Präzisionszerspanung trifft Zahnmedizin: Fortgeschrittene Fräsmaschinen für Dentalanwendungen

Dentalfräsen sieht völlig anders aus als das, was die meisten von uns unter regulärer Zerspanung verstehen, aber es gibt bemerkenswerte Ähnlichkeiten. Ein Blick darauf, warum Dentalwerkzeuge vielleicht genau das Richtige für Ihre Werkstatt sein könnten.

Es ist eine traurige Tatsache, dass Menschen unter Zahnschmerzen leiden, von denen einige Kronen, Implantate oder Brücken erfordern.

Doch während Sie im Zahnarztstuhl sitzen, mit offenem Mund zur Decke starrend – haben Sie je einen Gedanken an den Fertigungsprozess hinter Dentalprothesen verschwendet? Welche Materialien werden verwendet, und welche CNC-Ausrüstung und Schneidwerkzeuge sind nötig? Und was unterscheidet Dentalzerspanung von Ihrer täglichen Werkstattarbeit?

Im Wesentlichen ist es ein hochspezialisierter Prozess mit kioskartigen Bearbeitungszentren und „chairside“ CAD/CAM-Systemen, die alles andere als industriell wirken. Lesen Sie weiter – denn obwohl Sie wahrscheinlich nie einen dieser Desktop-Dentalfräser bedienen oder einen Satz Molarersatzteile fertigen werden, gibt es relevante Überschneidungen bei den Schneidwerkzeugen und Materialien für diese spezialisierten Komponenten.

Warum Schneidwerkzeuge beim Dentalfräsen entscheidend sind

Dentalfräsen ist komplett anders als das, was die meisten unter Zerspanung verstehen, sagt Kevin Dyer, Applications Engineering Manager bei OSG USA Inc.

In Closed-Loop-Bearbeitungssystemen lädt der Bediener – meist Zahnarzt oder Zahntechniker – einen Rohling, lädt einen Scan des Patientenzahns hoch und drückt Cycle Start. Keine Vorschub-/Drehzahländerungen, kein Absetzen der Werkzeuge, keine Programmierung oder Optimierung von Werkzeugbahnen.

Dyer merkt an, dass die Bediener keine Zerspaner sind, aber viele der Materialien dieselben sind.

„Die Dentalindustrie verwendet Kobalt-Chrom und Titan, Keramiken wie Zirkonoxid und Aluminiumoxid, und hochfeste Polymere wie PEEK und PMMA“, sagt Dyer. „Und die Schneidwerkzeuge, die diese Materialien bearbeiten, unterscheiden sich nicht von denen in Luftfahrt, Medizintechnik oder Formenbau.“

Jaime Dimayuga, ebenfalls Applications Engineer bei OSG, weist schnell darauf hin, dass viele dieser Schaftfräser und Bohrer einen proprietären Schaft oder einen Voreinstellring haben, der sie für den Einsatz in einem typischen 5-Achs-Bearbeitungszentrum oder Dreh-Fräszentrum der Werkstatt ungeeignet machen könnte. Dennoch sind viele nicht von den Schneidwerkzeugen in Werkzeugschränken überall zu unterscheiden – mit Beschichtungen und Geometrien, die genau für die genannten Materialien ausgelegt sind.

„Unsere EXOCARB WXL-Serie Kugelkopffräser macht beispielsweise einen großartigen Job an gehärteten und vorkonfektionierten Stählen, während unser EXOCARB Diamond entweder mit DLC (diamantähnlichem Kohlenstoff) oder diamantimprägnierter CVD-Beschichtung kommt“, sagt er. „Beide sind für Zirkonoxid und glaskeramische Werkstoffe ausgelegt, funktionieren aber equally gut in jedem harten, abrasiven Material.“

Zugegeben, diese Schneidwerkzeuge schneiden winzige Details in Ersatzzähnen – sie sind also ebenfalls winzig. Einer der größten in OSGs Dentallinie – ein EXOCARB WXS-CRE Eckradiusfräser – erreicht maximal 12 mm, die meisten anderen Werkzeuge liegen im 2-mm-und-kleiner-Bereich. Wenn Sie Traktorteile bearbeiten, sollten Sie wahrscheinlich aufhören zu lesen und zurück an die Arbeit gehen. Für alle, die kleine Details in praktisch jedem abrasiven, gehärteten oder sonstwie schwierigen Material schneiden müssen, könnten Dentalwerkzeuge jedoch genau das Richtige sein.

Was bei Dentalfräser-Werkzeugen zu beachten ist

Es gibt eine wichtige Ausnahme zur vorigen Aussage. Dentalfräsen ist ein hochspezialisiertes Feld, und viele Schneidwerkzeuge auf dedizierten Dentalzubehör-Websites funktionieren einfach nicht auf den größeren, allgemeinen CNC-Maschinen, die in den meisten Werkstätten üblich sind. Für diese Maschinen suchen Sie besser nach Anbietern von Mikro-Schaftfräsern und -Bohrern – OSG gehört dazu. Vorausgesetzt, Sie nutzen Werkzeuge mit korrekter Beschichtung und Geometrie, dienen sie den besprochenen Materialien equally gut, haben aber Schäfte, die in Standardwerkzeughalter passen.

Guhring Inc. ist eine weitere Quelle. Brandon Hull, Director of Product Management and Business Development, erklärt: Mit Ausnahme proprietärer und Voreinstellringe unterscheiden sich Dentalwerkzeuge nicht allzu sehr von anderen allgemeinen Schneidwerkzeugen.

„Sie reden von standardmäßigen, wenn auch sehr kleinen, Kugelkopffräsern und Bohrern, die in die Ecken und Winkel von Dentalimplantaten ebenso vordringen wie in EDM-Elektroden, Leiterplattenbearbeitung, Formenbau und andere Mikroanwendungen“, sagt er.

Wie OSG führt Guhring eine komplette Linie Miniatur-Schaftfräser, darunter die UNI PRO und GF300 Serie. Diamantbeschichtungen sind verfügbar, ebenso Ausleger- und Langhalswerkzeuge für 5-Achs-Bearbeitung und Konturieren relativ tiefer Taschen. Auch hier: Bearbeitung von gehärteten Stählen, Superlegierungen oder abrasiven Materialien wie Zirkonoxid (oder Graphit) ist kein Problem.

Bernd Fiedler, Senior Global Product Manager für Vollhartmetall-Schaftfräsen bei Kennametal Inc., gibt ähnliche Empfehlungen. Er merkt an, dass das Unternehmen die Spezialfräser für Dentalfräsmaschinen nicht führt, aber eine umfangreiche Palette an Miniatur-Quadrat-, Kugel- und Auslegerfräsern für Mikrobearbeitung, Formenbau und ähnliche Anwendungen bietet.

„Viele sind für Legierungs- und gehärtete Stähle ausgelegt, aber wir decken auch rostfreie, NE-Metalle, Kunststoffe, Kobalt-Chrom und Superlegierungen ab“, sagt er. „Es ist ein breites Portfolio, mit werkstoffspezifischen Beschichtungen und Geometrien für maximale Produktivität.“

Wie bei allen Fräsanwendungen empfiehlt Fiedler einen hochwertigen Werkzeughalter zur Minimierung von Rundlauf – und fügt hinzu, dass dies bei mikroskopischen Fräsern noch kritischer ist, wo bereits ein oder zwei Zehntel (0,0001″ bis 0,0002″) zu viel sein können. Er weist auch darauf hin, dass die Spindeldrehzahl eine Einschränkung sein kann, besonders bei Werkzeugdurchmessern 1 mm und kleiner. Für diese Situationen könnte ein luft- oder elektrogesteuerter Speeder Head nötig sein, um die korrekte Schnittgeschwindigkeit zu erreichen.

„Wichtig zu beachten: Nicht alle Dentalbearbeitung findet in einer Praxisumgebung statt“, sagt er. „Es gibt viele Labore und Spezialhersteller, die konventionellere CNC-Ausrüstung nutzen – mit den Spindeldrehzahlen und der hochpräzisen Bewegungssteuerung, die für diese und andere Medizinarbeiten nötig sind. Für diese Werkstätten sind hochwertige Schneidwerkzeuge eines Unternehmens, das das volle Spektrum der Spanabnahme abdeckt, wahrscheinlich die beste Lösung – statt Dentalwerkzeugen, die für dedizierte, aber leichte Ausrüstung konzipiert sind.“

Wie gehen Sie mit dem Schneiden kleiner Details in schwierigen Materialien um? Welche einzigartigen Lösungen haben Sie gefunden?