ITTO950396A1

ITTO950396A1 - Cassaforma per la fusione di manufatti metallici, in particolare per la fusione a cera persa di manufatti odontotecnici in titanio.

Info

Publication number: ITTO950396A1
Application number: IT95TO000396A
Authority: IT
Inventors: Enrico Hans Carlucci
Original assignee: Enrico Hans Carlucci
Priority date: 1995-05-19
Filing date: 1995-05-19
Publication date: 1996-11-19
Also published as: DE29608826U1; ES1034151Y; IT1279215B1; FR2734185A1; FR2734185B1; ITTO950396A0; ES1034151U

Abstract

La cassaforma (10) comprende un corpo cavo (11) formato da due porzioni cilindriche (16, 17) coassiali fra loro e collegate da uno spallamento (18). La prima porzione cilindrica (16) ha un predeterminato diametro (diam. 1) ed è atta ad accogliere il modello a cera persa (13) del manufatto. La seconda porzione cilindrica (17) ha un diametro (diam 2) minore del diametro (diam 1) della prima porzione (16) ed è atto ad essere chiuso da una base conica (12) di supporto del modello (13). La prima porzione (16) è munita di una serie di aperture (29) per favorire lo sfogo dei gas della fusione. La base conica presenta una parte ad imbuto (21), atta ad essere impegnata da un elemento (36) di appoggio del modello (13) ed a posizionare quest'ultimo in vicinanza delle aperture (29). Il diametro (diam. 2) della seconda porzione (17), minore del diametro (diam. 1) della prima porzione (16), e la base conica (12) riducono enormemente il consumo di materiale in polvere per il rivestimento (14).(Figura 1)

Description

DE SCR IZIO N E

La presente invenzione si riferisce ad una cassaforma per la fusione di manufatti metallici, comprendente un corpo cavo per alloggiare almeno un modello di un manufatto ed un materiale in polvere per creare una forma per la fusione di detto manufatto . In particolare l'invenzione si riferisce ad una cassaforma per la fusione a cera persa di manufatti odontotecnici in titanio.

Per la fusione di denti artificiali e protesi dentarie viene in genere usato il metodo a cera persa, in cui il modello in cera del manufatto viene utilizzato per preparare, con un apposito materiale in polvere, uno stampo o rivestimento. La cera viene quindi rimossa per fusione ed evaporazione dallo stampo, che viene infine riempito con il metallo fuso. Questi stampi vengono normalmente preparati in casseforma, le quali comprendono un corpo cilindrico cavo, comunemente detto "cilindro".

I cilindri della tecnica nota presentano tuttavia alcuni inconvenienti. Innanzitutto il loro volume è enormemente maggiore del manufatto da fondere, per cui richiedono un enorme consumo del materiale in polvere, che è in genere molto costoso. Inoltre, i cilindri noti, se impiegati per la fusione di manufatti in titanio puro, presentano l'inconveniente di rendere difficoltoso il posizionamento del modello in cera al loro interno, giacché il cilindro deve essere disposto su un organo che chiude un'estremità del cilindro. Questa difficoltà è riscontrabile maggiormente nel confezionamento delle protesi scheletriche.

Questo cilindro noto presenta anche delle difficoltà nell'eliminazione dei gas generati nella fusione, i quali devono attraversare la massa del materiale in polvere, per uscire dall'estremità libera del cilindro. Infine, la massa relativamente grande del materiale in polvere, occorrente per riempire il cilindro, presenta un'elevata inerzia termica sia nella fase di riscaldamento della cassaforma, sia nella successiva fase di raffreddamento. Tale inerzia termica, da una parte crea una certa fragilità superficiale del manufatto in titanio, dall'altra facilita la formazione di soffiature all'interno del manufatto, ossia l'inclusione in esso di particelle di gas sprigionati nella fusione.

Scopo dell'invenzione è quello di realizzare una cassaforma per la fusione di manufatti metallici, in particolare per la fusione a cera persa di manufatti odontotecnici in titanio, che sia della massima semplicità e sicurezza di funzionamento ed elimini gli inconvenienti sopra elencati per le casseforme note. In particolare, scopo dell'invenzione è quello di realizzare delle casseforme, in cui si riduca la massa del materiale in polvere, e si facilitino sia il posizionamento del modello, semplificando, migliorando e velocizzando le modalità di preparazione alla fusione del manufatto, e sia l'eliminazione dei gas di fusione. Un'altro scopo dell'invenzione è quello di ottenere una struttura metallica, che soprattutto in caso di fusioni in titanio puro, presenti caratteristiche meccaniche, fisiche e chimiche migliori di quelle delle protesi fuse in casseforme convenzionali.

Questo scopo viene raggiunto da una cassaforma per la fusione di manufatti metallici secondo l’invenzione, la quale comprendente un corpo cavo per alloggiare almeno un modello di un manufatto ed un materiale in polvere per creare un rivestimento per la fusione di detto manufatto, ed è caratterizzata dal fatto che detto corpo cavo comprende una prima porzione cilindrica avente un predeterminato diametro interno per accogliere detto modello, ed una seconda porzione cilindrica avente un diametro interno sostanzialmente minore di detto predeterminato diametro per formare un imbuto in detto materiale, per la colata del metallo fuso.

Per una migliore comprensione dell'invenzione vengono qui descritte alcune forme preferite di realizzazione, fatte a titolo esemplificativo con l'ausilio degli annessi disegni, in cui:

Figura 1 è una sezione mediana di una cassaforma per la fusione di manufatti odontotecnici, secondo una prima forma di esecuzione dell'invenzione;

Figura 2 è la sezione di Figura 1, in un'altra fase della preparazione della fusione;

Figura 3 è una vista in elevazione, parzialmente sezionata, del cilindro della cassaforma di Figura 1;

Figura 4 è una sezione secondo la linea IV-IV di Figura 3;

Figura 5 è una vista in elevazione, parzialmente sezionata, del cilindro della cassaforma, secondo una variante di Figura 3;

Figura 6 è una sezione di una porzione della cassaforma secondo un'altra variante di Figura 3;

Figura 7 è una vista in elevazione, parzialmente sezionata, del cilindro della cassaforma, secondo un'altra forma di esecuzione dell'invenzione;

Figura 8 è un dettaglio di Figura 7, in scala ingrandita;

Figura 9 è il dettaglio di Figura 8, in un’altra posizione operativa.

Con riferimento alla Figura 1, con 10 è genericamente indicata una cassaforma per la fusione di manufatti odontotecnici, in particolare denti artificiali, protesi dentarie e/o strutture portanti di denti artificiali, quali ponti o scheletrati di supporto di denti. Come metallo per la fusione di tali manufatti può essere vantaggiosamente usato il titanio puro, che è un materiale perfettamente biocompatibile e presenta il vantaggio di avere un peso specifico molto basso, unitamente a molte altre caratteristiche vantaggiose rispetto alle leghe convenzionali.

La cassaforma 10 è costituita da un corpo cavo 11, comunemente detto "cilindro", e da un organo 12 {Figura 3), detto "base conica", la quale è atta a chiudere amovibilmente un'estremità del corpo 11 ed a sostenere l'usuale modello 13 della fusione. Questa si effettua con il metodo cosiddetto a "cera persa", in cui il modello 13 della fusione viene preparato in cera, sulla base del calco, o impronta fatta sul paziente. Il modello 13 viene indi disposto sulla tavoletta 12 e posizionato nel cilindro 11, dove viene ricoperto con un apposito materiale in polvere, che nel caso di fusione in titanio è a base di alluminio e magnesio, ed è in genere molto costoso.

Questo materiale crea cosi lo stampo, o rivestimento 14, della fusione.

Portando quindi la cassaforma 10 ad una certa temperatura, la cera del modello 13 si fonde ed evapora, generando dei gas che fuoriescono attraverso il materiale in polvere del rivestimento 14 che, dopo opportuno trattamento, riceverà il metallo fuso per il manufatto. La colata del metallo fuso si effettua in genere sotto vuoto con l'immissione di un gas inerte, ad esempio argon.

Poiché il metallo fuso è fortemente reattivo con tutte le sostanze liquide o gassose con cui viene a contatto, è necessario disporre il modello 13 il più vicino possibile alle pareti della cilindro 11 ed a distanza predeterminata dalla sua estremità superiore. In tal modoO si favorisce il raffreddamento del metallo fuso e si riduce il percorso per la fuoriuscita dei gas che precedono la corsa del metallo fuso.

Secondo l'invenzione, il corpo cavo 11 comprende una prima porzione cilindrica 16, avente un predeterminato diametro interno Φ1 {ved. anche Figure 3 e 4), ed una seconda porzione cilindrica 17, coassiale con la porzione 16 ed avente un diametro interno Φ2 sostanzialmente minore del diametro Φ1. Le due porzioni cilindriche 16 e 17 sono collegate tra loro, mediante uno spailamento anulare 18, disposto su un piano normale all'asse A del corpo cavo 11.

Il diametro Φ1 della porzione 16 è scelto in modo tale da contenere il modello 13 e da disporlo alla distanza ottimale dalla parete laterale della porzione 16 stessa. Il diametro Φ2 della porzione 17 è scelto in modo da ricevere la base conica 12. Pertanto la porzione 17 può avere dimensioni standard, e possibilmente costante, sia per il diametro che per la sua altezza h2. Le altezze hi ed h2 delle porzioni 16 e 17 possono essere scelte in modo tale che il loro rapporto hl/h2 sia compreso tra 1,2 e 2,2. Vantaggiosamente l'altezza hi viene scelta pari a 35 mm e l’altezza h2 viene scelta pari a 20 mm, per cui il suddetto rapporto risulta pari a 1,75.

La differenza tra il diametro Φ1 della porzione 16 ed il diametro Φ2 della porzione 17 è maggiore del 10% del diametro Φ2. Vantaggiosamente il rapporto dei due diametri Φ1/Φ2 è compreso tra 1,1 e 2,2. Nella variante di Figura 1-4, i due diametri Φ1, Φ2 sono stati scelti rispettivamente pari a 56 mm e 39 mm, per cui il suddetto rapporto risulta di circa 1,43.

Secondo un'altra caratteristica dell'invenzione, la seconda porzione 17, è atta ad essere chiusa temporaneamente mediante una base conica 12 di forma tale da ridurre ulteriormente il volume di materiale necessario per il rivestimento 14. La base conica 12 comprende una parte ad imbuto 21, ossia a forma di tettarella estesa, verso l’interno della porzione cilindrica 17.

In particolare, la base conica 12 è formata con un materiale elastomerico, ad esempio gomma, e comprende un anello 22 avente una superficie interna 23, che a riposo è ondulata per impegnare ad attrito la superficie esterna 24 della porzione 17. La parte ad imbuto 21 presenta internamente una cava 25, per favorirne l'estrazione, ed è collegata all'anello 22 mediante una parete piana 26. Inoltre la parte ad imbuto 21 comprende una zona 27<' >a tronco di cono, che si estende anche verso la porzione 16 del corpo cavo 11, ed una zona cilindrica 28, disposta tra la parete anulare 26 e la zona 27.

Allo scopo di favorire la fuoriuscita dei gas dal rivestimento 14, la porzione 16 è munita di una serie di aperture 29 disposte in vicinanza del suo bordo libero 31. In particolare le aperture 29 sono formate da asole allungate in direzione circonferenziale e disposte su almeno due file 29' e 29". Le asole 29 delle due file 29' e 29” sono inoltre circonferenzialmente sfalsate fra loro.

La preparazione dello stampo con la cassaforma descritta si effettua nel modo seguente.

All'inizio, con la base conica 12 si chiude l'estremità libera 32 della porzione 17, impegnando l'anello 22 sulla superficie esterna 24 della porzione 17 stessa. La parte ad imbuto 21 della base conica 12 forma in tal modo, all'interno delle porzione 17, un'intercapedine 33 tra la zona cilindrica 28 della parte 21 e la porzione 17 del corpo cavo 11.

A sua volta, il modello 13 in cera viene preparato con almeno un elemento 34 atto a creare un canale di colata del metallo, collegato con un elemento di appoggio 36, che presenta una superficie di appoggio a forma di tronco di cono, complementare a quella della superficie esterna della zona 17. Nel caso di Figura 1, il modello 13 si riferisce ad una serie di modelli 37 di denti artificiali singoli, ciascuno collegato alla piastrina 36 mediante un proprio elemento 34.

Disponendo la cassaforma 10 con la base conica 12 in basso, si appoggia ora il modello 13 sulla zona 27 a tronco di cono della parte 21, che tiene cosi i modelli 37 a distanza predeterminata dalla parete cilindrica della porzione 16. In particolare, i modelli 37 sono tenuti ad un'altezza tale da risultare in corrispondenza delle asole 29, e quindi in vicinanza del bordo libero 31 della porzione 16.

Indi nella porzione si dispone uno strato di un materiale 35, per favorire la sformatura del manufatto, e si riempie l'intercapedine 33 della porzione 17 e lo spazio interno della porzione 16, libero dalla zona 27 tronco conica e dal modello 13, con il materiale in polvere per il rivestimento 14, che viene opportunamente compresso. Il consumo di questo materiale in polvere può cosi risultare del 40-50% in meno, rispetto a quello richiesto con un cilindro della tecnica nota.

Riscaldando ora la cassaforma 10, si provoca ora la fusione e l'evaporazione della cera, per cui il vano da essa lasciato genera lo stampo 40 (Figura 2) per la fusione. Infine, si capovolge la cassaforma 10, come indicato in Figura 2, e si estrae la base conica 12, impegnando la cava 25 con un apposito attrezzo. Il vano lasciato libero dalla base conica 12 nel rivestimento 14 forma allora un imbuto 38 per facilitare la colata del metallo liquido, indicata con una freccia in Figura 2. Durante la colata, i gas che precedono la corsa del metallo fuso vengono rapidamente espulsi attraverso le asole 29 che circondano lo stampo 40 dei manufatti, oltre che dall'estremità libera del cilindro 11.

In particolare, la preparazione descritta viene adottata per il confezionamento di scheletrati e risulta particolarmente veloce e conveniente.

Secondo la variante di Figura 5, le altezze hi ed h2 delle due porzioni 16 e 17 sono uguali a quelle della Figura 2. Inoltre, anche il diametro Φ2 della porzione 17 è uguale a quello della Figura 2, ma il diametro Φ2 della porzione 16 è minore ed è quindi adatto per la fusione di un minore numero di denti artificiali, ed al limite di un solo dente artificiale.

In particolare, il diametro Φ2 della porzione 16 di Figura 5 è di 45 mm, per cui il rapporto Φ1/Φ2 risulta di circa 1,1. Grazie alla ridotta differenza tra i due diametri Φ1 e Φ2, il corpo cavo 11 può avere un diametro esterno costante, come indicato in Figura 5.

Secondo la variante di Figura 6, le due porzioni 16 e 17 sono collegate mediante uno spallamento anulare inclinato 39 a forma di tronco di cono, per cui il rapporto tra le due altezze hi ed h2 può risultare diverso da quello sopra indicato. Lo spai lamento inclinato 39 serve per facilitare l'estrazione del rivestimento 14 dal cilindro 11.

Secondo la forma di realizzazione delle Figure 7-9, le due porzioni 16 e 17 sono collegate in modo amovibile l’una dall'altra. In particolare, la porzione 17 è di pezzo con una flangia 41, che forma una spallamento per la porzione 16. La flangia 41 è inoltre collegata alla porzione 16 mediante mezzi di innesto a baionetta. Questi comprendono tre appendici 42 sporgenti radialmente dalla flangia 41, e ciascuna atta ad impegnarsi in una scanalatura 43 ad L rovesciata prevista nella parete della porzione 16, come indicato nelle Figure 8 e 9.

Le appendici 42 possono avere la sezione quadra, come indicato nelle Figure 7-9, oppure una sezione di forma diversa, ad esempio a cuneo, ovale, circolare, ecc. Vantaggiosamente le appendici 42, e quindi anche le scanalature 43, possono essere disposte a 120° l’una dall altra.

Anche le altezze h1 ed h2 delle due porzioni 16 e 17 di Figura 7 ed il diametro Φ2 della porzione 17 sono uguali a quelli delle stesse porzioni 16 e 17 delle varianti delle Figure 4-6. Grazie al diametro Φ2 costante della porzione 17, sia nelle varianti delle Figura 5 e 6, che nella forma di realizzazione di Figura 7, può essere usata sempre la stessa tavoletta 12.

Invece il diametro Φ1 della porzione 16 di Figura 7 è molto maggiore, per cui la relativa cassaforma 10 è adatta alla fusione simultanea di un numero elevato di denti artificiali, od alla fusione di protesi più complesse. In particolare il diametro Φ1 della porzione 16 di Figura 7 può essere di 78 mm, per cui il rapporto Φ1/Φ2 risulta uguale a 2.

Da quanto visto sopra, risultano evidenti i vantaggi della cassaforma 10 secondo l'invenzione, rispetto ai cilindri noti. Innanzitutto, il diametro minore della porzione 17 riduce enormemente la quantità di materiale in polvere da utilizzare per il rivestimento. Inoltre la base conica 12, oltre a ridurre ulteriormente tale quantità di materiale, consente un rapido collegamento con il modello in cera 13.

La base conica consente anche un posizionamento del modello 13 nella posizione più opportuna entro il cilindro 11, ai fini di una ottenere un rapido ed uniforme raffreddamento della fusione. Il veloce raffreddamento dato da tale posizionamento e dalla minore quantità di rivestimento riduce anche lo strato di reazione a-case, che si forma sulle superfici di titanio, successivamente alla fusione, rispetto allo strato che si forma con le casseforme tradizionali.

Infine le asole 29 consentono di ottenere una rapida espulsione dei gas generati nella fusione, evitando le inclusioni di gas nella fusione ed ottenendo un manufatto privo soffiature interne e di difetti superficiali.

Si intende che alla cassaforma descritta possono essere apportate varie altre modifiche e perfezionamenti senza uscire dall'ambito delle rivendicazioni. Ad esempio, le due porzioni 16 e 17 potrebbero non essere coassiali fra loro. Inoltre, le altezze hi ed h2 delle porzioni 16 e 17, ed il diametro 92 della porzione 17, potrebbero essere previsti di due o più dimensioni modulari diverse. Anche la base conica 12 può essere prevista di dimensioni modulari e/o di forma diversa di quelle sopra descritte.

Infine, la cassaforma può essere usata per la fusione a cera persa di piccoli oggetti metallici, anche per usi diversi da quelli odontotecnici, usando altri metalli o leghe. In particolare la cassaforma può essere utilizzata per la fusione di oggetti di oreficeria in leghe o in metalli preziosi.

Claims

R I V E N D I C A Z I O N I 1. Cassaforma per la fusione di manufatti metallici, comprendente un corpo cavo (11) per alloggiare almeno un modello (13) di un manufatto ed un materiale in polvere per creare un rivestimento (14) per la fusione di detto manufatto, caratterizzata dal fatto che detto corpo cavo (11) comprende una prima porzione cilindrica (16) avente un predeterminato diametro interno (Φ1) per accogliere detto modello (13), ed una seconda porzione cilindrica (17) avente un diametro interno (Φ2) sostanzialmente minore di detto predeterminato diametro (Φ1) per formare un imbuto (38) in detto materiale, per la colata del metallo fuso.
2. Cassaforma secondo la rivendicazione 1, per la fusione a cera persa di manufatti odontotecnici, caratterizzata dal fatto che dette due porzioni (16, 17) sono coassiali .
3. Cassaforma secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzata dal fatto che detta prima porzione (16) presenta un'altezza (hi) compresa tra 1,2 e 2,2 dell'altezza (h2) di detta seconda porzione (17).
4. Cassaforma secondo la rivendicazione 3, caratterizzata dal fatto che il rapporto di dette due altezze (hi, h2) è dell'ordine di 1,75.
5. Cassaforma secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che la differenza tra il diametro interno (Φ1) di detta prima porzione (16) ed il diametro interno (Φ2) di detta seconda porzione (17) è maggiore del 10% di detto diametro (Φ2) di detta seconda porzione (17).
6. Cassaforma secondo la rivendicazione 5, caratterizzata dal fatto che il rapporto di detti due diametri (Φ1, Φ2) è compreso tra 1,1 e 2,2.
7. Cassaforma secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che <">dette due porzioni (16, 17) sono collegate mediante uno spailamento anulare (18, 41) disposto su un piano normale all'asse (A) di dette porzioni (16, 17).
8. Cassaforma secondo una delle rivendicazioni da 1 a 7, caratterizzata dal fatto che dette due porzioni (16, 17) sono collegate mediante uno spailamento anulare (39) a tronco di cono.
9. Cassaforma secondo la rivendicazione 7 o 8, caratterizzata dal fatto che dette due porzioni (16, 17) sono collegate tra loro in modo amovibile.
10. Cassaforma secondo la rivendicazione 9, caratterizzata dal fatto che dette due porzioni (16, 17) sono collegate fra loro mediante mezzi di innesto a baionetta (42, 43).
11. Cassaforma secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detta seconda porzione (17) è atta ad essere chiusa temporaneamente mediante un organo (12) atto a ridurre il volume di detto materiale in polvere.
12. Cassaforma secondo le rivendicazioni 2 e 11, caratterizzata dal fatto che detti manufatti sono fusi in titanio puro.
13. Cassaforma secondo la rivendicazione 12, caratterizzata dal fatto che detto organo (12) è in materiale elastomerico e comprende un anello (22) atto ad impegnare una superficie esterna (24) di detta seconda porzione (17), ed una parte ad imbuto (21) estesa verso detta seconda porzione (17).
14. Cassaforma secondo la rivendicazione 13, caratterizzata dal fatto che detto anello (22) presenta una superficie interna cilindrica (23) ondulata, ed atta ad impegnare ad attrito detta superficie esterna (24).
15. Cassaforma secondo la rivendicazione 13 o 14, caratterizzata dal fatto che detta parte ad imbuto (21) può estendersi in parte anche dentro detta prima porzione (16), ed è atta a supportare detto modello (13).
16. Cassaforma secondo la rivendicazione 15, caratterizzata dal fatto che detta parte ad imbuto (21) è munita internamente di una cava (25) per facilitarne l'estrazione da detta seconda porzione (17), detta parte ad imbuto (21) essendo collegata con detto anello (22) mediante una parete anulare piana (26).
17. Cassaforma secondo la rivendicazione 16, caratterizzata dal fatto che detta parte ad imbuto (21) comprende una zona (27) a tronco di cono, ed una zona cilindrica (28) collegata tra detta parete anulare (26) e detta zona (27) a tronco di cono.
18. Cassaforma secondo la rivendicazione 17, caratterizzata dal fatto che detto modello (13) comprende un elemento<' >(36) avente una superficie di appoggio complementare alla superficie esterna di detta zona (27) a tronco di cono.
19. Cassaforma secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detta prima porzione (16) è munita di una serie di aperture (29) per consentire lo sfogo dei gas generati durante la fusione ed attraversanti detto rivestimento (14).
20. Cassaforma secondo le rivendicazioni 15 e 19, caratterizzata dal fatto che detta parte ad imbuto (21) è dimensionata in modo da consentire il posizionamento di detto modello (13) in vicinanza di dette aperture (29).
21. Cassaforma secondo la rivendicazione 19 o 20, caratterizzata dal fatto che dette aperture sono in forma di asole (29) allungate in direzione circonferenziale.
22. Cassaforma secondo la rivendicazione 21, caratterizzata dal fatto che dette asole (29) sono disposte in almeno due file (29', 29"), le aperture (29) di dette file (29’, 29") essendo sfalsate circonf erenzialmente .
23. Cassaforma per la fusione di manufatti metallici, in particolare per la fusione a cera persa di manufatti odontotecnici, sostanzialmente come descritta con riferimento agli annessi disegni.