AT527407A4

AT527407A4 - Verfahren zur Herstellung eines thermogeformten Kunststoffteils

Info

Publication number: AT527407A4
Application number: ATA50969/2023A
Authority: AT
Inventors: Wörmer-Aigmüller Alfons; Huber Martin
Original assignee: Dental Mfg Unit Gmbh
Priority date: 2023-12-04
Filing date: 2023-12-04
Publication date: 2025-02-15
Also published as: WO2025117998A1; AT527407B1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines thermogeformten Kunststoffteils, nämlich einer Zahnschiene, auf Basis eines Kunststoffhalbzeuges, vorzugsweise einer Kunststofffolie, wobei eine Modellform (2) gemeinsam mit dem Kunststoffhalbzeug einer Thermoformvorrichtung (1) zugeführt, das Kunststoffhalbzeug auf eine Bearbeitungstemperatur vorgewärmt und in einem Formungsschritt das Kunststoffhalbzeug auf die Modellform (2) gepresst wird, sodass die Konturen der Modellform (2) auf das Kunststoffhalbzeug übertragen werden, wonach zum Entformen des ausgeformten Kunststoffteiles dieses von der Modellform (2) getrennt wird. Um ein derartiges Verfahren so auszugestalten, dass trotz geringer Produktions-bzw. Taktzeiten für die Herstellung von Zahnschienen der Ausschuss an fehlgebildeten Zahnschienen verringert oder bestenfalls gänzlich vermieden wird, wird vorgeschlagen, dass eine Modellform (2) bereitgestellt wird, die wenigstens einen von der Modellform (2) abragenden Fixierfortsatz (3) aufweist, dass vor dem Formungsschritt die Modellform (2) durch Klemmung des wenigstens einen Fixierfortsatzes (3) in ihrer Position festgelegt wird, und dass nach dem Entformen des Kunststoffteils der wenigstens eine Fixierfortsatz (3) wieder freigegeben wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines thermogeformten Kunststoffteils, nämlich einer Zahnschiene, auf Basis eines Kunststoffhalbzeuges, vorzugsweise einer Kunststofffolie, wobei eine Modellform gemeinsam mit dem Kunststoffhalbzeug einer Thermoformvorrichtung zugeführt, das Kunststoffhalbzeug auf eine Bearbeitungstemperatur vorgewärmt und in einem Formungsschritt das Kunststoffhalbzeug derart auf die Modellform gepresst wird, dass die Konturen der Modellform auf das Kunststoffhalbzeug übertragen werden, wonach zum Entformen des ausgeformten Kunststoffteiles dieses von der Modellform getrennt wird. Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Thermoformvorrichtung sowie eine Modellform,

nämlich ein Gebissmodell, für ein erfindungsgemäßes Verfahren.

Im Zahnorthopädischen Bereich können Zahnschienen zur Korrektur von Zahnfehlstellungen verwendet werden. Um diese herzustellen, bedarf es mehrerer separater Arbeitsschritte. Nach der Erfassung einer Ist-Stellung der Zähne eines Patienten, wird eine Soll-Stellung der Zähne von einer zahnmedizinischen Fachkraft ermittelt. Demnach werden Ist- und Soll-Stellung interpoliert, um eine Vielzahl von einzelnen Modellformen zu ermitteln, durch diese die Zahnstellung graduell verändert werden kann. Diese Modellformen dienen als Formteile zum Thermoformen thermoplastischer Kunststofffolien, die vom Formteil gelöst, zurechtgeschnitten und entgratet werden müssen, damit der Patient diese bearbeiteten Folien als Zahnschiene verwenden kann. Üblicherweise werden diese Arbeitsschritte in speziell dafür ausgelegten Arbeitsstationen durchgeführt, wobei die Herstellung der thermogeformten Kunststofffolie in einer sogenannten

Thermoformstation stattfindet.

kann.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs geschilderten Art so auszugestalten, dass trotz geringer Produktions-bzw. Taktzeiten für die Herstellung von Zahnschienen der Ausschuss an fehlgebildeten

Zahnschienen verringert oder bestenfalls gänzlich vermieden wird.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass eine Modellform bereitgestellt wird, die wenigstens einen von der Modellform abragenden Fixierfortsatz aufweist, dass vor dem Formungsschritt die Modellform durch Klemmung des wenigstens einen Fixierfortsatzes in ihrer Position festgelegt wird, und dass nach dem Entformen des Kunststoffteils der wenigstens eine Fixierfortsatz wieder freigegeben wird. Zufolge dieser Maßnahmen wird ein ungewolltes Verrutschen der Modellform während dem Thermoformprozess verhindert, ohne dass empfindliche Teile der Modellform selbst mit gegebenenfalls schädlichen Klemmkräften beaufschlagt werden. Zudem wird ein einfaches und zuverlässiges Ablösen des Kunststoffteils von der Modellform ermöglicht, da der wenigstens eine

abragende Fixierfortsatz während dem gesamten Thermoformprozess festgeklemmt

Modellform eine günstige Kraftableitung der Abziehkräfte erfolgen kann.

Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Thermoformvorrichtung mit einer relativ zu einem Modellformträger zwischen einer Formstellung und einer Offenstellung verlagerbaren Haube, die in der Formstellung gemeinsam mit dem Modellformträger eine mit Druckluft beaufschlagbare Druckkammer ausbildet. Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist zur Klemmung des wenigstens einen Fixierfortsatzes einer Modellform eine bezüglich der Aufbauhöhe zwischen der Haube und dem Modellformträger angeordnete Modellfixiereinrichtung vorgesehen, und der Modellformträger ist relativ zur Modellfixiereinrichtung zwischen einer Basisstellung und einer Fixierstellung verlagerbar. Zufolge dieser Maßnahmen kann der Modellformträger beispielsweise mithilfe einer Hubeinrichtung relativ zur Modellfixiereinrichtung verlagert werden, bis der Fixierfortsatz zwischen

Modellformträger und Modellfixiereinrichtung eingeklemmt wird. Erfindungsgemäß

Druckkammer entsprechende Druckluftein- und -auslässe aufweisen kann.

Um Beschädigungen am Fixierfortsatz durch die Klemmkraft der Modellfixiereinrichtung zu verhindern und eine zuverlässige Klemmung der Modellform zu ermöglichen, kann die Modellfixiereinrichtung eine Einführöffnung für den Modellformträger aufweisen, die eine in Fixierstellung mit dem Modellformträger zusammenwirkende Schulter zur Ausbildung eines Fixierspaltes umfasst. Dadurch wirkt auf den Fixierfortsatz eine definierte Klemmkraft mit gleichbleibender Klemmdistanz. Bevorzugt ist der wenigstens eine Fixierfortsatz so ausgebildet, dass er einen zumindest teilweise umlaufenden Fixiersaum zur Wechselwirkung mit der Schulter der Einführöffnung im ausgebildeten Fixierspalt aufweist. Vorzugsweise kann die Schulter der Einführöffnung und folglich in Fixierstellung der Fixierspalt umlaufend um die Einführöffnung ausgebildet sein. Grundsätzlich kann die Einführöffnung auch lediglich dahingehend ausgebildet sein, nur die Modellform

aufzunehmen.

Um generell die Handhabung des Kunststoffhalbzeuges zu verbessern und bei kompakter Bauweise einen zuverlässigen Thermoformvorgang zu ermöglichen, empfiehlt es sich, dass bezüglich der Aufbauhöhe zwischen der Haube und der Modellfixiereinrichtung eine Halbzeugklemmeinrichtung angeordnet ist, die einen relativ zu einem Klemmkörper zwischen einer Basis- und einer Klemmstellung verlagerbaren Halbzeugträger aufweist, wobei sowohl der Halbzeugträger als auch

der Klemmkörper jeweils zur Einführöffnung des Modellformträgers

Einführöffnung der Modellfixiereinrichtung angeordnet.

Um bei kompakter Bauweise die Langlebigkeit der Thermoformstation auch bei großer Druckeinwirkung der Bauteile zu ermöglichen wird vorgeschlagen, dass die Haube und der Modellformträger entlang einer gemeinsamen, sich parallel zur Aufbauhöhe erstreckenden Hochachse verlagerbar sind. Zufolge dieser Maßnahmen treten bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zufolge der diversen entlang der Hochachse verlaufenden Verlagerungsbewegungen keine oder nur geringe Querkräfte bzw. Momente auf, sodass die entsprechenden Komponenten einem verringerten Verschleiß unterliegen. In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Modellfixiereinrichtung und / oder die Halbzeugklemmeinrichtung ebenfalls in besagter Hochachse

verlagerbar angeordnet sein.

Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Modellform, nämlich ein Gebissmodell, für ein erfindungsgemäßes Verfahren, welches wenigstens einen von der Modellform abragenden Fixierfortsatz aufweist. Konstruktiv günstige Bedingungen ergeben sich, wenn der wenigstens eine Fixierfortsatz bezüglich der Modellformhochachse radial

von der Modellform abragt.

Um ein Kippen oder Drehen der Modellform durch gleichmäßige Klemmung des wenigstens einen Fixierfortsatzes zu verhindern ist es vorteilhaft, wenn der wenigstens eine Fixierfortsatz einen zumindest teilweise um die Modellform umlaufenden Fixiersaum bildet. Zufolge dieser Maßnahme kann die Klemmkraft zu

gleichen Teilen auf einen großen Bereich rund um die Modellform wirken und ein

Zahnfissuren, deformiert oder gar beschädigt werden.

Eine verbesserte Entformung bei gleichzeitig geringem Fertigungsaufwand kann dadurch erreicht werden, dass der Fixiersaum mehrere als Fixierfinger ausgebildete und strahlenförmig von der Modellform abragende Fixierfortsätze umfasst, die mit Abstand zueinander angeordnet sind. Durch die strahlenförmige Ausgestaltung kann eine große Klemmfläche bei gleichzeitig geringem Materialverbrauch in der Fertigung erreicht werden. Besonders vorteilhafte Fertigungsbedingungen können erreicht werden, wenn die Fixierfortsätze gemeinsam mit der Modellform einstückig

in einem additiven Fertigungsprozess hergestellt werden.

Die gleichmäßige Klemmung des wenigstens einen Fixierfortsatzes sowie ein gleichmäßiger Kraftabtrag kann dadurch verbessert werden, dass der wenigstens eine Fixierfortsatz einen sich über wenigstens 180° um die Modellform

erstreckenden Fixierbereich aufspannt.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es

zeigen

Fig. 1 einen schematischen Schrägriss einer erfindungsgemäßen Thermoformvorrichtung,

Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Schnittansicht im Bereich der Modellfixiereinrichtung und des Modellträgers in Basisstellung, in einem vergrößerten Maßstab,

Fig. 3 der Fig. 2 entsprechende Darstellung mit Modellträger und Modellfixiereinrichtung in Fixierstellung, und

Fig. 4 einen schematischen Schrägriss einer erfindungsgemäßen Modellform mit

Fixierfortsätzen

Die einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffteils, nämlich einer Zahnschiene, zugrundeliegenden Verfahrensschritte werden im

Folgenden näher erläutert. Nach einer Bestimmung des Ist- und des Soll-Zustands

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in ihrer Position vorübergehend festgelegt werden kann.

Eine Thermoformvorrichtung 1 für ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung einer thermogeformten Zahnschiene ist in Fig. 1 schematisch gezeigt. Anhand einer, bevorzugt 3D gedruckten, Modellform 2 wird hierbei eine vorgewärmte Kunststofffolie auf die Modellform 2 gepresst, sodass die Konturen der Modellform 2 auf die Kunststofffolie übertragen werden. Die Modellform 2 wird dabei an von der Modellform 2 abragenden Fixierfortsätzen 3 festgeklemmt. Aus Gründen der besseren Übersicht wird die Kunststofffolie in den Zeichnungen nicht näher

dargestellt.

Die Modellform 2, bei der es sich um ein Gebissmodell handelt, ist auf einem beweglichen Modellformträger 4 angeordnet, welcher entgegen einer beweglichen Haube 5 relativ zu dieser entlang einer parallel zur Aufbauhöhe verlaufenden Hochachse H verlagerbar ist. Der Modellformträger 4 ist ebenfalls entlang der Hochachse H entgegen einer Modellfixiereinrichtung 6 relativ zu dieser verlagerbar,

welche eine Einführöffnung 7 für den Modellformträger 4 aufweist.

Für die Klemmung der Kunststofffolie weist die Thermoformvorrichtung 1 eine Halbzeugklemmeinrichtung auf, welche einen vorzugsweise mit Haltedornen versehenen Halbzeugträger 8 und einen relativ dazu beweglichen Klemmkörper 9 umfasst. Die Halbzeugklemmeinrichtung kann entlang eines Verschiebeschlittens

10 quer zur Hochachse H in Richtung einer Folienheizplatte 11, welche seitlich

beispielsweise mithilfe einer Hubeinrichtung 13 bewegt werden.

Wie dies im Hinblick auf die Modellfixiereinrichtung 6 in Fig. 2 (Basisstellung) und Fig. 3 (Fixierstellung) gezeigt ist, weist diese umlaufend zur Einführöffnung 7 eine Schulter 14 zur Ausbildung eines Fixierspaltes 15 auf. Die Fixierfortsätze 3 der Modellform 2 können in diesem Fixierspalt 15 zwischen der Schulter 14 der Modellfixiereinrichtung 6 und dem Modellformträger 4 kraftschlüssig, ggf. unter Ausbildung einer gewissen Quetschung der Fixierfortsätze 3 im Fixierspalt 15, eingeklemmt werden. Um eine fehlerarme Thermoformung einer Kunststofffolie zu ermöglichen, kann die Modellform 2 durch die Hubeinrichtung 13 in Richtung einer Modellfixiereinrichtung 6 verlagert werden, wonach die Fixierfortsätze 3 in Fixierstellung zwischen der Schulter 14 und dem Modellformträger 4 im Fixierspalt 15 eingeklemmt werden können. Die Modellform 2 durchtritt dabei die Einführöffnung 7 der Modellfixiereinrichtung 6, sodass die Gebisskonturen in

Richtung der Halbzeugklemmeinrichtung und der Haube 5 ragen können.

Eine erfindungsgemäße Modellform 2 ist in Fig. 4 schematisch dargestellt. Von der Modellform 2 ragen gleichmäßig beabstandete Fixierfortsätze 3 radial bezüglich der Modellformhochachse 16 ab. Die Fixierfortsätze 3 sind hierbei als Fixierfinger ausgebildet und bilden einen Fixiersaum, der sich über einen mehr als 180°

erstreckenden Fixierbereich um die Modellform 2 erstreckt. Vorzugsweise fallen bei

und die Hochachse H zusammen bzw. verlaufen parallel zueinander.

Claims

(345343.5) KA

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung eines thermogeformten Kunststoffteils, nämlich einer Zahnschiene, auf Basis eines Kunststoffhalbzeuges, vorzugsweise einer Kunststofffolie, wobei eine Modellform (2) gemeinsam mit dem Kunststoffhalbzeug einer Thermoformvorrichtung (1) zugeführt, das Kunststoffhalbzeug auf eine Bearbeitungstemperatur vorgewärmt und in einem Formungsschritt das Kunststoffhalbzeug auf die Modellform (2) gepresst wird, sodass die Konturen der Modellform (2) auf das Kunststoffhalbzeug übertragen werden, wonach zum Entformen des ausgeformten Kunststoffteiles dieses von der Modellform (2) getrennt wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Modellform (2) bereitgestellt wird, die wenigstens einen von der Modellform (2) abragenden Fixierfortsatz (3) aufweist, dass vor dem Formungsschritt die Modellform (2) durch Klemmung des wenigstens einen Fixierfortsatzes (3) in ihrer Position festgelegt wird, und dass nach dem Entformen des Kunststoffteils der wenigstens eine Fixierfortsatz (3) wieder

freigegeben wird.

2. Thermoformvorrichtung (1) zur Durchführung eines Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer relativ zu einem Modellformträger (4) zwischen einer Formstellung und einer Offenstellung verlagerbaren Haube (5), die in der Formstellung gemeinsam mit dem Modellformträger (4) eine mit Druckluft beaufschlagbare Druckkammer ausbildet, dadurch gekennzeichnet, dass zur Klemmung des wenigstens einen Fixierfortsatzes (3) einer Modellform (2) eine bezüglich der Aufbauhöhe zwischen der Haube (5) und dem Modellformträger (4) angeordnete Modellfixiereinrichtung (6) vorgesehen ist, und der Modellformträger (4) relativ zur Modellfixiereinrichtung (6) zwischen einer

Basisstellung und einer Fixierstellung verlagerbar ist.

Schulter (14) zur Ausbildung eines Fixierspaltes (15) umfasst.

4. Thermoformvorrichtung (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass bezüglich der Aufbauhöhe zwischen der Haube (5) und der Modellfixiereinrichtung (6) eine Halbzeugklemmeinrichtung angeordnet ist, die einen relativ zu einem Klemmkörper (9) zwischen einer Basis- und einer Klemmstellung verlagerbaren Halbzeugträger (8) aufweist, wobei sowohl der Halbzeugträger (8) als auch der Klemmkörper (9) jeweils zur Einführöffnung (7) der Modellfixiereinrichtung

(6) korrespondierende Durchgangsöffnungen (12) umfassen.

5. Thermoformvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Haube (5) und der Modellformträger (4) entlang einer gemeinsamen, sich parallel zur Aufbauhöhe erstreckenden Hochachse (H)

verlagerbar sind.

6. Modellform (2), nämlich ein Gebissmodell, für ein Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch wenigstens einen von der Modellform (2) abragenden Fixierfortsatz (3).

7. Modellform (2) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Fixierfortsatz (3) bezüglich der Modellformhochachse (16) radial

von der Modellform (2) abragt.

8. Modellform (2) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Fixierfortsatz (3) einen zumindest teilweise um die Modellform (2)

umlaufenden Fixiersaum bildet.

9. Modellform (2) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der

Fixiersaum mehrere als Fixierfinger ausgebildete und strahlenförmig von der

angeordnet sind.

10. Modellform (2) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Fixierfortsatz (3) einen sich über wenigstens 180° um die

Modellform (2) erstreckenden Fixierbereich aufspannt.