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Hochgeschwindigkeitsfräsen etabliert sich in der Dentaltechnik

16.09.2009
Für die Herstellung von Zahnersatz existieren mittlerweile komplett computergestützt ablaufende Prozessketten von der Digitalisierung der Kiefersituation bis hin zur HSC-Fertigung. Auf die dentalspezifischen Anforderungen abgestimmte Frässysteme ermöglichen hochpräzises Fertigen von Kronen und Brücken.

Nach wie vor macht der insgesamt stark rückläufige Auftragseingang dem Maschinenbau schwer zu schaffen. Jetzt zahlt es sich aus, wenn ein Unternehmenskonzept frühzeitig auf mehr als ein Pferd gesetzt und so eine breit aufgestellte Kundenbasis geschaffen hat. Als Glücksgriff erweisen sich zur Zeit Kontakte zur Medizin- und vor allem der Dentaltechnik, die aktuell eine starke Entwicklungsphase erlebt.

Die Anfertigung von Zahnersatz hat erst in den vergangenen Jahren eine Wandlung erlebt, die andere Handwerkszweige schon längst vollzogen haben. Doch mittlerweile steht eine komplett computergestützte Prozesskette zur Herstellung von beispielsweise Kronen und Brücken zur Verfügung, die teilweise bereits in der Zahnarztpraxis mit einem Scan der Gebisssituation direkt im Patientenmund beginnt. Alternativ wird ein per Abdruck erstelltes Gipsmodell durch optische Scannersysteme digitalisiert.

CAD-Programme mit zahntechnikspezifischen Funktionen

Für das Design des Zahnersatzes werden CAD-Programme verwendet, deren Funktionen und Werkzeuge auf die spezifischen Anforderungen der Zahntechnik abgestimmt wurden. Erfolgte die Fertigung anfangs zumeist in industriellen Fräszentren oder in zahntechnischen Laboren, die von der Dentalindustrie einige wenige geschlossene Komplettsysteme – von Scanner über Software bis hin zur CNC-Maschine – bezogen, stellt sich der Markt heutzutage vielfältiger dar.

Vor allem aufgrund von Unternehmen, die – beispielsweise aus dem klassischen Maschinenbau stammend – ihr langjähriges Know-how durch offene Produktlösungen in die Dentalbranche einbringen, wächst das technische Verständnis unter Zahntechnikern – und damit auch ihre Ansprüche.

Dem gerecht wird der Göttinger Maschinenentwickler und -hersteller Wissner. Bestand zunächst ein Exklusivvertrag mit einem der größten industriellen Dental-Fräszentren Deutschlands, wurden die leistungsfähigen Maschinen der Gamma-Serie im Frühjahr 2009 nun sehr erfolgreich dem breiten öffentlichen Fachpublikum im Rahmen der Internationalen Dental-Schau in Köln, der Leitmesse der Branche, präsentiert.

Fünf-Achs-Simultanbearbeitung von Brücken und Zahnkronen

Die großen HSC-Bearbeitungszentren der Baureihe Gamma mit feststehendem Portal können im Formenbau, Modellbau und bei der Mikrobearbeitung eingesetzt werden. Wegen des modularen Konzepts kann für jede Bearbeitungsaufgabe eine individuelle Lösung zusammengestellt werden. Möglich ist die Fertigung von Werkstücken mit einem Gewicht bis zu 800 kg.

Speziell für den Dentalmarkt werden derzeit drei Modelle angeboten: Bei der Gamma 202 und 303 handelt es sich standardmäßig um vierachsige Systeme, optional ist die Gamma 202 auch mit 3 + 2 Achsen erhältlich, die mit Anstellung gefahren werden. Die Gamma 605 bietet eine Fünf-Achs-Simultanbearbeitung. Auch für Zahntechniker gibt es kundenspezifische Zusammenstellungen – von Spindeln und Spannen über Entsorgesystem und Steuerungssoftware bis hin zu Bedienpult und Automationssystem.

So sind beispielsweise zwanzig verschiedene Spindeln erhältlich, die sich in Leistung und Drehzahl unterscheiden. Spindeldrehzahlen von 40 000 min—1 sind in der Regel ausreichend. Das Baukastensystem umfasst jedoch auch Spindeln mit Drehzahlen von 60 000, 80 000, 120 000 und bis zu 250 000 min—1. In puncto Leistung werden mindestens 2000 W, besser 3000 W für die zahntechnische Anwendung empfohlen.

Hinsichtlich des Vorschubs bei der Anfertigung von Zahnersatz ist darauf hinzuweisen, dass 10 m/min nicht überschritten werden sollten, weil besonders kleine und komplexe Geometrien mit verhältnismäßig feinen Werkzeugen umgesetzt werden. Die besondere Herausforderung liegt darin, dass extrem enge Kurven gefahren werden müssen. Die Leistungsfähigkeit und somit Produktivität der Bearbeitungszentren zeigt sich dabei daran, dass die programmierten Geschwindigkeiten erfahrungsgemäß gut gehalten werden können. Bei Bedarf können auch Maschinen mit einem Vorschub von bis zu 180 m/min zur Verfügung gestellt werden.

Wechsel zwischen Trocken- und Nassbearbeitung in wenigen Minuten

Hergestellt werden können neben Inlays und Onlays auch Kronen und Brücken, die teils vollanatomisch samt Kaufläche, teils in reduzierter Form konstruiert werden, um anschließend – in der Regel manuell – eine patientenindividuelle Keramikschicht aufgetragen zu bekommen. Es können Kronen und Brücken gefertigt werden, die entweder auf natürliche Zahnstümpfe oder auf Implantate, das heißt künstliche Zahnwurzeln, aufgesetzt werden. Auch die Fertigung der Implantate selbst sowie der für die Befestigung des Zahnersatzes erforderlichen Implantataufbauten ist möglich.

Zu den bearbeitbaren Materialien gehören sowohl Keramiken als auch Metalle sowie Kunststoffe. Der Wechsel zwischen der Trocken- und Nassbearbeitung für die verschiedenen Werkstoffarten erfolgt in wenigen Minuten. Die Voraussetzungen für die schnelle Umrüstbarkeit wurden durch Integration eines patentierten Tornado-Absaugverfahrens sowie ein spezielles Entsorgesystem geschaffen. Speziell ist dieses insofern, als die Materialpaarungen der Zahntechnik – wie Cobalt-Chrom/Grünkeramik – nur äußerst selten auch in anderen Industriezweigen auftreten.

Schützende Maschinenelemente minimieren Reinigungsaufwand

Aktuell bevorzugt verwendete Materialien für Zahnersatz sind Zirkoniumdioxid – die Werkstücke werden zumeist erst nach dem Bearbeitungsprozess dichtgesintert – und Cobalt-Chrom sowie Titan, die insbesondere aufgrund der erhöhten Goldpreise zuletzt einen signifikanten Aufschwung erfuhren. Zusätzlich minimieren schützende Maschinenelemente den Reinigungsaufwand bei der Bearbeitung von Hochleistungskeramiken sowie Metalllegierungen. So ist bestmögliche Flexibilität in der Materialauswahl bei kurzen Rüstzeiten für eine hohe Effizienz gesichert.

Die HSC-Portalfräsmaschinen Gamma bleiben auch bei hoher Beschleunigung äußerst laufruhig, da sie monolithisch aufgebaut sind. Der Monoblock umfasst Maschinenbett, Seitenteile sowie Traverse und ist als duales System konzipiert, das aus einer mit Mineralguss gefüllten Stahl-Schweißkonstruktion besteht. Bei dem verwendeten Mineralit handelt es sich um eine Eigenentwicklung aus dem Hause Wissner, die sich durch besonders gute Dämpfungseigenschaften auszeichnet.

Konisch geformte und patentierte Portalwangen als Designbesonderheit

Eine Besonderheit im Design stellen die konisch geformten und patentierten Portalwangen dar, die die Systemstabilität signifikant erhöhen. Des Weiteren werden verschiedene Maschinenelemente temperaturstabil gehalten, um die Maßgenauigkeit der Maschinen beziehungsweise der darauf gefertigten Werkstücke zu verbessern. Schon eine Erwärmung um 10 °C beispielsweise könnte anderenfalls durch Verzüge innerhalb der Fertigungseinheiten – insbesondere bei großen Brückenkonstruktionen – zu merkbaren Passungsungenauigkeiten des Endergebnisses im Patientenmund führen.

Die insgesamt ausgeprägte Steifigkeit der Maschinen ermöglicht es, dass hohe Beschleunigungs- und Präzisionswerte erzielt werden. Gleichzeitig werden dadurch die Beschädigungen der sehr feinen Werkzeuge minimiert, wodurch längere Standzeiten erzielt werden.

Standardmodule vereinfachen die Anpassung und lassen sich schnell austauschen

Die Portalständerbauweise der Maschinen sorgt für kompakte Abmessungen, so dass eine vergleichsweise geringe Stellfläche erforderlich ist. Und weil Breite und Tiefe der Gamma 202 lediglich 750 mm × 845 mm betragen, passt die Maschine leicht durch jede Normtür. Etwas größer sind die Gamma 303 und 605 mit einer Tiefe von 1600 mm sowie einer Breite von 1800 mm. Diese Modelle erfordern zudem keine Fundamentierung.

Weil für die Gamma-Fräsmaschinen zu 95% auf Standardmodule aus dem Wissner-Maschinensortiment zurückgegriffen wird, sind die Fertigungseinheiten bereits ab 70 000 Euro erhältlich. Die intensiv getesteten und langfristig formulierten Standardmodule lassen sich zudem bei Bedarf schnell und einfach austauschen, gewährleisten eine lange Lebensdauer und eine hohe Zuverlässigkeit. Kurze Lieferzeiten für Ersatzteile und qualifizierte Wartung runden die Vorteile der Maschinen ab. Außerdem erhalten die Kunden je nach Bedarf eine intensive Betreuung, beispielsweise bei der Auswahl der für sie am besten geeigneten Softwaremodule sowie der Installation der Maschine.

Rolf Wissner ist Geschäftsführer der Rolf Wissner GmbH in 37079 Göttingen.

Rolf Wissner | MM MaschinenMarkt
Weitere Informationen:
http://www.maschinenmarkt.vogel.de/themenkanaele/produktion/spanende_fertigung/articles/229841/

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