3
  • the standard deviation was less than 0.005 g / cm 3.
  • the density of the individual green compacts was determined by weighing and measuring the edge lengths of the cuboid green compacts.
  • this batch was pre-sintered to white.
  • the whitewashes are processed and then densely sintered.
  • the density of the whitewashes was 3,050 g / cm 3
  • the standard deviation of the density was 0.2 g / cm 3 .
  • the batch was finish sintered into densely sintered components.
  • the average density of the densely sintered members was 6,060 g / cm 3 .
  • the densities of the bodies were between 6.050 g / cm 3 and 6.070 g / cm 3, the standard deviation was less than 0.003 g / cm 3.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a method according to the invention
  • Fig. 2 is a schematic representation of another method according to the invention.
  • Fig. 3 is a perspective view of a white body according to the invention in a first embodiment
  • Fig. 4 is a perspective view of another
  • Embodiment of a white body according to the invention Embodiment of a white body according to the invention.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a method according to the invention.
  • Production step is made by pressing from a granulate a green compact with a defined density.
  • the green body has a projection as a design feature. The position or the length or thickness of the projection is controlled with a micrometer.
  • the green compact of known density is pre-sintered to a white body.
  • the position or the length or Thickness of the projection is thus characterized by the design feature.
  • the white body is then clamped in a CAD-CAM processing machine.
  • a sensor in the CAD-CAM processing machine detects the position or the length or thickness of the projection.
  • the expected sintering shrinkage during sintering is determined to a sintered body of defined density. This is done on the basis of the correlation of the geometry changes of the projection to the density change of the body and on the basis of the expected overall shrinkage by pre-sintering and sintering. Due to the expected sintering shrinkage, a magnification factor is calculated for the processing of the white product.
  • the green body in the CAD-CAM processing machine is converted to an enlarged white, e.g. a bridge framework, milled.
  • the white body is fired to a sintered body or a dense ceramic or the bridge framework. Subsequently, the bridge framework is blinded.
  • the veneer is applied and burned like enamel. The veneer imitates the color of the patient's individual tooth. In addition, the properties of the veneer are more like natural enamel, thus avoiding excessive wear of the opposing natural tooth.
  • the homogeneity of the blanks used and the exact knowledge of the sintering shrinkage of the blank is crucial.
  • the homogeneity of the blanks becomes ensured by great care of the producers.
  • the indication of the sintering shrinkage is achieved by providing the green bodies with design features that change by pre-sintering.
  • the pre-sintering determines the shrinkage or shrinkage values from the white body to the sintered body or CAD-CAM block and from the mechanically processed white body or from the milling and / or grinding work to the sintered body or sintered framework.
  • the pre-interval is characterized by the structural features introduced into the green body. Due to the fact that a processing machine can determine the pre-interval on the basis of the design features, there is no need to provide the blank with a magnification factor.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a further method according to the invention.
  • the thickness of the projection is measured in a sample of green compacts with a micrometer and determines the average thickness.
  • the density of individual green compacts is determined in a random sample by measuring the volume and the weight. Then the mean density of this sample is determined.
  • a sample of the green compacts is finally sintered to the white body and then to the densely sintered component or sintered body.
  • the thickness of the projection is measured in this sample and the average thickness determined.
  • the density of the individual components of the sample is determined and the average density determined.
  • the green compacts are pre-sintered to white.
  • the thickness of the protrusion changes.
  • the pre-interval of the white product is thus characterized by the thickness of the projection.
  • the white body is then clamped in a CAD-CAM processing machine.
  • a sensor in the CAD-CAM processing machine detects the thickness of the projection. From the thickness of the projection on the respective white, the mean thickness of the projection in the sample of green bodies and the sintered components, the average density of the green compacts and the average density of the densely sintered components, the expected sintering shrinkage during the final sintering process becomes the densely sintered component intended for each individual Weissling. As in the method shown in FIG. 1, the enlargement factor is determined on the basis of the expected sintering shrinkage, and the white body is further processed accordingly.
  • a machining is preferably the attachment of a holder or the attachment of features.
  • Shrinkage 12000 measurements are performed. Of these 9000 measurements for the dimensions and 3000 measurements for the respective weight.
  • FIG. 3 shows a perspective view of a white body 1 according to the invention in a first embodiment.
  • the white 1 is cylindrical.
  • As a design features two circumferential grooves 2 have been rotated in the white 1.
  • the two grooves 2 are arranged adjacent to the circular surfaces 3 of the cylinder.
  • This white body 1 is milled and / or ground in a CAD-CAM machine into an enlarged crown framework.
  • the shrinkage during presintering and from this the expected shrinkage during sintering is calculated.
  • the grooves 2 are made equal in all white bodies 1 of this embodiment, so that the distance before pre-sintering is always the same. The distance measure before pre-sintering can therefore be entered firmly into the machine. From the distance measurements before and after the pre-sintering, the linear change in length and therefrom the magnification factor for the processing of the white body is calculated.
  • the shrinkage of the white compact 1 is considered in a relatively large area and averaged.
  • the expected shrinkage during sintering can be determined with high accuracy.
  • the distance between the two grooves 2 e.g. from a CAD-CAM machine, which also performs the processing of the blank, be measured in many different places. The average value can then be formed from the individual measurement results so that measurement inaccuracies can be compensated.
  • FIG. 4 shows a perspective view of a further embodiment of a white body 4 according to the invention.
  • the white body 4 according to the invention is designed here as a block-shaped block 4. On one side of the block 4 are as
  • the expected sintering shrinkage is calculated.
  • the distance between the recesses 5, 6, 7 is measured by the user and processor of the white product in a separate machine and from the comparison of this measured value with the distance known to the machine, the recesses 5, 6, 7 had before pre-sintering, the Pre-interval determined. From the pre-interval, the expected sintering shrinkage is calculated.
  • an inlay is present, which is particularly dimensionally stable in all areas.
  • the shape features are additionally used here to identify the block.
  • the design features tell the machine what size the block has and what material it is made of.
  • the design features represent reference points. These reference points are recognized by the sensor of the machine. This is especially useful if the block has to be re-clamped during processing.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen des Sinterschwunds eines vorgesinterten Körpers, wobei ein Grünling mit mindestens einem Gestaltmerkmal versehen wird, der Grünling zu einem Weißling vorgesintert wird, eine Veränderung des Gestaltmerkmals beim Vorsintern erfasst wird und unter Verwendung der erfassten Veränderung der zu erwartende Sinterschwund bestimmt wird.

Description

Verfahren zum Bestimmen des Sinterschwunds eines vorgesinterten Körpers
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen des Sinterschwunds eines vorgesinterten Weißlings.
Es ist im Stand der Technik bekannt, Grünlinge zu einem Weißling vorzusintern, und diese später weiterzuverarbeiten. Die Weiterverarbeitung kann beispielsweise eine spanende Bearbeitung und/oder ein Sintern sein. Der Vorsintergrad ist nicht aus äußeren Merkmalen des Weißlings ersichtlich. Der Vorsintergrad hat einen erheblichen Einfluss auf die Schrumpfung des Weißlings beim Sintern. Daher ist es erforderlich, den Vorsintergrad zu bestimmen und den Weißling mit der Information über den Schwund beim Sintern zum gebrannten Bauteil zu versehen.
In der WO 99/47065 ist eine Erfindung beschrieben, die sich auf eine Methode und einen Rohling zum Herstellen von künstlichen Zahnkronen und/oder Zahnbrücken bezieht, die mindestens auf einen präparierten Stumpf passen.
Nachteilig hierbei ist jedoch, dass bei der Herstellung des künstlichen Zahnersatzes ein Vergrößerungsfaktor zum Ausgleich der Schrumpfung berücksichtigt werden muss, der aufwändig aus dem Raumgewicht des Weißlings und dem erreichbaren Raumgewicht des Sinterkörpers nach der Sinterung berechnet wird. Daraus ergibt sich die Aufgabe, ein Verfahren zur Bestimmung des Vergrößerungsfaktors bereitzustellen, das schnell durchführbar ist.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass ein Grünling mit mindestens einem Gestaltmerkmal versehen wird, der Grünling zu einem Weißling vorgesintert wird, eine Veränderung des Gestaltmerkmals beim Vorsintern erfasst wird und unter Verwendung der erfassten Veränderung der zu erwartende Sinterschwund bestimmt wird.
Als Grünling kann jeder keramische Körper verwendet werden, der in einem späteren Prozess zu einem Weißling vorgesintert wird. Vorzugsweise wird der Weißling in einem weiteren folgenden Prozessschritt zu einem Sinterkörper gesintert. Der Grünling besteht vorzugsweise aus Metall oder Keramik und besonders bevorzugt aus technischer Keramik. Der Grünling wird vorzugsweise durch Gießen, plastisches Formen und besonders bevorzugt durch Pressen hergestellt.
Das Gestaltmerkmal kennzeichnet vorzugsweise eine Abmessung des Weißlings. Besonders bevorzugt ist es so ausgebildet, dass ein Messmittel zum Messen daran angelegt werden kann. Als Gestaltmerkmale werden vorzugsweise Rillen und Bohrungen, besonders bevorzugt geeignet ausgestaltete Flächen und Kanten eingesetzt.
Beim Vorsintern wird der Grünling verdichtet, aber noch nicht so weit verdichtet wie durch das Sintern. Dies wird vorzugsweise durch eine niedrigere Temperatur als beim Sintern erreicht. Nach dem Vorsintern wird der Weißling vorzugsweise mechanisch bearbeitet, bevor er fertig gesintert wird. Beim Vorsintern erfolgt eine Vorverdichtung und Vorschrumpfung des Grünlings.
Das Gestaltmerkmal kann manuell, beispielsweise mit einem Messschieber oder einer Bügelmessschraube erfasst werden. Vorzugsweise wird es automatisch, beispielsweise in einer Messmaschine, besonders bevorzugt in einer Bearbeitungsmaschine erfasst. Beim Erfassen wird vorzugsweise die Größe eines Gestaltmerkmals, besonders bevorzugt der Abstand zwischen zwei Gestaltmerkmalen erfasst.
Dadurch, dass der zu erwartende Sinterschwund bestimmt wird, kann auf einfache Art ein Vergrößerungsfaktor bestimmt werden. Mit diesem Vergrößerungsfaktor kann der Weißling so bearbeitet werden, dass die zu erwartende Schrumpfung berücksichtigt wird. Die Bearbeitung kann dadurch so angepasst werden, dass Bearbeitungen an dem Sinterkörper minimiert werden.
Zur Bestimmung des zu erwartenden Sinterschwunds wird die erfasste Dimensionsveränderung zwischen dem Zustand, den das Gestaltmerkmal im Grünling hat, und dem Zustand, den es im Weißling hat, in Relation zu der Änderung gesetzt, die das Gestaltmerkmal zwischen dem Zustand im Weißling und dem Zustand im Sinterkörper hat. Die Eigenschaften des Rohstoffs, die Herstellung des Grünlings und des Sinterkörpers werden so exakt eingestellt, dass die zu erwartende Schrumpfung vom Weißling zum Sinterkörper durch Vermessen der Gestaltmerkmale bestimmbar ist.
Das Gestaltmerkmal wird vorzugsweise vor dem mechanischen Bearbeiten des Weißlings erfasst. Dadurch kann die Schrumpfung beim Sintern besonders exakt bestimmt werden.
Vorzugsweise übersteigt eine erste Anzahl von Weißlingen, für die der zu erwartende Sinterschwund zum dichtgesinterten Bauteil bestimmt wird, eine zweite Anzahl von Grünlingen, an denen Veränderungen der Gestaltmerkmale beim Vorsintern erfasst werden. Dadurch kann der zu erwartende SinterSchwund besonders effektiv bestimmt werden. Besonders bevorzugt ist die zweite Anzahl von Grünlingen eine Stichprobe. Vorzugsweise wird an jedem Weißling der ersten Anzahl von Weißlingen eine Länge gemessen. Dadurch ist es möglich, ein Merkmal zu bestimmen, das besonders einfach zu messen ist. Besonders bevorzugt wird eine Länge gemessen, die durch ein Gestaltmerkmal bestimmt wird. Dadurch ist es möglich, durch das Gestaltmerkmal eine Länge vorzugeben, die gemessen werden soll.
Vorzugsweise werden für die zweite Anzahl von Grünlingen die Veränderungen der Gestaltmerkmale beim Sintern zum dichtgesinterten Bauteil erfasst. Dadurch werden die Veränderungen der Gestaltmerkmale über den gesamten Prozess erfasst. Dadurch ist es möglich, den zu erwartenden Sinterschwund der ersten Anzahl von Weißlingen besonders exakt zu bestimmen.
Vorzugsweise wird für die zweite Anzahl von Grünlingen die Dichte erfasst. Dadurch wird es ermöglicht, eine Aussage über die Größe der möglichen Schrumpfung zu erzielen.
Vorzugsweise wird für die zweite Anzahl von Grünlingen die Dichte nach dem Sintern zum dichtgesinterten Bauteil erfasst. Dadurch wird es ermöglicht, eine besonders genaue Aussage über die Größe der möglichen Schrumpfung zu erzielen.
Besonders bevorzugt wird der Grünling durch Pressen mit dem Gestaltmerkmal versehen. Dadurch wird ein hohes Maß an Genauigkeit erzielt. Das Gestaltmerkmal kann bei einem Grünling, der durch Pressen geformt wird, direkt beim Pressen des Grünlings eingebracht werden. Ein separater Fertigungsschritt ist nicht erforderlich. Das Werkzeug für das Gestaltmerkmal kann in das Presswerkzeug für das Pressen des Grünlings integriert werden. Bevorzugt wird der Grünling durch spanende Bearbeitung mit dem Gestaltmerkmal versehen. Dadurch bestehen große Freiheiten bei der Wahl der Form und der Ausrichtung der Gestaltmerkmale am Grünling.
Als spanende Bearbeitungsverfahren werden bevorzugt Drehen, Fräsen, Schleifen und besonders bevorzugt Bohren eingesetzt. Dadurch, dass bei der Anwendung dieser Bearbeitungsverfahren viele Freiheiten bei der Ausgestaltung der Gestaltmerkmale bestehen, können diese an besonders geeigneten Stellen platziert werden. Die Gestaltmerkmale können beispielsweise an Stellen vorgesehen werden, an denen eine besonders große Massenanhäufung vorliegt. Wenn in bestimmten Richtungen unterschiedliche Schrumpfungen erwartet werden, werden die Gestaltmerkmale vorzugsweise so ausgerichtet, dass die zu erfassenden Abmessungen in diese Richtungen zeigen.
Vorzugsweise wird das Gestaltmerkmal nach dem Vorsintern in einer Bearbeitungsmaschine erfasst. Dadurch kann das Zuführen der Weißlinge zu einer Messmaschine oder zu einem Platz, an dem Gestaltmerkmale manuell erfasst werden, eingespart werden. Außerdem befinden sich die erfassten Werte auf diese Weise direkt an der Maschine, an der sie benötigt werden. Weiterhin entfällt die Notwendigkeit, den verschiedenen vorgesinterten Weißlingen erfasste Werte zuzuordnen, da die Bearbeitungsmaschine aufgrund der erfassten Werte sofort das Bearbeitungsprogramm anpassen und umsetzen kann. Es ist auch möglich, das Gestaltmerkmal in der Bearbeitungsmaschine manuell zu erfassen und die Bearbeitungen manuell anzupassen. So wird beim Bestimmen des Schrumpfungsfaktors und bei der Anpassung der Bearbeitungen eine hohe Flexibilität erreicht. Als Bearbeitungsmaschine kann jede Maschine eingesetzt werden, die Weißlinge bearbeiten kann. Vorzugsweise werden hier CAD/CAM-Bearbeitungsmaschinen eingesetzt. Besonders bevorzugt werden CAD/CAM-Fräs- und Schleifbearbeitungsmaschinen eingesetzt. Dadurch können komplizierte Geometrien zuverlässig erzeugt werden. Außerdem kann der voraus berechnete Schwund des Bauteils beim Sintern des Weißlings so bei der Bearbeitung auf einfache Weise berücksichtigt werden.
Bevorzugt wird der Abstand zweier Gestaltmerkmale voneinander erfasst und mit dem erfassten Ergebnis die zu erwartende Schrumpfung beim Sintern bestimmt. Dadurch ist es möglich, den Grünling in großen Bereichen frei zu gestalten, ohne dass Gestaltmerkmale eingebracht werden müssen und trotzdem Werte einer vergleichsweise langen Strecke zu erfassen.
Vorzugsweise werden in den Grünling zwei voneinander beabstandete Bohrungen eingebracht. Diese werden als Durchgangsbohrungen, vorzugsweise als Sackbohrungen ausgeführt. Nach dem Vorsintern kann der Abstand zwischen den beiden Bohrungen erfasst werden. Bevorzugt werden auch zwei Rillen in den Grünling eingebracht. Zum Erfassen des Abstands der beiden Rillen nach dem Vorsintern können Messwerkzeuge eingesetzt werden, die weniger filigran ausgeführt sind als Messwerkzeuge zum Erfassen von Bohrungen. Das Einbringen von Bohrungen in den Grünling stellt eine besonders einfache Art, Gestaltmerkmale an dem Grünling vorzusehen, dar. Außerdem wird so ein großer Teil der Oberfläche des Grünlings von Gestaltmerkmalen freigehalten. Dadurch kann ein Körper, der beim Vorsintern und Sintern in verschiedenen Richtungen unterschiedlich schrumpfen wird, so bearbeitet werden, dass in unterschiedlichen Richtungen unterschiedliche Schrumpfungsgrade berücksichtigt werden. Die Bearbeitungen des Weißlings können so besonders exakt an die Schrumpfung angepasst werden.
Unterschiedlicher Schrumpf in verschiedene Richtungen können beispielsweise durch die Form oder die Herstellung des Körpers bedingt sein.
Vorzugsweise werden dann mindestens zwei Gestaltmerkmale in den Grünling eingebracht, der Grünling wird vorgesintert, die Gestaltmerkmale werden nach dem Vorsintern erfasst, und aus dem erfassten Ergebnis wird die Schrumpfung des Körpers berechnet. So kann die Bearbeitung des Weißlings an eine unterschiedlich starke Schrumpfung in verschiedene Raumrichtungen angepasst werden.
Besonders bevorzugt werden mehrere Gestaltmerkmale in den Grünling eingebracht, diese werden nach dem Vorsintern erfasst und aus den erfassten Werten wird ein Mittelwert für die zu erwartende Schrumpfung bestimmt. Dadurch wird eine unterschiedliche Schrumpfung in verschiedenen Bereichen des Körpers berücksichtigt. Außerdem werden die Bearbeitungsdaten auf einfache Weise an die unterschiedlichen Schrumpfungen angepasst. Alle Bearbeitungsmaße für die Bearbeitung des Weißlings werden mit dem gleichen Vergrößerungsfaktor bestimmt.
Zur Mittelwertbildung können Verfahren angewendet werden, die einen Durchschnitt verschiedener Zahlenwerte bilden. Vorzugsweise wird das arithmetische Mittel, besonders bevorzugt das gewichtete arithmetische Mittel gebildet. Bei der Verwendung des arithmetischen Mittels werden die erfassten Werte addiert und durch die Anzahl der erfassten Werte geteilt. Beim gewichteten arithmetischen Mittel werden die einzelnen erfassten Werte nach Häufigkeit und Bedeutung gewichtet.
Vorzugsweise ist das Gestaltmerkmal eine Aussparung. So kann das Gestaltmerkmal einfach durch spanende Bearbeitung in den Grünling eingebracht werden.
Vorzugsweise besteht der Grünling aus keramischem Material, insbesondere Zirkoniumoxid und/oder Aluminiumoxid.
Bevorzugt wird teilstabilisiertes Zirkoniumoxid eingesetzt. Dadurch wird ein besonders fester und zäher Sinterkörper gefertigt. Besonders bevorzugt wird polykristallines, tetragonales Zirkoniumoxid eingesetzt. Dadurch kann ein extrem feines Gefüge erzeugt werden, wodurch eine sehr hohe mechanische Festigkeit des Sinterkörpers erreicht wird.
Besonders bevorzugt ist der Weißling zur Weiterverarbeitung zu einem Bauteil bestimmt, das im medizinischen Bereich, insbesondere im Dentalbereich einsetzbar ist.
Im medizinischen Bereich, insbesondere im Dentalbereich, sind hohe Genauigkeiten erforderlich. Die zu fertigenden Formen sind oft sehr komplex. Die Verwendung von Bauteilen, deren zu erwartender SinterSchwund vorausberechnet worden ist, ist daher hier sehr verbreitet. Dadurch kann ein Großteil oder die gesamte Bearbeitung schon am Weißling vorgenommen werden und es können trotzdem hohe Genauigkeiten erzielt werden. Eine einfache Methode zur Bestimmung des zu erwartenden Sinterschwundes ist hier besonders zweckdienlich. Durchgeführter Versuch:
Durch Pressen wurde eine Charge eines quaderförmigen Grünlings hergestellt. Die mittlere Gründichte betrug 3.000 g/cm3, die maximale Streuung der Gründichte betrug +/- 0.015 g/cm3, die Standardabweichung war kleiner als 0.005 g/cm3. Dabei wurde die Dichte der einzelnen Grünlinge durch Wiegen und Messen der Kantenlängen der quaderförmigen Grünlinge bestimmt.
Danach wurde diese Charge zu Weißlingen vorgesintert. Üblicherweise werden die Weisslinge bearbeitet und anschließend dichtgesintert. Die Dichte der Weisslinge betrug 3.050 g/cm3, die Standardabweichung der Dichte betrug 0.2 g/cm3.
Dann wurde die Charge zu dichtgesinterten Bauteilen fertiggesintert. Die mittlere Dichte der dichtgesinterten Bauteile betrug 6.060 g/cm3. Die Dichten der Körper lagen zwischen 6.050 g/cm3 und 6.070 g/cm3, die Standardabweichung war kleiner als 0.003 g/cm3.
Daraus ergibt sich, dass die Streuung der Dichte der vorgesinterten Rohlinge um den Faktor 4 höher streut als die Gründichte und um den Faktor 7 höher streut als die
Sinterdichte. Daraus ergibt sich, dass bei einer Bestimmung der zu erwartenden Dichteänderung von annähernd gleichen Dichten in den Grünlingen und in den fertiggesinterten Bauteilen ausgegangen werden kann.
Weiterhin wurde festgestellt, dass die Streuungen der linearen Dimensionen sich genauso verhalten wie die Dichten. Nach dem Vorsintern streuen die Dimensionen besonders stark, die Streuung des Gewichts ist kleiner als 0.5 %. Daraus ergibt sich, dass die Dichteänderungen sich im Wesentlichen aus Änderungen des Volumens ergeben. Durch die Messung einer Länge können daher gleiche Rückschlüsse gezogen werden, wie durch die Messung einer Dichte.
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beispielhaft beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens;
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines weiteren erfindungsgemäßen Verfahrens;
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Weißlings in einer ersten Ausführungsform und
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht einer weiteren
Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Weißlings.
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens. In einem ersten
Fertigungsschritt wird durch Pressen aus einem Granulat ein Grünling mit definierter Dichte gefertigt. Der Grünling weist als Gestaltmerkmal einen Vorsprung auf. Die Position bzw. die Länge oder Dicke des Vorsprungs wird mit einer Bügelmessschraube kontrolliert.
Danach wird der Grünling bekannter Dichte zu einem Weißling vorgesintert. In Korrelation zum Grad des Sinterschwunds beim Vorsintern verändert sich die Position bzw. die Länge oder Dicke des Vorsprungs. Der Vorsintergrad des Weißlings wird also durch das Gestaltmerkmal charakterisiert.
Der Weißling wird dann in eine CAD-CAM-Bearbeitungsmaschine eingespannt. Ein Sensor in der CAD-CAM-Bearbeitungsmaschine erfasst die Position bzw. die Länge oder Dicke des Vorsprungs. Mit der Geometrie der Gestaltmerkmale vor dem Vorsintern an dem Grünling definierter Dichte und nach dem Vorsintern an dem Weißling wird der zu erwartende Sinterschwund beim Sintern zu einem Sinterkörper definierter Dichte bestimmt. Dies geschieht auf Basis der Korrelation der Geometrieänderungen des Vorsprungs zur Dichteänderung des Körpers und auf Basis des zu erwartenden Gesamtschwunds durch Vorsintern und Sintern. Aufgrund des zu erwartenden Sinterschwundes wird für die Bearbeitung des Weißlings ein Vergrößerungsfaktor berechnet. Anschließend wird der Grünköper in der CAD-CAM-Bearbeitungsmaschine anhand der CAD- Daten mit Hilfe des Vergrößerungsfaktors zu einem vergrößerten Weißling, z.B. einem Brückengerüst, gefräst.
Nach der Bearbeitung wird der Weißling zu einem Sinterkörper bzw. einer dichten Keramik oder dem Brückengerüst gebrannt. Anschließend wird das Brückengerüst verblendet. Die Verblendung wird wie eine Emaillierung aufgebracht und aufgebrannt. Mit der Verblendung wird die Farbe des individuellen Zahns des Patienten nachgeahmt. Außerdem entsprechen die Eigenschaften der Verblendung eher dem natürlichen Schmelz, so dass eine übermäßige Abnutzung des gegenüberliegenden natürlichen Zahns vermieden wird.
Für die passgenaue Herstellung von keramischen Gerüsten aus porösem Zirkonoxid ist die Homogenität der verwendeten Rohlinge sowie die genaue Kenntnis des Sinterschwunds des Rohlings entscheidend. Die Homogenität der Rohlinge wird durch große Sorgfalt der Produzenten gewährleistet. Die Angabe des Sinterschwunds wird durch das Versehen der Grünlinge mit Gestaltmerkmalen erreicht, die sich durch das Vorsintern verändern.
Von den Prozessen bzw. Prozessschritten, die Einfluss auf die Präzision des Gesamtprozesses, der aus der Granulatherstellung, dem Pressen, dem Vorsintern, der CAD/CAM-Bearbeitung und dem Sintern besteht, haben, entsteht der größte Fehler durch das Vorsintern bzw. das Brennen zum porösen Rohling. Das Brennen zum porösen Rohling bestimmt praktisch ausschließlich die Ungenauigkeit des Schwundes. Die anderen Prozessschritte können sehr genau durchgeführt oder kontrolliert werden. Die Eigenschaften des Granulats können sehr genau, das Pressen und die optionale Grünbearbeitung sehr exakt gesteuert werden. Die Dichte des Grünlings vor dem Vorsintern und die Dichte des Sinterkörpers nach dem Sintern sind beide sehr präzise kontrollierbar. Beim Brand des dentalen Gerüsts wird zuverlässig eine immer gleiche Dichte erreicht. Die Dichte nach dem Vorsintern schwankt. Diese Schwankungen werden durch den Rohstoff und/oder den Vorsinterprozess verursacht. Die gesamte Schwindung vom Grünling bzw. Pressung zum Sinterkörper bzw. zur dichten Keramik ist hier immer gleich. Das Vorsintern bestimmt den Schwund bzw. die Schrumpfwerte vom Weißling zum Sinterkörper bzw. CAD-CAM Block und vom mechanisch bearbeiteten Weißling bzw. von der Fräs- und/oder Schleifarbeit zum Sinterkörper bzw. gesinterten Gerüst. Für die Präzision des Systems ist der Vorsintergrad des Rohlings entscheidend. Der Vorsintergrad wird durch die in den Grünling eingebrachten Gestaltmerkmale charakterisiert. Dadurch, dass eine Bearbeitungsmaschine anhand der Gestaltmerkmale den Vorsintergrad ermitteln kann, entfällt das Erfordernis, dem Rohling einen Vergrößerungsfaktor mitzugeben. Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren erfindungsgemäßen Verfahrens. Im Gegensatz zu dem in Figur 1 gezeigten Verfahren wird die Dicke des Vorsprungs bei einer Stichprobe der Grünlinge mit einer Bügelmessschraube gemessen und die mittlere Dicke bestimmt. Außerdem wird in einer Stichprobe die Dichte einzelner Grünlinge durch Messen des Volumens und des Gewichts bestimmt. Dann wird die mittlere Dichte dieser Stichprobe bestimmt.
Eine Stichprobe der Grünlinge wird zum Weißling und anschließend zum dichtgesinterten Bauteil bzw. Sinterkörper fertiggesintert. Die Dicke des Vorsprungs wird bei dieser Stichprobe gemessen und die mittlere Dicke bestimmt. Außerdem wird die Dichte der einzelnen Bauteile der Stichprobe ermittelt und die mittlere Dichte bestimmt.
Danach werden die Grünlinge zu Weißlingen vorgesintert. In Korrelation zum Grad des Sinterschwunds beim Vorsintern verändert sich die Dicke des Vorsprungs. Der Vorsintergrad des Weißlings wird also durch die Dicke des Vorsprungs charakterisiert .
Der Weißling wird dann in eine CAD-CAM-Bearbeitungsmaschine eingespannt. Ein Sensor in der CAD-CAM-Bearbeitungsmaschine erfasst die Dicke des Vorsprungs. Aus der Dicke des Vorsprungs an dem jeweiligen Weissling, der mittleren Dicke des Vorsprungs bei der Stichprobe der Grünkörper und der dichtgesinterten bzw. fertiggesinterten Bauteile, der mittleren Dichte der Grünlinge und der mittleren Dichte der dichtgesinterten Bauteile wird der zu erwartende Sinterschwund beim Fertigsintern zum dichtgesinterten Bauteil für jeden einzelnen Weissling bestimmt. Wie in dem Verfahren, das in Figur 1 gezeigt ist, wird aufgrund des zu erwartenden Sinterschwundes der Vergrößerungsfaktor bestimmt und der Weißling entsprechend weiterbearbeitet .
Mit diesem Verfahren ist unter der Voraussetzung, dass die Dimension, die zur Berechnung des Sinterschwundes genutzt wird, erhalten bleibt, möglich, den Sinterschwund selbst dann zu bestimmen, wenn der Weißling oder der Grünling bearbeitet wurde. Eine Bearbeitung ist vorzugsweise das Anbringen eines Halters oder die Anbringung von Merkmalen.
Außerdem ist es mit diesem Verfahren möglich, mit einer geringen Anzahl an Messungen eine relativ genaue Aussage bezüglich der zu erwartenden Schrumpfung zu treffen. Für eine Charge von 3000 quaderförmigen Rohlingen müssen 3000 Längenmessungen durchgeführt werden. Hinzu kommen lediglich die Längen und Dichtemessungen an der Stichprobe. Bei einem Verfahren nach dem Stand der Technik müssten für eine vergleichbar exakte Aussage bezüglich der zu erwartenden
Schrumpfung 12000 Messungen durchgeführt werden. Davon 9000 Messungen für die Dimensionen und 3000 Messungen für das jeweilige Gewicht.
Fig. 3 zeigt eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Weißlings 1 in einer ersten Ausführungsform. Der Weißling 1 ist zylindrisch. Als Gestaltmerkmale sind zwei umlaufende Nuten 2 in den Weißling 1 gedreht worden. Die beiden Nuten 2 sind zu den kreisförmigen Flächen 3 des Zylinders benachbart angeordnet.
Dieser Weißling 1 wird in einer CAD-CAM-Maschine zu einem vergrößerten Kronengerüst gefräst und/oder geschliffen. Vor der mechanischen Bearbeitung wird in der CAD-CAM-Maschine der Abstand der Nuten 2 voneinander gemessen. Aus dem Messergebnis und dem Abstand der beiden Nuten 2 vor dem Vorsintern wird die Schrumpfung beim Vorsintern und daraus die zu erwartende Schrumpfung beim Sintern berechnet. Die Nuten 2 werden bei allen Weißlingen 1 dieser Ausführungsform gleich gefertigt, so dass der Abstand vor dem Vorsintern immer gleich ist. Das Abstandsmaß vor dem Vorsintern kann daher fest in die Maschine eingegeben werden. Aus den Abstandsmaßen vor und nach dem Vorsintern wird dann die lineare Längenänderung und daraus der Vergrößerungsfaktor für die Bearbeitung des Weißlings berechnet.
Dadurch, dass die Nuten 2 voneinander relativ weit beabstandet sind, wird bei der Messung des Abstands die Schrumpfung des Weißlings 1 in einem vergleichsweise großen Bereich berücksichtigt und gemittelt. So kann die zu erwartende Schrumpfung beim Sintern mit hoher Genauigkeit bestimmt werden.
Dadurch, dass die Nuten 2 umlaufend sind, kann der Abstand der beiden Nuten 2 z.B. von einer CAD-CAM-Maschine, welche auch die Bearbeitung des Rohlings vornimmt, an vielen verschiedenen Stellen gemessen werden. Aus den einzelnen Messergebnissen kann dann der Mittelwert gebildet werden, so dass Messungenauigkeiten ausgeglichen werden können.
Figur 4 zeigt eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Weißlings 4. Der erfindungsgemäße Weißling 4 ist hier als quaderförmiger Block 4 ausgebildet. Auf einer Seite des Blocks 4 sind als
Gestaltmerkmale drei Vertiefungen 5, 6, 7 in den Quader 4 eingebracht. Vor der Bearbeitung des Weißlings 4 wird der zu erwartende Sinterschwund berechnet. Dazu wird beim Anwender und Verarbeiter des Weißlings in einer separaten Maschine der Abstand zwischen den Vertiefungen 5, 6, 7 gemessen und aus dem Vergleich dieses Messwertes mit dem der Maschine bekannten Abstand, den die Vertiefungen 5, 6, 7 vor dem Vorsintern hatten, der Vorsintergrad bestimmt. Aus dem Vorsintergrad wird dann der zu erwartende Sinterschwund berechnet.
Nach dem Sintern des Weißlings 4 liegt ein Inlay vor, das in allen Bereichen besonders maßhaltig ist.
Die Gestaltmerkmale werden hier zusätzlich dazu verwendet, den Block zu identifizieren. Mit den Gestaltmerkmalen wird der Maschine mitgeteilt, welche Größe der Block hat und aus welchem Material dieser hergestellt ist. Außerdem stellen die Gestaltmerkmale Referenzpunkte dar. Diese Referenzpunkte werden vom Sensor der Maschine erkannt. Dies ist besonders dann hilfreich, wenn der Block während der Bearbeitung umgespannt werden muss.
Bezugszeichenliste
Weißling Nut Kreisförmige Flächen Quaderförmiger Block Mittlere Vertiefung Äußere Vertiefung Äußere Vertiefung

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Bestimmen des Sinterschwunds eines vorgesinterten Körpers, wobei ein Grünling mit mindestens einem Gestaltmerkmal (2; 5, 6, 7) versehen wird, der Grünling zu einem Weißling (1; 4) vorgesintert wird, die Veränderung der Gestaltmerkmale (2; 5, 6, 7) beim Vorsintern erfasst wird und unter Verwendung der erfassten Veränderung der zu erwartende Sinterschwund zum dichtgesinterten Bauteil bestimmt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Anzahl von Weißlingen, für die der zu erwartende Sinterschwund zum dichtgesinterten Bauteil bestimmt wird, eine zweite Anzahl von Grünlingen übersteigt, an denen Veränderungen der Gestaltmerkmale beim Vorsintern erfasst werden.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an jedem Weißling der ersten Anzahl von Weißlingen eine Länge gemessen wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die zweite Anzahl von Grünlingen die Veränderungen der Gestaltmerkmale beim Sintern zum dichtgesinterten Bauteil erfasst werden.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die zweite Anzahl von Grünlingen die Dichte erfasst wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die zweite Anzahl von Grünlingen die Dichte nach dem Sintern zum dichtgesinterten Bauteil erfasst wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grünling durch Pressen mit dem Gestaltmerkmal (2; 5, 6, 7) versehen wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grünling durch spanende Bearbeitung mit dem Gestaltmerkmal (2; 5, 6, 7) versehen wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gestaltmerkmal (2; 5, 6, 7) nach dem Vorsintern in einer Bearbeitungsmaschine erfasst wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zweier Gestaltmerkmale (2; 5, 6, 7) voneinander erfasst wird und mit dem erfassten Ergebnis die zu erwartende Schrumpfung beim Sintern bestimmt wird.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei
Gestaltmerkmale (2; 5, 6, 7) in den Grünling eingebracht werden, der Grünling vorgesintert wird, die Gestaltmerkmale (2; 5, 6, 7) nach dem Vorsintern erfasst werden, und aus dem erfassten Ergebnis die Schrumpfung des Körpers (1; 4) in verschiedenen Richtungen des Körpers (1; 4) berechnet wird.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Gestaltmerkmale (2; 5, 6, 7) in den Grünling eingebracht werden, diese nach dem Vorsintern erfasst werden und aus den erfassten Ergebnissen ein Mittelwert für die zu erwartende Schrumpfung bestimmt wird.
13. Weißling (1; 4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gestaltmerkmal (2; 5,
6, 7) eine Aussparung ist.
14. Weißling (1; 4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gestaltmerkmal (2; 5, 6, 7) eine Ausbuchtung ist.
15. Weißling (1; 4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Weißling (1; 4) aus keramischem Material, insbesondere Zirkoniumoxid und/oder Aluminiumoxid besteht.
16. Weißling (1; 4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Weißling (1; 4) zur
Weiterverarbeitung zu einem Bauteil bestimmt ist, das im medizinischen Bereich, insbesondere im Dentalbereich einsetzbar ist.
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