Smulaon und Bewerung der nraoralen Dgalserung und funkonelles Kauflächendesgn Weerenwcklung ener ReverseEngneerngCAMProzeßkee für fesszende zahnärzlche Resauraonen (BR05334/02) See 27 3.5. Sasche und dynamsche Okkluson Um be proheschen Konsrukonen bzw. Aufbauen de Anforderungen zur saschen und dynamschen Okkluson zu gewährlesen, snd vorrangg zwe Aufgaben zu lösen: Zum enen müssen de konkre vorlegenden Okklusonsbedngungen (Gegenbß, Keferdynamk) ebenso we de Zahnform dgalser und n de Konsrukon der Kauflächen enbezogen werden, zum anderen werden effekve vruelle Werkzeuge für de lokale Anpassung der Kauflächen benög, deren Wrkung wederum sowohl nach medznschen als auch echnschen (Fergungsechnk) Geschspunken opmer werden muß. Erschwerend bezüglch verallgemenerungswürdger Aussagen wrk sch aus, daß es n der Zahnmedzn ener Rehe unerschedlcher Auffassungen und Schulen sowohl zur Bedeuung der Okklusonsproblemak als auch bezüglch der konkre erforderlchen bzw. opmalen Realserung (z.b. Anzahl der Okklusonspunke) gb. Wenn Kauflächen prohesch zu ersezen bzw. neu zu genereren snd, müssen n der Regel beres n dgaler Form vorlegende, archvere Bblohekszähne ausgewähl und anschleßend lokalen oder auch globalen geomerschen Änderungen unerzogen werden. De rechnerunersüze Auswahl der Vorlage, also beres möglchs opmal passender Modelle aus ener belebg großen Daenbank, sell zwefellos ene Produkväsreserve für de Zukunf dar. Solange für jede Zahnposon ledglch ene gernge Anzahl von Bassmodellen n Frage komm, kann de Auswahl durch enen Bearbeer nerakvnuv, ggf. unersüz durch Vorschaufenser und kurze Beschrebungen problemlos realser werden. Je größer allerdngs de vorhandenen Daenbanken pro Zahnposon snd besonders m Seenzahnberech verschedense Kauflächenmodfkaonen (Höckeranzahl, Höckerausprägung, Fssurefe, unerschedlche Abrasonsgrade usw. denkbar), deso wchger wrd de Aufgabe ener auomaseren Vorklassfkaon und enes selekven Zugrffs auf de geegneen Zahnmodelle. Herfür wederum snd ene verenhelche Beschrebungsform sowe nellgene Klassfkaonsalgorhmen, de n der Lage snd, auch geomersche Informaonen aus der Okklusonssuaon (Opponenen), der Nachbarzahngeomere und dem Arkulaor n de Klassfzerung enzubezehen. Denkbar snd her auch lern und erweerungsfähge Algorhmen und Daenbanken. Solche Algorhmen exseren allerdngs bsher nch und werden Gegensand weerer FuEArbeen sen. De auomasere Klassfkaon charakersscher Abschne von Kauflächen ha darüber hnaus jedoch auch Bedeuung für de Arbesgänge der Kauflächenmodfkaon, we m Abbldung 37 : Ergebnsse zur Vorklassfzerung von Kauflächengeomeren: Oben: auomasche Seperaon von Höcker Abschnen als Grundlage für opmere Zahnauswahl und effekve lokale Geomeremodgkaon Unen: auomasere Selekon und Klassfzerung von Fssurberechen
Smulaon und Bewerung der nraoralen Dgalserung und funkonelles Kauflächendesgn Weerenwcklung ener ReverseEngneerngCAMProzeßkee für fesszende zahnärzlche Resauraonen (BR05334/02) See 28 Folgenden noch gezeg wrd. Ergebnsse von Unersuchungen zur auomaseren Vorklassfkaon von ndvduellen Kauflächengeomeren wurden n der Forschungsselle 3 errech (Abb. 37). Für de Aufgabensellung der Modfkaon und der okklusonsgerechen Anpassung selekerer Bassmodelle snd de beden grundsäzlch unerschedlchen geomersche Beschrebungsformen der Zahnmodelle, CADModelle m STLForma (Polygonneze) und CADModelle auf der Bass von Splneflächen zu unerscheden: Kombnere Beschrebungsformen snd nch bekann und dese werden m Vorhaben auch nch berückschg. De gezele Modfzerung der Zahngeomere für Seenzähne auf der Bass der STL Beschrebung wurde n der Forschungsselle unersuch und nachgewesen. Es besand her de Aufgabe der Verkürzung von Seenzähnen uner Bebehalung der Tefe und Ausprägung der Fssuren. Ene Skalerung der gesamen Geomere wdersprch dem Gesamanlegen. Folgendes Vorgehen konne dabe erfolgrech erprob werden: Ausrchung des Zahns m Kefer Trennen der 3DDaen annähern am Äquaor Parelle Skalerung des uneren Tels des Zahnes Neue Posonerung des uneren Tels Schlessen von Löchern zwschen den Telberechen Gläung und Berengung der gesamen Geomere Abbldung 38 : Gezele Änderung der Zahngeomere anhand von STLDaen (FS 2) Ebenso wurden n Forschungsselle 2 sreng lokale Anpassungen der Geomere auf der Bass der STLDaen mels verfügbarer Sofwareproduke für Reverse Engneerng (Geomagc Sudo [4]) erprob und realser. Herzu s enzuschäzen, daß de Funkonalä deser Werkzeuge (n nch für de Zahnechnk spezalseren Sofwareproduken) nur umsändlch bzw. m erheblcher Übung n der Handhabung der Funkonen zu den gewünschen Ergebnssen führ. Unersuchungen zu Algorhmen zur selekven Modfkaon von Kauflächen bzw. Freformberechen auf Polygonnezen und de Enwcklung / Anpassung solcher Funkonen waren en Schwerpunk der Arbeen n Forschungsselle 3. In Polygonnezen (STLDaen) sell sch de Aufgabe we folg dar: Für ene lokale Geomereanpassung sehen zunächs nur de Verce der enzelnen Polygone (n aller Regel Dreecke) zur Verfügung. En Verscheben enzeln selekerer Verce und de Manpulaon der dazu adjazenen Dreecke führ zu Unsegkeen und sehr lech auch zu Nez Inkonssenzen und s som nch brauchbar. Erforderlch snd enerses angepaße Selekonsmechansmen für Telbereche des Nezes (de für de Kauflächengesalung auch medznschanaomsch snnvoll snd) und andererses räumlche Funkonen, de auf de ausgewählen Subneze bzw. Bereche zu defneren und m Ergebns segen und
Smulaon und Bewerung der nraoralen Dgalserung und funkonelles Kauflächendesgn Weerenwcklung ener ReverseEngneerngCAMProzeßkee für fesszende zahnärzlche Resauraonen (BR05334/02) See 29 konssenen Deformaonen führen. Solche Algorhmen lassen snd als räumlche FeldFunk onen( Magne f unk on )aus f ühr en,e neander evar an es ndober f l ächenbez ogene, addvsubrakv wrkende Aufschchungen. In beden Fällen s ene enge Verknüpfung der Funkonalä m der nerakven grafschen Benuzeroberfläche erforderlch, um m den relav komplexen Algorhmen und ohne Spezalkennnsse (z.b. n der Paramerserung) auch de gewünschen Effeke n ener verebaren Ze zu errechen. Enge Anbeer zahnechnscher CADSyseme gehen dazu über, dese Funkonalä über vruell nachgebldee radonelle Verfahren aus der zahnechnschen Praxs zu mplemeneren. Solche radonellen Verfahren snd bespelswese das schchwese Aufbrngen von Wachs bzw. de Bearbeung aufgebracher Wachsschchen m spezellen Wer kz eugen. Es w r d demz uf ol ge v on v r uel l en Wachs messer n und Auf r opf en gesprochen. Lezlch werden sch dese, dem Anwender verrauen Begrffe und de dam verbundenen Funkonen am ehesen durchsezen, wobe hre Benuzung dann auch eher von Emprk und angelerner Nuzererfahrung gekennzechne sen wrd als von absoluer Paramerserung. Abbldung 39 : Lokale Deformaon von Dreecksnezen m der Funkon FDDDe f or me r ( GFa IBe r l n) Abbldung 40: Compuergrafsche Nachbldung des Aufbrngens von Wachsröpfchen ensellbarer Größe als Hlfsmel für de nachfolgende lokale Oberflächendeformaon De Realserung lokal wrkender Feldfunkonen auf Polygonneze wurde anhand enger n der GFaI enwckelen Sofwarewerkzeugen (enschleßlch der 3Dgrafschen Inerakonsmöglchkeen) unersuch und demonsrer (Abbldungen 39 und 40). Als Vorel der PolygonflächenModfkaon kann gelen, daß alle Dreecke bzw. Bereche von Modell her glechwerg snd und so de beschrebenen Funkonen und ene
Smulaon und Bewerung der nraoralen Dgalserung und funkonelles Kauflächendesgn Weerenwcklung ener ReverseEngneerngCAMProzeßkee für fesszende zahnärzlche Resauraonen (BR05334/02) See 30 prakkable graphsche Nuzerschnselle vorausgesez sehr nuve und enfache vruelle Bearbeungswerkzeuge geschaffen werden können. Für CADModelle, de n Form von Splneflächen vorlegen, sell sch de Aufgabe der lokalen Modfkaon völlg anders dar: De Modfzerung ener durch Splneflächen beschrebenen Freformgeomere, kann durch de Änderung der Konrollpunke erfolgen. Konrollpunke von Bezerkurven bzw. NURBS legen nch auf der beschrebenen Fläche selbs, sondern repräseneren en umgebendes, beschrebendes Koordnaensysem. CADSofwarelösungen für Freformflächen we de Reverse Engneerng Sofware SURFACER [5] und verfügen über dese Funkonen. Auch be deser Vorgehenswese s lezlch enge Übung erforderlch um zum gewünschen Ergebns zu gelangen. Ene wesenlche Voraussezung für de Geomereänderung auf der Bass der Splneflächen blde de Genererung ener Splneflächenbeschrebung der Zahnoberflächen selbs. Dese Beschrebungsform s m handelsüblchen Sofwareproduken für Reverse Engneerng we Geomagc Sudo und Rapdform anhand von Dgalserdaen n wengen Mnuen genererbar (Abbldung 41). Der Prozeß der SchrfürSchrKonsrukon ener Kaufläche mels Splneflächen wurde von Forschungsselle 1 umgesez und analyser (sehe weer n desem Kapel). Abbldung 41 : Schre zur Flächenrückführung (Splneflächengenererung): a)trangulaon, b)krümmungsanalyse und Segmenerung, c)flächengenererung Komplexe Oberflächen werden dabe allerdngs nch m ener enzgen Funkon beschr eben,sonder nmüssenause nerv el z ahlv onz ue nanders e gen Fl cken ( Pa ches ) zusammengesez werden. De sowohl mahemasch korreke und annähernd opmale, als auch uner funkonellen bzw. Anwendergeschspunken rchge Segmenerung der Zahnoberfläche n dese Paches sell herbe en zenrales nhallches Problem dar. De Segmenerung muß vor der endgülgen Flächenrückführung erfolgen und fxer m den Paches auch enge Randbedngungen für ene späer möglcherwese erforderlche lokale Modfkaon. De Ausgesalung nerakver Werkzeuge für ene Flächenmodfkaon s ebenfalls an desen Konex (Paches, Konrollpunke) gebunden und ohne Kennns deses algorhmschen Hnergrundes kaum versändlch. Inuve vruelle Werkzeuge, de auch von nch spezalserem Personal engesez werden können, snd her schwerger zu genereren. De Genererung von Splneflächen s auch be sehr sark rauschenden Dgalserdaen möglch (Abbldung 42).
Smulaon und Bewerung der nraoralen Dgalserung und funkonelles Kauflächendesgn Weerenwcklung ener ReverseEngneerngCAMProzeßkee für fesszende zahnärzlche Resauraonen (BR05334/02) See 31 Abbldung 42 : Flächenrückführung und Pachng ungeflerer, sark rauschender Dgalserdaen, Bepel Cerec 3 Konsrukon von Zahnkronen m unerschedlchen Kauflächenmodellen De CAD/CAM gesüze Fergung ener Krone m funkoneller Kaufläche seh n enem Spannungsfeld zwschen nerakver Modellaon ähnlch der konvenonellen Herangehenswese enes Zahnechnkers und möglchs nerakonsfreer Genererung zur Mnmerung von Fehlerquellen, zur Zeersparns und zur Sandardserung des Hersellungsprozesses [43] Zwschen desen Exremen (Enscannen ener manuell aufgewachsen Resauraon s zeaufwendg und brg nch abschäzbare Fehlerquellen und der vollauomaschen Genererung ener Kaufläche aus enem Urmodell dese Auomsmen exseren noch nch [44] leg der Weg der Anpassung ener Bblohekskaufläche an de vorhandene Paenensuaon. Von Forschungsselle 1 wurden umfangreche Analysen und praksche Arbeen zu desem 1. Schr (Abbldung 43): M Hlfe deses Nezwerkes wurden de Höckerkegel hochgezogen und n hrer Lage (mesal dsal und buccalpalanal) ausgerche. Dese Modfkaon erfolge durch drekes Zehen m der lnken Mausase an dem ensprechenden Konrollpunk. De dam enhergehende Veränderung der Fläche wurde n Echze berechne und vsualser. 2. Schr (Abbldung 44) : De lneare Form muße anschleßend n ene kubsche Grundform überführ werden. Der enfache Befehl, de Ordnung von 2 auf 4 zu erhöhen, führ dazu, daß pro Segmen (zwschen 2 Konrollpunken) zwe weere engefüg werden. Alle nneren Knoenpunke des Recheckes legen danach drefach vor. Des ensprch dem Zusammenfügen von 8 enzelnen Splneflächen.
Smulaon und Bewerung der nraoralen Dgalserung und funkonelles Kauflächendesgn Weerenwcklung ener ReverseEngneerngCAMProzeßkee für fesszende zahnärzlche Resauraonen (BR05334/02) See 32 Schwerpunk umgesez. Der Konsrukonsprozeß der CAD Modelle erfolge dabe m der Surfacer (Verson 10.6, SDRC Imageware, Neu Isenburg). Angesrebes Zel war ene BSplneFläche dren Grades (4. Ordnung), her Modellerung des oberen ersen Prämolars (lnks: Zahn 24): zur In velen Anwendungen scher prakkabel, bewrk de Verdrefachung der Knoen n desem Fal l,daßdere nf l ußd eserpunk es är ker sundd ee nmalges al e e kub s sche For m be allen weeren Modfkaonen laen erhalen bleb. Um rundere Formen zu errechen, wurden neue Splne Kurven der Ordnung 4 generer, de jewels n u und v Rchung durch 3. Schr (Abbldung 45) : Danach wurden de Kurven zu ener kubschen Fläche verbunden, welche durch en Konrollpolygon m der Anzahl an Punken u=5 und v=9 beschreben wrd. In der Abbldung s es jedoch ausgeblende. 4. Schr (Abbldung 46) : Durch schrweses Hnzufügen weerer Konrollpunkerehen n u und v und dem anschleßenden Anpassen bzw. Manpuleren wurde de Zahnform seg verfener. Das Enfügen neuer Punke ha kene Erhöhung des Grades zur Folge, sondern de Erhöhung der Anzahl der Koeffzenen, m denen de Fläche mahemasch beschreben wrd. Des s für de angesrebe Oberfläche erforderlch. Ergebns (Abbldung 47) : Das Endresula zeg de ferge Kaufläche. Ihre Berandungen ensprechen n ewa dem Verlauf des Äquaors. Das Konrollpolygon beseh aus u=13 und v=18 Konrollpunken.
Smulaon und Bewerung der nraoralen Dgalserung und funkonelles Kauflächendesgn Weerenwcklung ener ReverseEngneerngCAMProzeßkee für fesszende zahnärzlche Resauraonen (BR05334/02) See 33 de Knoen verlaufen (Sehe Abb. 44). Für den uneren ersen Molaren wurde de analoge Konsrukonsabfolge durchgeführ. Im Rahmen des Projeks solle weerhn de Anpassung von Bblohekskauflächen m unerschedlchen Sraegen geese und verglchen werden. Dazu wurden folgende Sraegen bzw. KFModelle (Kauflächenmodelle) enwckel: Für de Unersuchungenwur dend e nkap el Pr o o y p scheer pr obungz urnu z unge nes 3DD spl ay s beschr ebenen Pa en enun er l agen v er wende,d. h.f ürj eden derdr efäl l e sollen dre Kronen m jewels enem der dre beschrebenen Kauflächenmodellen gesale werden. Sraege 1/ KF Modell 1 (Abbldung 48) : Ensprch der vollsändg modelleren Kaufläche. De Inerakon beschränk sch auf de Korrekur der Oberfläche n allen Rchungen, vornehmlch subsrakv. Dese Verfahrenswese besz kene Analoge zur konvenonellen Technk. Dor haben sch Aufwachskonzepe durchgesez, de en ren addves Vorgehen mplzeren und n deser Form den heugen Sandard darsellen [38]. Um sch deser dem Zahnechnker gewohnen Wese zu nähern, wurden zwe weere KF Modelle konzper. Sraege 2/ KF Modell 2 (Abbldung 49) : Ensprch der reduzeren Kaufläche.d.S., daß alle Deals, de de nnere Kaufläche ausmachen (nnerhalb der Gradlne und Randlesen) nch vorhanden snd und ers erzeug werden müssen. Sraege 3/ KF Modell 3 (Abbldung 50): Ensprch ener segmeneren Form der kompleen Kaufläche. Trennlne s de Zenralfssur. Dese m Modell nhärene Vorgehenswese ensprch der Anpassung Höcker für Höcker.
Smulaon und Bewerung der nraoralen Dgalserung und funkonelles Kauflächendesgn Weerenwcklung ener ReverseEngneerngCAMProzeßkee für fesszende zahnärzlche Resauraonen (BR05334/02) See 34 Neben der Zemessung wurde als weere Unersuchungsvarable de Qualä gewähl, was de Komponenen Funkon und Äshek enschleß. Für dese beden Bereche gal es, en Bewerungsnsrumen zu enwerfen. De funkonellen Bewerungskreren, de für de Beurelung der vorlegenden Tele von Nuzen sen konnen, snd eher allgemen formuler. Se rechen von o Okkl us on, o Ar kul a on über o Kauf l äc he,na ür l ch,dy nam sch, o B sshöhe, Fr on,ec kz ahnf ühr ung, o Kon ak f l ächeappr ox mal und bs hn zu o kor r ek e n er kusp dal ebez ehungen, ergänz durch 6 weere sehr dfferenzere Kreren zur dynamschen Okkluson. De Kreren zur saschen Okkluson snd zum Tel nch präzse genug formuler, lassen Freraum für subjekve Inerpreaonen und konnen deshalb ledglch als Orenerung denen. Der ferge Zahnersaz soll sch funkonell und äshesch der übrgen Bezahnung anpassen. Dafür gb es aber nch nur genau ene opmale Lösung, m Gegenel, ene ndvduell konsruere Kaufläche läss sch nch hunderprozeng n allen Abmessungen reproduzeren, dennoch kann se funkonell und äshesch sen. Von daher lassen sch auch numer schewer em Abwe chungenv onder op mal enkauf l äche nurschwerabgeben. Aus deser Tasache resulere de Enschedung, enen Bewerungsbogen zu enwckeln (Abbldung 50). Dazu wurden Innungen, Handwerkskammern oder Meserschulen für Zahnechnker von 6 Bundesländern elefonsch zur Beurelung von Kronen m funkoneller Kauflächengesalung befrag. Zur Präzserung und Operaonalserung wurden Aussagen aus [39][40] herangezogen sowe Von Schroeer [41], der be der Beurelung sener compuergenereren Krone Aspeke we Anzahl und Verelung von okklusalen Konakpunken enfleßen leß. Daraus resulere en Fragebogen m folgenden Bewerungskreren: Funkon: Größe und Lage der Aproxmalkonake Anzahl der Konakpunke Größe der Konakpunke Verelung der Konakpunke/Verzahnung m dem Gegenkefer Äshek: Korrekhe der äußeren Zahnform Verhälns von nnerer (Kaufläche) und äußerer Zahnform Harmone nnerhalb und zwschen den Zahnrehen Verglech der Kaufläche m dem naürlchen Vorbld Orenerung an den Reszähnen De dynamsche Okkluson konne nach Fergsellung der Daen nch mehr überprüf werden. Aufgrund der Verwendung enes FGPRegsraes wurden dynamsche Geschspunke we Inerferenzfrehe der Krone m hren Anagonsen als erfüll berache. De Kreren wurden so dfferenzer und objekv we möglch formuler, dennoch lassen se zum Tel Freraum für subjekve Inerpreaon, deshalb sollen de beurelenden Personen vom Fach sen, dam das Vorhandensen enes allgemengülgen und reflekeren Funkonsund Äshekempfndens sehr wahrschenlch s.
Smulaon und Bewerung der nraoralen Dgalserung und funkonelles Kauflächendesgn Weerenwcklung ener ReverseEngneerngCAMProzeßkee für fesszende zahnärzlche Resauraonen (BR05334/02) Abbldung 51 : Bewerungsbogen der Krone hnschlch Äshek und Funkon See 35
Smulaon und Bewerung der nraoralen Dgalserung und funkonelles Kauflächendesgn Weerenwcklung ener ReverseEngneerngCAMProzeßkee für fesszende zahnärzlche Resauraonen (BR05334/02) See 36 Abbldung 52 : Im ersen Schr wrd de Kaufläche posoner, roer und evl. n der Größe skaler. Abbldung 53 : Anpassen der Aproxmalkonake und der Randlesen. Abbldung 54 : Modfzeren der Kaufläche m Hlfe der Konrollpunke m (weßen) Polygonnez. Abbldung 55 : Konrolle der saschen Okkluson. Konak beseh an den Sellen der Flächendurchdrngung von Ober(grün/blau) und Unerkefer (gelb).
Smulaon und Bewerung der nraoralen Dgalserung und funkonelles Kauflächendesgn Weerenwcklung ener ReverseEngneerngCAMProzeßkee für fesszende zahnärzlche Resauraonen (BR05334/02) See 37 Abbldung 56 : Konrolle der dynamschen Okkluson. M Ausnahme der Konakpunke snd weere Inerferenzen zwschen Resauraon und FGP unerwünsch. Abbldung 57 : Ferg konsruere Kaufläche. Abbldung 58 : Umsezung mels Wachsplo (n Zusammenarbe m FS 2, TUD, Professur für Produkonsauomaserung, Zerspan und Abragechnk) D ebewer ungderres aur a onener f ol g eanal ogder er nkap el Pr o o y p scheer pr obung zur Nuzung enes 3DD spl ay s,al sobez ügl chze auf wand( Messung)undderBewer ung der Qualä hnschlch Funkon und Äshek (mels Fragebogen). Ver gl e chderze messwer ebezügl chdervar abl e S r a eg e Bem Verglech der Sraegen zeg sch bezüglch der benögen Ze kene der anderen überlegen (Abbldung 59). Kener der Melwere von 67,8 mn (SD 11,74) für Sraege 1, 76,1 mn (SD 11,80) für Sraege 2 und 76,6 mn (SD 9,27) für Sraege 3 unerschede sch sgnfkan von den anderen. Ene analoge Aussage kann für de Unersuchung geroffen werden, ob ener der Anwender wenger Ze für de Konsrukon m ener der dre Sraegen benög (Anwender * Sraege). Es lassen sch kene sgnfkanen Unerschede bezüglch der Melwere fessellen: 72,2 mn (SD 3,49 Anw 1 S1),
Smulaon und Bewerung der nraoralen Dgalserung und funkonelles Kauflächendesgn Weerenwcklung ener ReverseEngneerngCAMProzeßkee für fesszende zahnärzlche Resauraonen (BR05334/02) 76,8 mn (SD 10,36 Anw 1 S2), 78,5 mn (SD 8,43 Anw 1 S3), 63,3 mn (SD 15,63 Anw 2 S1), 75,3 mn (SD 14,05 Anw 2 S2) und 75,0 mn (SD 10,51 Anw 2 S3). See 38 Abbldung 59 : Verglech der Zeen bezüglch der angewanden Sraege Ver gl e chderfunk onbezügl chdervar abl e S r a eg e Abbldung 60: Verglech der Funkon bezüglch der Sraegen Fürd eer r e ch epunk z ahlbez ügl ch Funk on er gabs che nm el wer für Sraege 1 en Melwer von 9,85 (SD 1,75), für Sraege 2 10,50 (SD 1,77) und für Sraege 3 10,75 (SD 1,27), de sch nch sgnfkan unerscheden (Abbldung 60).
Smulaon und Bewerung der nraoralen Dgalserung und funkonelles Kauflächendesgn Weerenwcklung ener ReverseEngneerngCAMProzeßkee für fesszende zahnärzlche Resauraonen (BR05334/02) See 39 Auch her läß sch bem Verglech der zwe Anwender n Bezug auf Sraegen und Funkon ken sgnfkaner Unersched fessellen. De Melwere beragen (n Punken) 10,88 (SD 1,89 Anw 1 S1), 12,13 (SD 0,41 Anw 1 S2), 11,54 (SD 0,53 Anw 1 S3), 8,83 (SD 0,83 Anw 2 S1), 8,88 (SD 0,65 Anw 2 S2) und 9,96 (SD 1,33 Anw 2 S3). Ver gl e chderäs he kbezügl chdervar abl e S r a eg e D em el wer genpunk z ahl enbez ügl ch Äs he k be r ugen für Sraege 1 12,29 (SD 1,45), für Sraege 2 11,25 (SD 1,201) und für Sraege 3 12,58 (SD 1,88), wobe auch her ene Glechhe der Melwere angenommen werden kann (Abbldung 61). Abbldung 61 : Verglech der Äshek bezüglch der Sraegen Bem Verglech der zwe Anwender n Bezug auf de Ergebnsse be der Äshek be Anwendung ener besmmen Sraege läß sch auch her ken sgnfkaner Unersched fessellen. De Melwere beragen (n Punken): 13,04 (SD 1,48 Anw 1 S1), 13,83 (SD 1,20 Anw 1 S2), 13,79 (SD 1,37 Anw 1 S3), 11,54 (SD 1,04 Anw 2 S1), 8,76 (SD 0,68 Anw 2 S2) und 11,38 (SD 1,54 Anw 2 S3).
Smulaon und Bewerung der nraoralen Dgalserung und funkonelles Kauflächendesgn Weerenwcklung ener ReverseEngneerngCAMProzeßkee für fesszende zahnärzlche Resauraonen (BR05334/02) See 40 3.6. Fergungsgereche Konsrukon Ersellung von 24 3DModellen mels Thermoje Zur vsuellen Bewerung der Bespelobjeke zu Zahngeomeren, welche m Arbespunk 3.3 vruell ersell wurden, wurden dese n Forschungsselle 2 mels des verfügbaren Rapd Prooypng Sysems Thermoje geferg. Abbldung 62 Konsrukon Prüfmodell Modfkaon der fergungsechnschen Konsrukon Um alle Enzelschre der erarbeeen Prozeßkee hnschlch hres Enflusses auf de zu errechende Präzson von Prüfkörpern bzw. zahnmedznschproheschen Resauraonen reproduzerbar analyseren zu können, solle en Prüfmodell, besehend aus enem vruellen (Abbldung 63) und enem denschen realen Modell (Abbldung 63), enwckel werden. Nach Analyse des am Ende des Vorgängerprojeks vorlegenden zweelgen Modells selle es sch heraus, daß de gefordere Genaugke von 5µm j ee nz el z ahnund 40µm f ür das Gesammodell noch nch engehalen wurde. De m folgenden beschrebenen Arbeen erfolgen n mehreren Schren n Kooperaon zwschen den Forschungssellen 1 und 2. Abbldung 63 : Vruelles Modell
Smulaon und Bewerung der nraoralen Dgalserung und funkonelles Kauflächendesgn Weerenwcklung ener ReverseEngneerngCAMProzeßkee für fesszende zahnärzlche Resauraonen (BR05334/02) See 41 Modellersellung Ausgangsbass war ene Slkonform (Fa. AmannGrrbach, Pforzhem), m deren Hlfe en Gpsmodell ersell wurde. Deses wurde n en Zeser II Modell überführ und n enen Arkulaor ARTEX (Fa. AmannGrrbach, Pforzhem) uner opmaler Okkluson melwerg enarkuler. De bem Zersägen aufgelösen Approxmalkonake wurden n Kronenwachs neu gesale. In enem zween Zeser II Sägeschnmodell aus Epoxydharz wurden de Zähne 14, 16 und 36 m ener Hohlkehle präparer, de Zähne 12, 21 und 23 wurden m ener Sufe präparer. De Zähne 15 und 22 wurden rader, um ene Brückensuaon zu erhalen. Dgalserung Für de dredmensonale Daenerfassung dene en mechansches Dgalsergerä (Trclone 90, Fa. Renshaw, Plezhausen). M der Auswahl enes Tasers m ener kugelförmgen Taserspze (Durchmesser 1 mm) solle ensprechend der Zelsezung schergesell werden, daß en vruelles Modell generer wrd, welches n hersellungsechnsch problemaschen Berechen (z.b. Fssuren) durch enen kugelförmgen Fräser Abbldung 64 : Reales Prüfmodell m Durchmesser 1 mm zu fergbar s. Leche Veränderungen n desen Berechen wurden bewuss hngenommen, da wchge Merkmale der Zahngeomere dadurch nch beenfluss wurden. En weerer Vorel des mechanschen Dgalserens beseh n der Möglchke, leche Unerschne (Max. ½ mm) zu erfassen, was bedeue, dass de Enzelzähne nch nur bs zu Ihrem Äquaor, sondern auch lech darüber/daruner regsrer werden können. Weerhn besand das Zel, möglchs glae Flächen zu ersellen, um Enflüsse der Rauhgke oder Srukurerung der Oberfläche auf de Ergebnsse nnerhalb der Prüfkee zu vermeden. Be der Nuzung enes mechanschen Dgalsergeräes ensehen naurgemäß kene Sreupunke oder Ausreßer, d.h. Bearbeungsschre we Flern und Gläen und de dam ensehenden Ungenaugkeen enfallen. Im ersen Schr wurden der zwee und dre Quadr anal sganz es( Ges am scan )er f aß( x yger). Im Anschluß daran wurde jeder Zahne nz el n( E nz el z ähne )d g al s er ( Rad al ger). De präpareren Zähne bzw. raderen Keferkämme des zween Sägeschnmodells wurden dgalser. STLFlächenmodell Aufgrund der aklen Dgalserung enhelen de Punkwolken kene Sreupunke oder Ausreßer. Daher konnen drek über den Punkdaen m Hlfe der Sofware Surfacer (Verson 10.6, SDRC Imageware, Neu Isenburg) Polygonneze approxmer werden. Zunächs wurde en Dreecksnez (STLFlächen) aus der Gesampunkwolke ersell. De Punkwolken der Enzelzähne wurden n das Gesamsmodell räumlch korrek engeordne. Danach wurden aus den Enzelpunkwolken ebenfalls STLFlächen ersell. Regsrerung Ober zu Unerkefer In Forschungsselle 1 wurden de Vesbulärflächen der n habueller Okkluson fxeren Kefer abgeform, wobe en egens dafür geferger Kunssoffräger und Regsrermaeral, das der mechanschen Dgalserung ausrechend Wdersand bee, zum Ensaz kam.
Smulaon und Bewerung der nraoralen Dgalserung und funkonelles Kauflächendesgn Weerenwcklung ener ReverseEngneerngCAMProzeßkee für fesszende zahnärzlche Resauraonen (BR05334/02) See 42 Deses Regsra wurde ebenfalls akl dgalser. De grupperen Zähne des II. Quadranen (Oberkefer) bzw. des III. Quadranen (Unerkefer) wurden n deses Regsra engeordne. De Okkluson muße anschleßend noch lech korrger werden, so daß glechmäßge Konakpunke zwschen den Ober und Unerkeferzähnen ensanden. Bearbeung Im nächsen Schr wurden de Approxmalkonake (zwschen zwe benachbaren Zähnen) korrger, evenuelle Löcher geschlossen, Ränder begradg und Falen gegläe. Danach wurden de Keferhälfen gespegel, so daß en kompleer Ober bzw. Unerkefer ensand. Im Anschluß daran wurden de ensprechenden Zähne durch beschlffene Zahnsümpfe bzw. Keferkämme ersez. Das ensandene CADModell wurde von FS 1 zur Fergung n Edelsahl an FS 2 übergeben. Zur prakschen Realserung des Prüfmodells werden her, abgelee aus der prakschen Realserung der Arbesgänge, folgende m Bldern unerseze Hnwese und Erläuerungen angefüg (Abbldungen 65 bs 70): Be zwe vorab gefergen kleneren Prüfmodellen zur Aufnahme von Brücken wurden mlere Abwechungen von 20,8 µm für das Fronzahnbrückenmodell und 14,0 µm für das Seenzahnbrückenmodell nach opscher Dgalserung und Verglech zum OrgnalCADModell analyser (Abbldungen 70 und 71). Abbldung 65 : Auf der Bass akler Dgalserdaen wurden de Oberflächen ranguler. Be der Verwendung enes Tasers vom Durchmesser d = 1 mm wurde auf de Oberflächendaen zurückgerechne. Abbldung 66 : Da be der Dgalserung de Approxmalkonake nch m erfaß wurden, mußen dese nachräglch nerakv engebrach werden. Das realser man durch ene lokale Verformung m Dreecksnez. In der Abbldung wrd das anhand des klenen grauen Bereches m Innenraum des Zahnes schbar.
Smulaon und Bewerung der nraoralen Dgalserung und funkonelles Kauflächendesgn Weerenwcklung ener ReverseEngneerngCAMProzeßkee für fesszende zahnärzlche Resauraonen (BR05334/02) See 43 Abbldung 67 : Bedng durch das akle Dgalseren (lmere Punkdche) snd de Daen am uneren Zahnrand zunächs sehr wellg. Deser Rand wrd danach nerakv harmonsch ausgeblde. Abbldung 68 : Nach der Vernezung der Daen snd de ScanBahnen noch deulch schbar. De Zahnflächen werden lokal gegläe. Abbldung 69 : Anhand der Trangulaonsdaen werden Splneflächenpaches generer. Dese Beschrebungsform wurde m den STLDaen verglchen. Abbldung 70 : De Hlfskonsrukonen wurden angefüg und de Konsrukon der Grundplaen hergesell. Bede Plaen wurden versfe.
Smulaon und Bewerung der nraoralen Dgalserung und funkonelles Kauflächendesgn Weerenwcklung ener ReverseEngneerngCAMProzeßkee für fesszende zahnärzlche Resauraonen (BR05334/02) See 44 Anmerkungen zu den Arbeen n Konsrukon und Fergung der Prüfmodelle Das fergungsgereche Desgn von Zahnformen zel zunächs darauf, dass de avseren Geomeren n enem CAD/CAMVerfahren auch echnsch hersellbar snd. Beabschg man, dass dese Geomeren durch CNCFräsen hergesell werden sollen, müssen auch alle Bereche durch das Werkzeug (her Fräser) er r e ch wer den können. Be r eal en anaomschen Zahngeomeren reen. d. R. efe Fssuren auf, de enerses medznsch nch begründe und andererses nch durch CNCFräsen hersellbar snd. Da be der Rekonsrukon n der Zahnprohek auf Bbloheksgeomeren zurückgegrffen wrd, wurden de unersuchen Geomeren an de snnvollen medznschen und fergungsechnschen Erfordernsse glechermaßen angepass. Dazu wurde en reales 3DModell dgalser, wobe de Dgalserung bewuss akl erfolge, um den Effek der fergungsechnschen Hersellbarke konkaver Verefungen scherzusellen, ungeache der Tasache, daß für ene nraorale Dgalserung des Resgebsses opsche Verfahren engesez werden. De Anwendung des aklen Verfahrens dene her aber nch der Erfassung des Resgebsses n Form ener nraoralen Dgalserung, se den ausschleßlch der Genererung medznsch akzeperer und fergungsechnsch hersellbarer Geomeren. Be der Schlchbearbeung wrd de Qualä der Oberfläche realser. Umfangreche praksche Arbeen be der Hersellung enes kompleen Oberkefer und Unerkeferprüfmodells aus Edelsahl belegen, dass de Fergungsze für de Schlchbearbeung 90%95% der gesamen Fergungsze beräg. Aus desem Grunde wurde der fergungsechnschen Opmerung der Schlchbearbeung besonderes Augenmerk gewdme. Oberflächenqualä n Form der Rllgke, Fräsbahnabsand, Fräserdurchmesser und Fergungsze sehen n enem funkonalen Zusammenhang. Für d e Schl ch bear be ung s nd Wer kz eugdur chmesser v on d=0. 3.d=2 mm gener el l ensezbar. Sehr klene Fräserdurchmesser, z.b. d=0.3 mm führen zu ener nahezu spegelnden Oberfläche be Bebehalung aller Oberflächendeals bem Schlchen, Abbldung 71: Abbldung 72: Analyse und Realserung des Modells ener Fronzahnbrücke Analyse und Realserung des Modells ener Seenzahnbrücke
Smulaon und Bewerung der nraoralen Dgalserung und funkonelles Kauflächendesgn Weerenwcklung ener ReverseEngneerngCAMProzeßkee für fesszende zahnärzlche Resauraonen (BR05334/02) See 45 benögen aber ene hohe Fergungsze. Hngegen führen große Fräserdurchmesser zu gerngen Fergungszeen, blden aber de Deals auf der Oberfläche nch gu ab. Der Kompromss: de m enem Fräserdurchmesser d=1 mm gefergen Zahngeomeren ensprachen den zahnmedznschen Vorsellungen hnschlch der Verrundung der Fssuren und der angesreben Oberflächenqualä ohne Rllgke. 3.7. Ermlung opmaler Frässraegen Be der Ermlung opmaler Frässraegen wurde uner anderem der Frage nachgegangen, welche Qualä von 3DScanndaen erforderlch s, um ene NCProgrammerung durchzuführen und qualav ausrechend gue Zahnsümpfe zu erhalen. Zu desem Zweck wurden Dgalserdaen von 8 unerschedlchen Scannern enes Referenzzahnsumpfes der NCProgrammerung und Fräsbearbeung zugeführ. De Dgalserdaen wurden jewels zu STLDaensäzen und Splneflächen durch de Polklnk für Zahnärzlche Prohek (Forschungsselle 1) aufberee. De 8 nerpoleren Flächen wurden zusammen m der jewelgen Berandungskurve am uneren Rand als IGESDae beregesell. De 7 ranguleren Oberflächen wurden als ASCIISTL beregesell. Zugehörge Berandungskurven legen als 7 IGESDaeen vor. De NCProgrammerung erfolge n Forschungsselle 2 m Gbcam und de Fräsbearbeung der Proben n Modellwerksoff auf ener MICROMAT HSC 4V m Andronc 2000 und nerner Werkzeugvermessung. Von jedem Daensaz wurden 5 Proben m denschen Parameern gefräs. De NCProgramme für das Schruppen, das Schlchen und das Umfangsfräsen wurden ersell. Folgende Parameer wurden verwende: Sysemoleranz 0.005 mm (s vorzugeben) Berechnungsoleranz 0.005 mm (zu sezen) kene Redukon der Pachzahl (n c h vorzunehmen) De Proben werden auf enem Sockel von 20 x 20 x 40 mm posoner und gefräs. Gefräs wrd m folgenden Parameern: Schruppen: Werkzeug: Schaffräser d = 4 mm Vollharmeall Vorschub: 2500 mm/mn Drehzahl: 8000 U/mn Fräsmodus: Ebenenschruppen Ebenenabsand: 1 mm Fräsbahnabsand: 1.6 mm (60% FräserÜberdeckung) Fräszyklus: Glechlauf Aufmaß: 0.5 mm Schlchen: Werkzeug: Radusfräser d = 2 mm Vollharmeall Vorschub: 2000 mm/mn Drehzahl: 9000 U/mn Fräsmodus: Tasfräsen spralförmg Fräsbahnabsand: 0.05 mm Aufmaß: 0 mm Umfangsfräsen: Werkzeug: Vorschub: Schaffräser d = 4 mm Vollharmeall 2500 mm/mn
Smulaon und Bewerung der nraoralen Dgalserung und funkonelles Kauflächendesgn Weerenwcklung ener ReverseEngneerngCAMProzeßkee für fesszende zahnärzlche Resauraonen (BR05334/02) Drehzahl: Fräsmodus: Aufmaß: See 46 8000 U/mn Konurfräsen 0 mm De Nullpunke der X und YAchsen solle sch be allen Telen n der Me des Quaders befnden. In der ZAchse 12 mm unerhalb der Oberfläche des Quaders (Rohelhöhe Z = 52 mm). Vorschub und Drehzahlen sollen nach Möglchke nch geänder werden, um daraus ensehende Fehler zu vermeden. Abbldung 73 : Problemlose NCProgrammerung, auch be Löchern n der Oberflächenbeschrebung be STLDaensäzen De Ergebnsse der NCProgrammerung snd n Tabelle 2 dargesell. Alle NCProgramme snd n desem Fall ohne Schwergkeen genererbar. Zahn Abmessungen X Y Z [mm] [mm] [mm] 9_Cerec2_Sl 7,001 5,678 8,014 10_Cerec3_Sl 7,145 5,753 7,725 BemerkungenOpk [MB] 6,885 5,604 7,261 12_Dgscan_Sl 7,133 6,155 7,728 13_ekon_Sl 7,154 5,921 8,412 14_Nanofocus_Sl 6,160 6,820 7,823 Löcher n der Fläche Bespel 1,2 x 0,8 mm Bld: 11_loch1.jpg Löcher n der Fläche 7,295 5,796 7,808 2,667 o.k. 2,705 o.k. 2,377 o.k. 4,822 o.k. 4,617 o.k. 3,136 o.k. 3,625 o.k. Randkurve zu groß 15_ODKM97_Sl Randkurve zu groß kene Löcher o.ä. schbar 11_CerecScan_Sl Größe NCGWTDae Programme Randkurve zu groß Löcher n der Fläche seh gu aus, nur am Rand klene "Fransen" Tabelle 2 : Ergebnsse der NCProgrammerung für STLDaensäze
Smulaon und Bewerung der nraoralen Dgalserung und funkonelles Kauflächendesgn Weerenwcklung ener ReverseEngneerngCAMProzeßkee für fesszende zahnärzlche Resauraonen (BR05334/02) Zahn Abmessungen X Y Z Größe GWTDae [mm] [mm] [mm] [MB] Ze für Trang. [h:mn] See 47 Erzeugung NCProgramme Lapop: nach 10Sd. Berechnung Tasfräsen abgebrochen 1_3Den_Splne 5,644 6,797 7,837 669,6 05:30 2_Cerec2_Splne 7,004 5,707 8,037 137,22 3_Cerec3_Splne 7,146 5,768 7,675 143,1 00:35 Berechnung Tasfräsen 45mn 4_CerecScan_Splne 6,992 5,619 7,525 289,93 01:30 Gesamze:?, nach 6 Sd. be Checkpah Comp.Rehm: Abbruch vom Sysem Bld Zahn1_Compuer_Rehm.jpg o.k. 5_Dgscan_Splne 7,145 6,160 7,678 86,55 00:20 o.k. 6_ETKON_Splne 7,152 5,932 8,379 362,18 4:30(al) 1:00(neu) Sysem berechnee nur unvollsändge Fräsbahn 7_Nanofocus_Splne 6,160 6,820 7,710 181,58 >1:00 <3:00 o.k. 5,770 8,037 51,526 00:20 o.k. 8_ODKM97 7,258 Tabelle 3 : Ergebnsse der NCProgrammerung für Splnedaensäze Abbldung 74 : Unvollsändg generere Fräsbahnen be 1_3Den_Splne Sark rauschende Dgalserdaen, auf deren Bass Splneflächen generer werden, snd für ene prakkable NCProgrammerung ungeegne. We aus Tabelle 3 erschlch s, snd de erforderlchen Berechnungszeen für de NCProgrammerung snd nch akzepabel. In weerführenden Unersuchungen s zu prüfen, ob her de Segmenerung der Oberfläche ene befredgende Lösung versprch. De gefräsen Probesümpfe wurden der Forschungsselle 1 (Polklnk für Zahnärzlche Prohek) zur erneuen Dgalserung und zur anschleßenden Bewerung der Meßdaen übergeben. De ermelen Abwechungen können dann Aufschluß über Qualä von NCProgrammerung und Fräsbearbeung geben.
Smulaon und Bewerung der nraoralen Dgalserung und funkonelles Kauflächendesgn Weerenwcklung ener ReverseEngneerngCAMProzeßkee für fesszende zahnärzlche Resauraonen (BR05334/02) See 48 De angewendeen Schnwere für den Vorschub und de Schngeschwndgke besmmen wesenlch de Effekvä der CNCBearbeung. Dese Were snd n erser Lne von den Werksoffegenschafen abhängg. De Zusammenhänge zwschen anzuwendenden effekven Schnweren und engesezen Werksoffen müssen auch heue noch über expermenelle Unersuchungen ermel werden. De n der zahnärzlchen Prohek angewendeen CAD/CAMMaeralen übersrechen ene sehr bree Palee. Deshalb muß be den weeren Unersuchungen ene Konzenraon auf de verbreesen und akuellsen (de Subsuon durch neue bzw. verändere Maeralen schree gegenwärg schnell voran) erfolgen. Klenes Prüfmodell für Fronzahn und Seenzahn n Edelsahl Abbldung 75 a) CAD Modell enes FronzahnPrüfmodell, Seenansch und Draufsch Abbldung 75 b) CADModell enes SeenzahnPrüfmodells Seenansch und Draufsch Im Rahmen des Vorhabens wurden weerhn klene Prüfmodelle (Abbldung 75) aufwendg n Edelsahl geferg, um hochpräzse und robuse Ealonzähne für den Verglech verschedener Meßverfahren zur Verfügung zu sellen (Sehe auch Kapel 3.6.). De NCProgrammerung erfolge wederum m Gbcam. De Fräsbearbeung wurde n 4 Arbesschre unerel (Sehe Tabelle 3). De Fergung erfolge auf ener Fräsmaschne vom Typ Mkroma HSC 4V m Andronc 2000. Zur Spannung der Schlchwerkzeuge wurden Hydrodehnspannfuer verwende. De Bearbeungsdauer für de Schlchbearbeung berug pro Prüfmodell 4:15 Sunden. Be Verwendung von Schrumpfspannechnk snd höhere Drehzahlen und dam kürzere Bearbeungszeen realserbar. De Produkvä der Bearbeung häng neben den engesezen Werkzeugen glechermaßen von den Werkzeugspannmeln, der Sefgke der Maschne und der Seuerungsechnk ab.
Smulaon und Bewerung der nraoralen Dgalserung und funkonelles Kauflächendesgn Weerenwcklung ener ReverseEngneerngCAMProzeßkee für fesszende zahnärzlche Resauraonen (BR05334/02) See 49 Unersuchungen zur Maschnenauswahl für ene Ensazenschedung n der Denalndusre belegen, daß be sons glechen Bedngungen (Werkzeug, Frässraege, Werkzeugspannung) de Sefgke der Maschne und de Lesungsfähgke der CNCSeuerung enen Enfluß haben [E11]. 1 Vorschruppen Werkzeug Sraege Schaffräser Drehzahl: 7600 D=4 mm Vorschub 760 Ausräumen äqudsan Ebenenwese verbnden Fräsbahnabsand 3.0 mm Aufmaß = 0.3 mm 2 Vorschlchen Torusfräser Drehzahl : 13600 D=2.0 mm Vorschub: 245 Eckenradus 0.3 Glechlauf, Verbnden pro Berech Aufmaß = 0 3 Vorschlchen Torusfräser Drehzahl : 13600 D=2.0 mm Vorschub: 245 Eckenradus Glechlauf, Verbnden pro Berech Aufmaß = 0.1 4 Schlchen Kugelfräser Drehzahl : 27100 D=1.0 mm Arbesvorschub : 1355 Glechlauf verbnden pro Berech Tabelle 3 : 4 Arbesschre der Fräsbearbeung m Parameern Weere Angaben zum Kapel opmaler Frässraegen: Zur Fergung enes unversellen Ober und Unerkeferprüfmodells n Edelsahl, das beres m Vorläufervorhaben erarbee wurde, wurden beres umfangreche Fräsversuche erforderlch. Dabe wurden Werkzeuge unerschedlcher Durchmesser und Herseller verwende und geese. De Werkzeuge der Fa. Sandvk Coroman erwesen sch dabe
Smulaon und Bewerung der nraoralen Dgalserung und funkonelles Kauflächendesgn Weerenwcklung ener ReverseEngneerngCAMProzeßkee für fesszende zahnärzlche Resauraonen (BR05334/02) See 50 hnschlch der erzelbaren Sandze als am besen geegne. Weere Werkzeuge der Fa. FETTE und Ingersoll wurden geese. Be der Varaon des Fräsregmes wurde nsbesondere de Schlchbearbeung beache, da dese über 90% der Fräsze ausmach.. Be der Bewerung der Oberflächenqualä der Kaufläche der Zähne ha sch gezeg, dass herbe m Spralfräsen m konsanem Fräsbahnabsand zu fräsen s. In Zahnberechen m selem Anseg hngegen das Höhenlnenfräsen m konsaner Schnefenzusellung ene bessere Oberflächenqualä lefer (Abbldung 76). En konurangepasses Fräsregme s be den angewendeen Sofwarelösungen GbCAD&CAM und Tebs nch realser. Berech für Spralfräsen Berech für Höhenlnenfräsen Abbldung 76: Zahnbereche m zugeordneem Fräsregme für de Schlchbearbeung Für das Prüfmodell wurde das Haupaugenmerk auf de glae und rllenlose Oberfläche geleg. Dafür wurden gernge Fräsbahnabsände und klene Fräserdurchmesser von d=1mm verwende. Sowohl be den parellen als auch be dem gesamen Prüfmodell ergaben sch enorme Fergungszeen, de haupsächlch auf de für de Prüfmodelle gefordere nahezu spegelnde Oberflächenqualä zurückzuführen snd. Für de 3gledrge Außenform der Brücke, das en parelles Prüfmodell darsell: 4:14 h. Durchschnlch wurde für de Fräsbeabeung n Edelsahl ncl. Innenform ene Fräsze von 3 h (=4.5 h/3 *2) benög. Dabe erhäl man ene nahezu spegelnde Oberfläche. Faz: De durchgeführen Unersuchungen zu den Schnweren auf der verfügbaren und genuzen HSCMaschne der Mkroma HSC 4V m Andronc 2000 sellen Sarwere dar; dese snd nur bedng auf andere Maschnen überragbar. Insbesondere s de Drehzahl der angewendeen verfügbaren Maschne auf 20.000 U/mn begrenz. Weerenwckele HSCPäzsonsfräsmaschnen (z.b. von Hermle, Röders, Makno, OPSIngersoll) verfügen über Enddrehzahlen von bs zu 60.000 U/mn. Des wrd durch ene spezelle Gesalung der Lagerung der HSCSpndel errech. En weerer lmerender Fakor für das Vorhaben begründee sch n der verwendeen Spannechnk. Verfügbar m Laborverbund snd ausschleßlch Hydrodehnspannfuer. Gerade be der Schlchbearbeung uner Verwendung von Fräsern klener Durchmesser snd Werkzeugaufnahmen m Schrumpfspannechnk zwngend enzusezen um den Rundlauf der Werkzeuge und dam de Oberflächengüe zu gewährlesen. Ers dann können de Drehzahlgrenzen der Maschne n Verbndung m glaen Oberflächen ausgerez werden. Beache man, dass de Schlchbearbeung 90 95% der gesamen Bearbeungsze ausmach, wrd deulch, dass be Verwendung von neuen HSCMaschnen, de dem heugen Sand der Technk repräseneren, de m Vorhaben erzelen Fräszeen drassch gesenk werden können. Be der Verwendung von Schrumpfspannechnk für klene Werkzeuge n Verbndung m neuerer lesungsfähger Maschnenechnk m HSCSpndel snd auf jeden Fall enorme Produkvässegerungen möglch. Dese Erkennns ha sch m Zeraum der Projekbearbeung manfeser.
Smulaon und Bewerung der nraoralen Dgalserung und funkonelles Kauflächendesgn Weerenwcklung ener ReverseEngneerngCAMProzeßkee für fesszende zahnärzlche Resauraonen (BR05334/02) See 51 Im Forschungsanrag war formuler, dass Werksoff, Frässraege, Werkzugdurchmesser, Fräsprozessparameer, Bearbeungsknemak zu vareren snd. Abbldung 77: Prüfmodell aus Edelsahl benhale alle üblchen Indkaonen und Zahnformen Alle Parameer wurden n der Projeklaufze varer, um de komplzeren unerschedlchen Geomeren der Zahnoberflächen zu realseren und anhand des Prüfmodells n Edelsahl zu erproben. Als Werksoffe wurden Ureol als wecher gu spanbarer Werksoff und Edelsahl als harer Werksoff erprob. Problembehafe war de Passfähgke der moneren Telplaen des Ober und Unerkefers, de n der fehlerhafen Logsk der Daenübergabe begründe war.
Smulaon und Bewerung der nraoralen Dgalserung und funkonelles Kauflächendesgn Weerenwcklung ener ReverseEngneerngCAMProzeßkee für fesszende zahnärzlche Resauraonen (BR05334/02) See 52 3.8. Erweerung und Erprobung der Schnsellen für ene zenrale Fergung zahnärzlcher Resauraonen Im Fall der zenralseren Fergung von Zahnersaz bzw. Prohek ensehen neue Anforderungen an Nuzer und echnologsche Schnsellen, de Konsequenzen, begnnend von der Gesalung der Arbesabläufe m Labor und auf der Fergungssee (z.b. Fräszenren) bs hn zu graphschen Deals n den Nuzerprogrammen zegen. Von besonderer Bedeuung s de Vermedung von nachräglchen Änderungen an den beaufragen Modellen, de aus echnologschen Gründen erforderlch werden, jedoch an sch ener Rückkopplung auf den Absender der Daen (Denallabor) bedürfen. Solche Änderungen können be nchopmaler Gesalung anhand von Wdersprüchen zwschen geforderer Fergungsgenaugke und den vorhandenen Werkzeugen, z.b. geomersche Modellausprägung und Fräserradus, aufreen. De be der beaufragenden See ensehenden Modellvorlagen müssen duch fergungsbezogene Modellanalysen bewere und ggf. noch vor Or m Labor mels auomaserer Werkzeuge modfzer werden. De Problemak der Schnsellen wurde n der Forschungsselle 3 uner zwe Aspeken unersuch und bearbee. Graphsche Nuzerschnsellen Zum Enen sand de Opmerung der dreken Nuzerschnselle, d.h. der Möglchkeen ener enfachen, aber zelführenden und von den Nuzern aus der Zahnmedzn / Zahnechnk akzeperen Bedenung von Scan, Modellerungs und Bearbeungsfunkonen m Vordergrund. Der von kommerzellen, aber nch spezalseren 3DSofwaresysemen, we se m Rahmen des Projekes für wssenschaflche Unersuchungen genuz wurden ([3] [4] [5]) geboene Lesungs und Funkonsumfang wrd n deser Form nur n Ausnahmefällen n der äglchen Praxs genuz werden, da zu sener effekven Bedenung Spezalkennnsse erforderlch und de umfangrechen Funkonen nch auf den Bedarf der Zahnmedzn zugeschnen snd. Für de Gesalung und Opmerung der graphschen Nuzerschnselle s en sändger und funkonenbezogener Rücklauf zur Akzepanz und zu Änderungswünschen der Anwender erforderlch, der m Rahmen ener wssenschaflchen Arbe nur schwer realserbar s. Durch de enge Kooperaon von Forschungsselle 3 m enem der führenden Anbeer von Scanechnk, Sofware und Fergungslesungen für Denallabore (ekonag, Gräfelfng) konne deser Mangel ausgeglchen werden. Abbldung 78: Spezalsere funkonale Bedenelemene für Aufragsersellung und Spezalfunkonen Im Rahmen der Arbeen wurden nsbesondere spezelle graphsche Inerakonswerkzeuge, Darsellungsoponen und funkonelle Unerglederungen sowe de Gesalung von Arbesabläufen be spezellen Bearbeungsvorgängen (Inlayersellung, Flächenmodfkaon, Hnerschnsdeekon und enfernung, Brückenkonsrukon, KonnekorEdng und andere) unersuch und opmer (Abbldungen 78 und 79). Enzelne Ergebnsse zu desem Arbesschwerpunk snd beres n den bs herher dargesellen dargesellen Arbespakeen m enhalen (Sehe Kapel 3.4. und 3.5.)
Smulaon und Bewerung der nraoralen Dgalserung und funkonelles Kauflächendesgn Weerenwcklung ener ReverseEngneerngCAMProzeßkee für fesszende zahnärzlche Resauraonen (BR05334/02) See 53 Abbldung 79 : Bespele für problemangepaße graphsche Sofwarefunkonalä: lnks: Inerakonswerkzeuge für Plazerung und Modfkaon von Ponks und Konnekoren, Me: Analyse und Anzege von Hnerschnen, rechs: ederbare Frkonskurven für schnelle Modellerung von Prmärkronen (an Polygonnezen) Schnselle zur Fergung De m Labor bzw. der Praxs dgalseren und aufbereeen Daen (bs hn zu komplexen 3DModellen für Käppchen, Brückenkonsrukonen, Inlays oder Abumens) können m den heugen echnschen Meln drek n dgaler Form z.b. per Inerne / FTP an zenrale Denal/Fräslabors versende werden. An de Selle des physschen Modells r som en dgaler Daensaz. Neben geomerschen Daen zum beaufragen Objek und ggf. auch des konkreen Kefers können für de Aufragsabwcklung und Fergung weere, we z.b. Werksoffbezechnung, kommerzelle Daen und Aufragsspezfkaonen, anonymsere Paenendaen, dgale Abbldung 80 : Werkzeuge zur graphsch unersüzen Produkonsvorbereung. Genererung von echnologsch bedngen Hlfsflächen (z.b. Äquaorflächen für Fräsbearbeung), räumlche Plazerung m Rohlng anhand echnologscher Anforderungen und uner dem Geschspunk der Maeralausnuzung), Genererung und Plazerung von Segen.
Smulaon und Bewerung der nraoralen Dgalserung und funkonelles Kauflächendesgn Weerenwcklung ener ReverseEngneerngCAMProzeßkee für fesszende zahnärzlche Resauraonen (BR05334/02) See 54 Foos usw. erforderlch werden. Ebenso s de Verwalung und Archverung der Aufräge auf beden Seen erforderlch. Auf der See der zenralsere Fergung s darüber hnaus en erheblcher Aufwand an produkonsvorbereender Arbe zu realseren, der für de geforderen kurzen Produkonsund Leferzeen ebenfalls opmer und auomaser werden muß. Dese Arbeen umfassen neben dreken Produkonsprozessen (z.b. Fräsbahngenererung, Kapel 3.7.) auch zusäzlche Opmerungsaufgaben we de Plazerung und Idenfkaon der Enzelaufräge nnerhalb der zur Verfügung sehenden Rohlnge (m hren Maeralspezfka), de Berückschgung von maeralspezfschen Schwndungsfakoren (Fräsen ungesnerer Maeralen m nachfolgendem Brennen und Nachbearbeung) und anderes. De genannen Probleme wurden n der Forschungsselle 3 zusammen m dem Praxsparner ekon AG prooypsch konzper und umgesez (Bespele sehe Abbldung 80). Dabe wurde ensprechend dem Konzep der ekonag ene verzögerungsfree bdrekonalen Kommunkaon (der Ferger kann be Nowendgke aufreende Probleme m Sysem des Aufraggebers über Inernezugang analyseren) realser. 3.9. Dokumenaon Neben der Dokumenaon der Versuche und Versuchsergebnsse werden de Projekergebnsse, zusammen m ener Übersch über akuelle CAD/CAMSyseme, sändg akualser m Inerne uner www.compuerzaehne.de veröffenlch. Am 13.12.2004 fand en Treffen aller Projekparner uner Enbezehung der Mgleder des projekbegleenden Ausschusses sa. De abschleßende Szung fand am 21.02.2006 fand sa. Vorlegende Telergebnsse der Forschungsarbeen wurden beres m Verlauf der Arbeen bzw. der Projeklaufze veröffenlch und dem Fachpublkum sowohl auf Seen der Zahnmedzn / Denalechnk als auch der 3DDaenverarbeung und Informak zugänglch gemach. Als Forum dafür wurde u.a. der Workshop 3DNordOs (Anwendungsbezogener Workshop zur Erfassung, Verarbeung, Modellerung und Auswerung von 3DDaen) n Forschungsselle 3 genuz [E2], [E7], [E12]. Folgende Veröffenlchungen von Projekbearbeern wurden bslang realser: [E1] Heyder S. CAD als Werkzeug zur Konsrukon von Zahnersaz Inerakve Funkonelle Kauflächengesalung unersüz durch 3D Vsualserung. Hausarbe m Rahmen der Ersen Saasprüfung für das Lehram an berufsbldenden Schulen, Unversä Osnabrück. [E2] Quaas S, Loos R, Sporbeck H, Luhard RG. Welchen Enfluss ha de Maerung von Freformflächen durch Puderapplkaon auf de Genaugke opscher Dgalserungen. In Tagungsband zum 7. Anwendungsbezogenen Workshop zur Erfassung, Verarbeung, Modellerung und Auswerung von 3DDaen der 3DNordOs, See 1317. [E3] Luhard RG, Rudolph H, Brck EM, Quaas S. CAD/CAMTechnologe 2003: Werksoffe und deren Bearbeungen m Fokus der Enwcklung. ZAHNARZT & PRAXIS nernaonal 2004; 7: 1416. [E4] Quaas S, Loos R, Sporbeck, Luhard RG. Analyse des Enflusses der Puderapplkaon auf de Genaugke opscher Dgalserungen. Dsch Zahnärzl Z 2005; 60: 9699. [E5] Quaas S, Rudolph H, Luhard R. Quo vads CAD/CAM? Denalzeung 2004; 5: 3840.
Smulaon und Bewerung der nraoralen Dgalserung und funkonelles Kauflächendesgn Weerenwcklung ener ReverseEngneerngCAMProzeßkee für fesszende zahnärzlche Resauraonen (BR05334/02) See 55 [E6] Rudolph H, Schöne C, Luhard RG. Enfluss der Dgalserung auf de errechbare Präzson CAD/CAMgeferger zahnmedznscher Resauraonen. Dsch Zahnärzl Z 2004; 59: 7377. [E7] Weber A, Heyder S, Quaas S, Rudolph H,. Luhard RG. Compuergesüzes Desgn (CAD) von proheschen Resauraonen uner Zuhlfenahme enes 3DDsplays Verglech konvenonelles versus 3DDsplay. In Tagungsband zum 8. Anwendungsbezogenen Workshop zur Erfassung, Verarbeung, Modellerung und Auswerung von 3DDaen der 3DNordOs, See 6774. [E8] Quaas S, Weber A, Rudolph H, Luhard RG. Influence of Dgzng and surfacng on he Precson of Machnemade Duplcae Teeh. (Enfluss der Dgalserung und Flächenrückführung auf de Genaugke geferger Duplkasümpfe). In J Comp Den 2006; 9: 4548. [E9] Rudolph H, Heke T, Sandkuhl O, Luhard RG. Developmen of a Sudy Model Consderng Clncal Parameer for Maeral Tesng of Denal Resoraons. (Enwcklung enes Prüfmodells für Resauraonen uner Berückschgung klnscher Parameer). In J Comp Den 2006; 9: 4144. [E10] Luhard RG, Heyder S, Weber A, Quaas S, Rudolph H. Ineracve Desgn of Occlusal Surfaces: 2D vs 3D Dsplay. (Inerakve Modellerung von Kauflächen: Konvenoneller Monor versus 3DDsplay). In J Compu Den 2006; 9: 3740. [E11] Schöne, C., Selzer, R., Schreber, S.: 3DDgsng and Reverse Engneerng, Aspecs of Producon Engneerng n denal ndusry, Inernaonal PACEForum Dgal Manufacurng, TU Darmsad, 7.9. 12. 2005, Darmsad [E12] Semmer, K.: CAD/CAM n der denalechnk: 3DScannng, Algorhmen und SofwareErgonome, Tagungsband 3DNordOs 2003, 6. Anwendungsbezogener Workshop zur Erfassung, Verarbeung, Modellerung und Auswerung von 3DDaen, GFaI Berln, 12/2003, ISBN: 3980921204 We er ear kelf ürd e z m unddas den al l abor sow epr omo onenz urr epr äsen a v en Umfrage und zur nraoralen Dgalserung m nernaonalen Publkaonen snd zur Publkaon angenommen worden. Promoonen zur repräsenaven Umfrage und zur nraoralen Dgalserung m nernaonalen Publkaonen snd n Vorbereung. Anhang 2 Fragebogen (je en Exemplar für Zahnärze und Zahnechnker)