制作牙科基托半成品的方法与流程

本发明涉及制作牙科基托半成品的方法和制作义齿基托的方法。

本发明还涉及用于实现牙科基托半成品制作方法或义齿基托制作方法的计算机控制的装置以及用这种方法制作的基托半成品和义齿基托。

因此，本发明涉及制造批量预制的半成品以制作个性化义齿基托供继续加工以获得部分塑料假牙(半口义齿)和完整塑料假牙(全口义齿)，它们通过CAM方法(CAM-计算机辅助制造)由机器制造。个性化义齿基托也可被用作由蜡制造的加工模型，借助该加工模型来执行在患者处的精修且该加工模型作为用于制造部分塑料假牙(半口义齿)或完整塑料假牙(全口义齿)的基础。在此，基托半成品以及义齿基托和义齿在计算机辅助下通过CAD方法(CAD-计算机辅助设计)来构建。

背景技术：

常用方法是义齿模拟制作。即，为了制造义齿基托，当前大多采用模拟方法，在这里首先取患者无齿颌骨的模子。由该模子制造一个用牙肉色塑料浇注的模具。在塑料硬化后，塑料被再加工以获得期望形状。接着，装入单独制作的义齿。

为了制作义齿，依靠蜡人工单独制成牙齿。蜡假体在下一步骤中被嵌入装有石膏的小玻璃管中，以便随后在石膏硬化后用热水洗出蜡基体并提供用于假体塑料的空腔。此时，义齿留在石膏中。相应塑料被注入空腔内且人们在塑料优化后获得义齿。

在批量预制牙齿的安装时，由牙科技师和或许牙医使所述牙齿匹配患者的各自口腔状况且对其打磨。

这种方法由WO 91/07141A1公开，在这里，在此方法中，依据由塑料块构成的模子铣制出义齿基托。已存在第一种方法，例如如DE 10 2009 056 752 A1或WO 2013 124 452 A1所公开的方法，在这里，数字建立半口义齿或全口义齿并且通过CAD-CAM方法来制造。另外，用CAD-CAM方法制造义齿的优化方法由EP 1 444 965 A2公开。由WO 2013 068 124 A2公开具有预制义齿的铣削块。此时不利的是，义齿由与基托相同的材料构成且在受损时须换掉全副义齿，且安装好的义齿只能很费力地适应患者要求(如关于牙颜色或咬合和齿位)。另一个缺点在于基托和义齿(或义齿冠)具有不同要求但由相同材料制成。因此，牙齿应优先咀嚼且同时保持不受损。而基托应将出现的力分散到黏膜上。这可能在只采用一种材料时造成问题。为了保持铣削坯块可被用于尽量多的各种形式的义齿，它必须大，因而在大多数情况下须除去铣削坯块的大量材料。除了除去材料的消耗外，用时漫长的铣削加工和铣刀磨损在此是不利的。

由DE 20 2006 006 286 U1公开了一种用于制作义齿的圆坯。所述坯(所谓圆片坯)被装夹在CAM铣床中并依据CAD模型被自动铣削。实际方法由这样的实心块(圆片坯)铣出仅2mm至3mm厚的义齿基托。此方法的缺点也是一方面材料消耗很高，根据各患者的解剖学状况可能经常超过90％。这另一方面导致很漫长的CAM装置加工时间，因为须去除许多材料。另外，各铣刀的磨损相当严重，由此，铣床运行成本增加。

此时还不利的是直到制作出牙齿基托的用时相当长。另外，坯件加工使得铣刀头磨损且必须定期翻新。铣除材料(铣屑)须被清理或回收。

技术实现要素：

就是说，本发明的任务在于克服现有技术的缺点。尤其应该提供一种方法、一种原料(构件)和/或一种产品，借此可以实现尽量简单的、完整的且廉价的义齿基托和进而义齿的制造。用于执行减材CAM方法的铣刀头或刀具此时应该承受尽量小的负荷。另外，义齿基托的制作应该能尽可能快速进行。但同时待制作的义齿基托应该能利用现代的CAD-CAM方法适应患者个体要求并自动制造。

本发明的任务通过一种制作牙科基托半成品的方法来完成，其具有以下步骤：

1)采集并数字化患者口腔状况，在此产生数字三维患者口腔模型，或者提供患者口腔状况的数字三维口腔模型；

2)执行第一计算，其中，义齿基托的数字三维第一模型(A)被计算，其中，在第一计算中依据该口腔状况的口腔模型；

3)执行第二计算，其中，从义齿基托的第一模型(A)计算基托半成品的数字三维第二模型(B)，在义齿基托的三维模型(A)上至少局部加上体积；

4)用快速原型法制作牙科基托半成品，其中，在快速原型法中采用CAM方法，并且该CAM方法依据基托半成品的数字三维第二模型(B)。

为了理解而要注意，在本发明方法中分别仅给出义齿基托模型即第一模型(A)和基托半成品模型即第二模型(B)。就是说仅有形成义齿基托模型(A)的数据组和形成基托半成品模型(B)的数据组。即，不存在基托半成品第一模型，不存在义齿基托第二模型。因此只选择这些表述以便总是清楚无疑地判断和解释提到的是哪个模型以及按照何种顺序计算这两个模型(A,B)。

确定义齿基托第一模型(A)的几个主要参数已经就够了，以便由此计算出基托半成品第二模型(B)。接着，基托第二模型(B)还可被细化。就是说，义齿基托第一模型(A)不必是完整的以便由此计算出基托半成品第二模型(B)。

患者口腔状况的数字三维模型例如可以通过立体照相机来采集或被采集，其中，该立体照相机被探入患者口腔中。替代地或补充地，可以取口腔的塑料模子，其随后被外部测量或拍照。拍照之后，该数据被数字化。此时可采用各种不同的修正方法来提高数据质量。

在义齿基托数字三维第一模型(A)的第一计算中，考虑口腔内的解剖学状况以确定一个匹配的义齿基托或多个匹配的义齿基托，在上述义齿基托中，患者颌的咀嚼功能用配备有义齿的假体来保证或最好被优化。这种CAD方法例如由EP 1 444 965 A2公开。在这种模型中有利的是，要安装在义齿基托中的义齿的位置和取向是已知的。在义齿基托模型(A)中，于是设置多个缺口和/或表面来布置和固定义齿。这些缺口和/或表面最好被如此索引：相应作为阴模被索引的义齿只能按照明确无疑的取向被固定在由模型(A)制造的义齿基托之上或之内。

在这里，在本发明范围内采用了众所周知的术语“快速原型法”用于以下制造方法，在该制造方法中所述基托半成品利用针对快速原型常见的制造方法来制造。因为基托半成品不是原型而是半成品件，故代替术语“快速原型法”也可以采用于此相关偶然使用的术语“快速制造”、“生成加工法”、“快速产品研发”、“先进数字制造”或者“E制造”。

本发明的方法的特点可以在于，所述体积只在形成上腭板或牙肉接触面和用于义齿连接的缺口或表面的义齿基托表面被添加以计算出基托半成品的第二模型(B)的外形。这尤其当所用的快速原型法足够精确即以至少500μm的或小于500μm的精度实现时是有意义的。

利用本发明的方法也提出，在执行义齿基托第一模型(A)的第一计算时依据计算中的其它数据，最好是与待装入义齿的咬合、位置和取向相关的数据、用于待制作义齿基托的取向对准的标记的位置、借助包括牙合堤的咬模获得的数据和/或通常在患者处为调节牙合架而获得的数据。

在步骤2)中完成执行义齿基托第一模型(A)的第一计算。

由此制成更匹配于患者的义齿基托。基托半成品为此可以更精确匹配于义齿基托地制成，因为不必在基托半成品中规定或维持用于义齿基托二次加工的补偿体积。义齿基托的最终形状确定得越精确，越能准确制造基托半成品，由此一来，耗用少量材料来制造基托半成品，用于由基托半成品制造义齿基托的刀具得到保护，并且用于制造基托半成品以及用于由基托半成品制造义齿基托的速度得到提高。

利用本发明也提出，在基托半成品的至少一侧且最好在基托半成品的背侧设置用于将基托半成品固定在CAM装置尤其是CAM铣床上的支座。由此可以保证：该基托半成品按照正确取向和正确位置可被夹入CAM装置中以制造义齿基托。

在本发明方法中也可以规定，在制作基托半成品时采用快速原型法，在此，以100μm至8mm的精度制作该基托半成品，优选以100μm至1mm的精度、尤其优选以500μm至1mm的精度来制作。

相比于很精确的快速原型法或CAM方法，这种快速原型法可以快速且相对低成本地实现。

利用本发明的改进方案也可以规定，在制作基托半成品时采用增材快速原型法，尤其是3D打印法。

增材快速原型法的优点是，不必准备好体积庞大的坯件，且耗用制作所需要的材料或耗用的材料与制作所需要的材料差不多。3D打印法变得越来越廉价，因为3D打印机逐渐作为批量产品被提供给最终客户。

另外可以规定，在制造基托半成品时采用选自以下名单的其中一种方法：塑料或蜡的熔层建模/制造(FLM)，塑料或蜡尤其是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物或聚交酯的熔融沉积建模(FDM)，塑料膜的分层实体制造(LOM)，塑料膜的层压制造(LLM)，塑料或蜡的电子束熔化(EBM)，蜡或塑料且尤其是热塑性塑料或UV敏感型光致聚合物的多喷头建模(MJM)，聚酰胺的聚酰胺注塑，塑料或蜡的选择性激光熔化(SLM)，塑料且尤其是热塑性塑料如聚碳酸酯、聚酰胺或聚氯乙烯的选择性激光烧结(SLS)，塑料颗粒或塑料粉末的3D打印(3DP)，塑料或蜡的空间复杂成型(SPM)，塑料或蜡的且尤其是液态树脂、热固性塑料或弹性体材料的光固化(STL或SLA)，光聚合液态塑料的数字光处理(DLP)，其中，优选光聚合液态塑料的数字光处理(DLP)和塑料或蜡的尤其是液态树脂、热固性塑料或弹性体材料的光固化(STL或SLA)。

作为用于实现数字光处理(DLP)的可光聚合的液态塑料，在本发明范围内最好采用与自由基聚合的或可自由基聚合的聚甲基丙烯酸甲酯塑料(PMMA塑料)。

还可以规定，基托半成品由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚醚酮(PEK)、聚醚醚酮(PEEK)、聚酰胺(PA)、聚碳酸酯(PC)或聚氨酯(PU)制造。这些材料非常适合用于基托半成品以CAM方法的随后加工。另外，也可以由此制造外观匹配的义齿基托。

这种方法是已知的并可被很好地用到制作基托半成品的期望方法上。

本发明的一个优选实施方式可以规定，该基托半成品由塑料或蜡制造，尤其由粉红色或牙肉色的塑料制造，在此，作为塑料优选采用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。

塑料(尤其是PMMA)非常适合用于实现该方法且作为义齿基托或基托半成品的材料。用色也可以匹配于患者情况。

当采用蜡作为用于制作义齿基托或基托半成品的材料时，由蜡制造的义齿基托或者由蜡制造的基托半成品仅用于在患者处的精修，即仅作为加工模型而不作为最终的义齿基托。由蜡制造的义齿基托或者由蜡制造的基托半成品在患者处的精修之后被用于据此制作最终的义齿基托。

本发明的有利实施方式的特点可以是，在用于计算基托半成品的数字三维第二模型(B)的第二计算中，至少局部在义齿基托第一模型(A)上加上距离矢量，最好在第一模型(A)的所有面或每个表面上在义齿基托第一模型(A)上加上该距离矢量，在此，该距离矢量垂直于第一模型(A)的表面取向，且距离矢量大小被选择为在所用快速原型法的精度的100％至200％之间，最好在所用快速原型法的精度的100％至150％之间。

通过这些措施做到了该基托半成品只在期望部位比待制作的义齿基托厚，在这里，该附加厚度匹配于所用快速原型法的精度，因而在由基托半成品制造义齿基托时耗掉尽量少的材料。

还可以规定，在基托半成品的第二模型(B)的计算中在模型表面上的标记被计算进来，该标记可被用于或者被用于制造好的基托半成品的定位和取向。

利用这样的标记，可以简化随后的加工，这是因为基托半成品更容易或甚至完全自动化地按照期望(正确)方位取向被装入或夹入或固定在用于后续加工的装置中，或者在后续加工，已经被装入或夹入用于后续加工的装置中的基托半成品在该装置中具有正确取向。

本发明的一个优选实施方式可以规定，在基托半成品的第二模型(B)的计算中，至少在义齿基托模型(A)的上腭板和/或齿弓接触面上添加体积。

对于许多应用来说，上腭板以更精确的方法用例如四轴铣床或五轴铣床来加工就够了。通过义齿加工，可以在义齿加工时也进行咬合吻合。

在本发明的方法中，如果快速原型法足够精确(此时应该至少有500μm的精度)，则除了上腭板或接触牙肉的接触面和用于连接义齿的缺口或面之外的基托半成品面是平整的可能就够了。

本发明所基于的任务也将通过一种义齿基托制作方法来完成，其具有根据本发明的用于制作牙科基托半成品的方法，其中，在基托半成品制作之后，该义齿基托利用减材CAM方法根据义齿基托第一模型(A)由该基托半成品来制造，尤其是铣削。

此时可以规定，作为减材CAM方法采用减材铣削法，在这里，最好利用减材铣削法获得比快速原型法精度更高的精度，尤其优选获得至少50μm的精度，更尤其优选获得至少10μm的精度。

计算机控制的四轴铣床或五轴铣床尤其适合用于本发明的方法。

在用于在采用用于制作基托半成品的本发明方法的情况下制作义齿基托以制造全口义齿或至少一个半口义齿的本发明方法中，也可以规定以下的方法步骤：

1)将基托半成品固定在CAM装置中以利用CAM方法除去基托半成品材料，和

2)根据计算出的义齿基托第一模型(A)利用CAM装置除去基托半成品材料。

本发明的任务也将通过一种用于实现本发明方法的计算机控制的装置来完成，其具有用于通过用于制造基托半成品的快速原型法且尤其是3D打印机制造基托半成品的装置，还具有计算机系统，其具有用于实现方法计算的模型和用于控制用于制造基托半成品的装置的模型。

在计算机系统中，这些模型不能被唯一的计算机包含，而是在两个单独的计算机站处理，在这里，计算机站为此必须能传输数据。此时，可以将用于实现该计算方法的模型数据(或用于基托半成品第二模型(B)的数据)传输给用于控制基托半成品制造装置的模型就够了。该计算机系统最好以具有两个模型的唯一的计算机来实现。

另外，本发明所基于的任务也通过一种用制作牙科基托半成品的方法所制造的牙科基托半成品来完成。

最后，本发明所基于的任务也通过一种用制作义齿基托的本发明方法所制造的义齿基托来完成。

本发明依据以下出乎意料的认识：可以批量预制基托半成品，从而由基托半成品可以简单快速地实现义齿基托的制作，在这里，只需从基托半成品除去少量的或甚至就像通过所用的快速原型法那样基本上不除去材料。为此，可以出乎意料地采用在义齿基托计算中本来就被计算或产生的数据，其中，通过在义齿基托的第一模型(A)的期望部位简单加上或算上体积而在基托半成品的第二模型(B)中包含所需要的容许公差，理想的是不再有容许公差或其与所需容许公差差不多。基托半成品于是已经匹配于当前患者或其口腔状况，因为在患者上测量的数据通过义齿基托的第一模型(A)进入到基托半成品的第二模型(B)计算中。该方法之所以简单，是因为用于义齿基托的第一模型(A)的要精确复杂许多地计算的数据本来就必须被计算并且是现有的，由此，基托半成品的第二模型(B)的计算可设计得很简单。最简单情况下，基托半成品第二模型(B)可通过放大义齿基托第一模型(A)的所有在第一模型(A)内经过的尺寸来形成。例如义齿基托第一模型(A)以完整的或部分的包络线被包围，在这里，包络线的粗细足以补偿在使用快速原型法时所出现的所有不可靠性或不精确并补偿所有其它可能有的附加不精确。通过所述包络线或附加体积应保证在考虑所有现实预期的可能性的情况下该基托半成品的体积和形状足以由此铣制、切削或剥离出所期望的义齿基托。

利用本发明方法做到了允许一种用于制作义齿基托的更快速高效的方法，在此，用于由基托半成品制作义齿基托的CAM装置的刀具得到保护并由减材CAM方法引起的材料损耗可被减至最少。采用本发明的基托半成品或本发明方法的优点尤其在于铣削时间较短、义齿基托材料的材料用量较少和保护了铣刀，即，相比于采用常见的铣坯，铣刀磨损较小。

在本发明方法中，基托半成品还有义齿基托和义齿在计算机辅助下通过CAD方法(CAD-计算机辅助设计)来构建。此时，首先制造义齿基托的半成品，由其制造出义齿基托，义齿基托随后安放在患者的无齿的或局部无齿的颌弓牙肉上。当先由蜡制造一加工模型时，依据加工模型由塑料制造最终的义齿基托，在此，义齿基托也又可通过CAM方法制造。义齿随后被单独制造，或者批量制造的义齿被个别削减地放入义齿基托中并被固定在那里。由塑料制造的义齿基托连同所安放的义齿于是构成成品义齿。

附图说明

以下，结合示意性所示的附图来描述本发明的实施例，但本发明不局限于此。图1示出用于制作义齿基托10的本发明方法步骤的概览，在这里，采用用于制作基托半成品6的本发明方法。

具体实施方式

在第一步骤中，用口腔内扫描仪2采集患者1口腔的三维图像。口腔至少局部没有牙齿。口腔内扫描仪2例如可以是合适的立体照相机。口腔内扫描仪2的图像数据被传输给计算机4，计算机根据图像信息计算出与假体制作相关的口腔局部的三维数字口腔模型。

根据口腔模型和或许其它数据如与待装入义齿的咬合、位置和取向相关的数据、标记(用于调整待制造义齿基托的取向)的位置、借助包括牙合堤(Bisswall)的咬模(Bissschablone)获得的数据和/或通常在患者处为调节牙合架(Artikulator)而获得的数据，计算机4计算与口腔状况和或许其它参数(如咬合)匹配的义齿基托的第一数字三维模型A。模型A在图1中如虚线所示以表明它是义齿基托的虚拟模型A，其仅作为数据集合存在并储存于计算机4中。义齿基托模型A不含迟些才加入的义齿，但义齿的位置、取向和形状已经进入义齿基托第一模型A的计算中。即，义齿基托模型A例如已经可以包含用于容纳或连接义齿的缺口、凹窝和/或接触面。

随后利用计算机4根据义齿基托的第一数字三维模型A计算出基托半成品的第二数字三维模型B。为此，在义齿基托第一模型2的所有表面上添加体积。模型B在图1中也如虚线所示以表明它是基托半成品的虚拟模型B，其仅作为数据集合存在于或储存在计算机4中。义齿基托的第一模型A因此可完全被基托半成品的第二模型B包容。尤其是，在义齿基托模型A的构成用于无齿颌鞍(Kiefersattel)或牙肉的接触面的底面上(图1中的下侧)添加体积。

基于基托半成品的第二模型B，借助计算机4或在计算机4控制下利用3D打印机8或用于执行快速原型法的其它装置8由塑料或蜡制造真实的基托半成品6。该塑料具有牙肉的粉红色。如此制成的基托半成品6随后在五轴铣床或四轴铣床12中或者在用于实现高精度减材CAM方法的其它装置中被夹紧，并且根据义齿基托的第一模型A，由基托半成品6铣制出真实的义齿基托10。五轴铣床或四轴铣床12比3D打印机8精确许多但也缓慢许多地加工。就是说，作为基托半成品6的粗模利用快速但不精确的3D打印机来制造，随后的精确加工通过采用五轴铣床或四轴铣床12来进行。五轴铣床或四轴铣床12也由计算机4或其它控制单元(未示出)根据义齿基托的第一模型A来控制。

由于基托半成品的第二模型B是根据义齿基托的第一模型A制造的或者根据“对义齿基托的第一模型A的产生也重要”的数据制造的，故材料使用量可被减至最少，也可以将用于在五轴铣床或四轴铣床12中制造义齿基托的时间缩短至最少。由此一来，塑料或蜡的用量以及五轴铣床或四轴铣床的铣刀头的磨损被减小，并且加速所述方法。

在之前的说明书以及权利要求书、附图和实施例中所公开的本发明特征可以单独地或以任何组合形式对于以各不同实施方式实现本发明来说是重要的。

附图标记说明

1 患者

2 3D口腔内扫描仪

4 计算机

6 牙科基托半成品

8 3D打印机/实现快速原型法的装置

10 义齿基托

12 CAM控制的五轴或四轴铣床

A 义齿基托模型

B 基托半成品模型