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Simultan-Fräsen Traditionelle Feingussteile spanend fertigen

| Autor / Redakteur: Gabriele Urhahn / Mag. Victoria Sonnenberg

Zahntechnik verlangt eine Kunstfertigkeit und wird zumeist manuell ausgeübt. Dennoch wagte sich ein Unternehmen an den Einsatz einer Fünfachs-Simultan-Fräsmaschine, ohne Zerspanungstechniker im Haus. Der Output bestätigt die Entscheidung.

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Die Mikron HSM 200U LP bei der Fünfachs-Simultanbearbeitung von Zahnprothesen. Diese werden präzise mit guten Oberflächen in einer hohen Bearbeitungsgeschwindigkeit hergestellt.
Die Mikron HSM 200U LP bei der Fünfachs-Simultanbearbeitung von Zahnprothesen. Diese werden präzise mit guten Oberflächen in einer hohen Bearbeitungsgeschwindigkeit hergestellt.
(Bild: GF Machining)

Die Fip Zahnkunst GmbH stellt Zahnersatz in vielen Variationen her. Das Angebot reicht von Kronen, Brücken und Veneers bis zu herausnehmbaren Prothesen. Des Weiteren setzt FIP einen großen Schwerpunkt auf nahezu alles, was man auf Implantaten verschraubt. Gegründet im Jahr 2010 hat das Dentallabor heute 15 Mitarbeiter und einen Kundenstamm von 27 Zahnärzten und Laboren. Im Anbau steht eine sonst eher in der Industrie anzufindende Fünfachs-Simultan-Fräsmaschine Mikron HSM 200U LP von GF Machining Solutions.

Gründer Tobias Fip, Zahntechnikmeister, Betriebswirt und CNC Techniker, erklärt dazu: „Viele Dentallabore setzen auf zusätzliches Personal, um ihren Output zu erhöhen. Im Gegensatz dazu habe ich auf den Einsatz modernster Technologie gesetzt, genauer gesagt auf die Kombination von 3D Scannern, CAD-Konstruktion, CAM-Programmierung und präzisem Fünf-Achs-Simultanfräsen. Heute generieren wir mit acht Zahntechnikern den gleichen Output wie Firmen mit einem Vielfachen an Mitarbeitern. Die bis zu zehnmal höhere Produktivität verdanken wir unseren optimierten Prozessen und der Mikron HSM 200U LP von GF Machining Solutions.

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Zahnersatz ist Handwerk auf hohem Niveau

Um die Vorteile der Mikron HSM 200U LP zu verstehen, muss man wissen, wie Zahnersatz mit herkömmlichen Methoden hergestellt werden. „Im Grunde genommen ist Zahnersatz heute Handwerkskunst auf höchstem Niveau, näher an der Kunst als an der Industrieproduktion”, sagt Fip. Als Referenz dient ein Gipsmodell. Selbst komplexe Passungen und 3D-Geometrien mit extrem hohen Präzisionsanspruch fertigt man manuell. „Bei der Gründung der FIP Zahnkunst GmbH habe ich daraufgesetzt, dass präzise Fünfachs-Simultanfräsmaschinen wie die Mikron HSM 200U LP das präziser, zuverlässiger und wirtschaftlicher können. Das hieß eine Step-Tec-Spindel statt einem Handschleifgerät, fünf digital gesteuerte Achsen statt einer Hand und ein CAM-Programm statt einem Gips- oder Einbettmassemodell.“

Konstruieren entfällt nicht

Der künstlerische Aspekt wurde dabei nicht vernachlässigt: Konstruieren muss man den Zahnersatz immer noch selbst. Als erstes wird der Gipsabdruck des Patientenkiefers 3D-gescannt oder ein Intraoralscan direkt aus der Zahnarztpraxis als Grundlage genommen. Anhand des digitalen Modells wird mit einem CAD-Programm der Zahnersatz konstruiert, der im Anschluss auf der Mikron HSM 200U LP gefräst wird. „Es ist einfach genial, dass das gefräste Bauteil exakt auf den Abdruck passt, ganz ohne Einpassen. Wir reden hier von teilweise sechsfachen Doppelpassungen, die einfach ineinander gleiten“, so Fip weiter.

„Ebenso beeindruckend ist, dass von Anfang an die Oberflächen nahezu perfekt sind. Menschen reagieren überaus empfindlich, wenn die Prothese sich rau anfühlt. Die Teile aus der Mikron HSM 200U LP kommen glatt aus der Maschine. Ich poliere sie dann in wenigen Minuten auf Spiegelglanz und schon stehen sie für den Patienten bereit. Selbst komplexe Prothesen sind so nach drei Stunden Fräszeit fertig. Mit diesem Prozess bekommen unsere Kunden bessere Produkte als je zuvor, wir fertigen deutlich wirtschaftlicher und nahezu mannlos.”

Insbesondere bei Implantatanschlüssen und Passungsgeometrien wie Teleskopprothesen soll die Mikron HSM 200U LP ihre Eignung unter Beweis stellen. Die verwendet man, wenn noch gesunde Zähne zur Verankerung vorhanden sind. Ein Bügel spannt am Gaumen oder Zungenboden entlang von den Backenzähnen einer Kieferseite zur anderen. Er dient als Versteifung und leitet gleichzeitig Kaukräfte ab. Traditionell fertigt man das tragende Gerüst mit Befestigungsklammern und Bügel im Feingussverfahren.

Feinguss als aufwendiges Fertigungsverfahren

Das Fertigungsverfahren Feinguss ist jedoch sehr aufwendig. Zunächst erstellt ein Zahntechniker anhand der Gipsabdrücke ein Einbettmassemodell der Prothese. Auf dem Einbettmassemodell wird händisch in Wachs Tropfen für Tropfen modelliert und das fertige Wachsteil anschließend wieder in Einbettmasse überbettet. Nach dem Aushärten der Einbettmasse wird das Wachs herausgeschmolzen und flüssiges Metall eingegossen, aus welchem nach Abkühlung die Prothese entsteht. Es folgen zeitaufwendiges Entfernen der Masse, reinigen und viel Nacharbeit. Im Falle von Fehlern beginnt der Prozess von vorne. Da schon ein ungenau gearbeiteter Bügel zu Verletzungen in der Mundhöhle führen kann, ist äußerste Präzision gefragt.

Fip ist heute in der Lage, mit der Mikron HSM 200U LP und dem für den Dentalbereich konzipierten offenen CAM-System Hyperdent genau diese komplexen Geometrien komplett präzise zu fräsen. Der aufwendige Feingussprozess entfällt.

Jens Vogel, Anwendungsspezialist bei GF Machining Solutions, unterstützt Kunden dabei, ihre neuen GF Maschinen in Betrieb zu nehmen. „Zahnersatz ist reine Fünfachsbearbeitung”, sagt er. „Da gibt es keinen einzigen rechten Winkel, dafür Wandstärken von deutlich unter einem Millimeter und dünne Klammern. Das ist Fräsen auf höchstem Niveau.”

Auf externe Hilfe angewiesen

„Natürlich hatte ich schon Erfahrung, wie man mit CNC-Maschinen umgeht, aber die Mikron HSM 200U LP war meine erste Industriemaschine“, erzählt Fip. „Da wir keinen Zerspanungsmechaniker im Haus haben, war ich auf externe Hilfe angewiesen und die habe ich von GF in vollem Umfang bekommen. Durch ihre sehr kompakte und leichte Bauweise eignet sich die Mikron HSM 200U LP auch für Aufstellorte außerhalb von klassischen Industriehallen.

„Die Fertigungseinschränkungen und mangelnde Präzision von Dentalmaschinen gaben seinerzeit den Ausschlag, uns überhaupt mit dem Kauf einer Industriemaschine zu beschäftigen”, erinnert sich Fip. Eine große Teleskopprothese aus einem Stück aus einem großen Metallbock fräsen, und das auch noch auf Präzision, war nicht machbar für die Dentalmaschinen. Auf der Mikron HSM 200U LP kann man das problemlos herstellen. Auf einen so genannten Blank passen eine Vielzahl von Kronen und Kronenbrücken und auch bis zu zwei ganze Kiefer bei Teleskopprothesen. Das multipliziert sich dann noch mit unserem 14-Fach-Palettenwechsler. So können die Programme vorbereitet und die Anlage im 24/7 Modus komplett genutzt werden. Überhaupt ist die serienartige Fertigungsweise ein Vorteil der Industriemaschinen. Fip Zahnkunst setzt das System 3R-Nullpunktspannsystem GPS 120 von GF Machining Solutions für die Automation ein. Werkstücke werden damit wiederholgenau und sicher vollautomatisch eingespannt. Vergleichbare Systeme gibt es bei klassischen Dentalmaschinen eher selten.

„Bei modernen Werkzeugmaschinen geht es vorrangig um die Prozesssicherheit und -optimierung” erklärt Jens Vogel. „Werkstücke müssen präzise, mit sehr guten Oberflächen und in einer hohen Bearbeitungsgeschwindigkeit wirtschaftlich hergestellt werden können. Außerdem sollte der Werkzeugverschleiß möglichst gering sein, ansonsten wirkt sich das negativ auf den Maschinenstundensatz aus. Dentallaboren bieten wir mit der Mikron HSM 200U LP eine hochpräzise, zuverlässige und sehr effiziente Lösung an.”

Eine zweite Mikron in Planung

Für die bereits geplante Expansion wird man demnächst in ein neues, voll klimatisiertes Firmengebäude mit eigenständiger Energieversorgung ziehen. Dafür ist auch eine Automationslösung von GF vorgesehen: Eine zweite Mikron HSM 200U LP, ein Palettenmagazin und eine Messmaschine, verbunden mit einem sechsachsigen Robotersystem von System 3R und zentral gesteuert über den Work Shop Manager von System 3R. Damit kann Fip die Maschinenlaufzeit noch weiter erhöhen.

„Natürlich erhoffen wir uns davon auch eine noch größere Effizienzsteigerung,” meint Fip. „Aber vor allem wollen wir hochwertigere Medizinprodukte fertigen, denn der Patient steht im Vordergrund. Maschinen wie die Mikron HSM 200U LP machen das möglich.”

* Gabriele Urhahn ist Leiterin Marketing/Kommunikation bei GF Machining Solutions GmbH in 73614 Schorndorf, Tel. (0 71 81) 92 63 00, gabriele.urhahn@georgfischer.com

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