Eine Publikation der Binkert Medien AG
Ausgabe 04/2016, 15.04.2016

Vollautomatisch zum Zahnersatzunikat

Die Etkon GmbH steigert die Präzision bei der Fertigung von implantatgetragenem Zahn­ersatz mit Präzisionsfräszentren vom Typ Kern Micro um den Faktor zehn und beschleunigt gleichzeitig die Produktion deutlich. Kern und Etkon haben die Maschinen gemeinsam für die speziellen Anforderungen dieser Fertigung optimiert.

(msc) Das Etkon-Fräszentrum in DE-Markkleeberg bei Leipzig fertigt pro Jahr CAD/CAM-gestützt etwa 450 000 Einheiten für den Zahnersatz; jedes ein Unikat! Hergestellt werden alle hoch automatisiert auf 89 Fräsmaschinen, die teilweise auch zum Schleifen eingesetzt und von lediglich fünf Bedienern betreut werden.

Hergestellt wird eine breite Palette von einfachen Einzelzahnversorgungen über Kronen bis hin zu vielteiligen Gerüsten für zahngetragenen oder implantatgetragenen Zahnersatz. Kunden sind Dentallabore, die Zahn- oder Gebissabdrücke scannen und mit einer Software den gewünschten Zahnersatz designen. Aus diesen Datensätzen erstellt Etkon automatisch die Fräsdaten.

Mit elf neuen Kern-Micro-Fräsmaschinen baut der Zahnersatzhersteller die Fertigung in diesem Bereich jetzt deutlich aus. Neben hoher Wirtschaftlichkeit und Oberflächenqualität ist hier Präzision im µm-Bereich wichtig. Denn als «Halterungen» im Mund des Patienten dienen vom Zahnmediziner eingesetzte Implantate. Auf ihnen werden Brückenkonstruktionen montiert, die als Träger des Zahnersatzes dienen. Die Befestigungspunkte dieser Brücken müssen exakt auf die vom Zahnarzt individuell im Patientenkiefer platzierten Implantate passen, damit der Zahnersatz schmerzfrei sitzt.

Zu deren Herstellung eignet sich die Kern Micro mit ihrer hohen Präzision bestens. Sie gewährleistet eine Positionsstreubreite von ± 0,5 µm bei den Linearachsen, von ± 3,0 " bei der Schwenk- und ± 0,5 " bei der Drehachse. Die Verfahrgeschwindigkeit liegt bei 30 m/min, die Beschleunigung bei 10 m/s2. Diese Werte erreicht die Maschine auch noch am Ende eines mitunter Stunden dauernden Jobs.

Diese Eigenschaften sind laut Bernhard Uhr, stellvertretender Entwicklungsleiter bei Kern, der Maschinenkonstruktion sowie den hohen Qualitäts- und Genauigkeitsanforderungen an die Komponentenlieferanten geschuldet. Um innere und äussere Wärmeeinflüsse zu minimieren, hält ein ausgeklügeltes Temperaturmanagement die Maschinenkomponenten mit einer Genauigkeit von ±0,1 °C auf konstanter Temperatur.

Die Präzision war für Etkon nicht der einzige Grund für die Entscheidung zugunsten von Kern. Als man 2014 für den Kompetenzausbau im Implantatbereich die geeignete Technologie suchte, liess René Hamisch, der Leiter des Fräszenturums von Etkon, bei drei Fräsmaschinenherstellern Testteile fräsen. Kern konnte das Teil «in der kürzesten Zeit mit der höchsten Genauigkeit und den besten Oberflächen fräsen», erinnert er sich.

Bei den weiteren Verhandlungen zeigte Kern «eine unglaubliche Flexibilität und Bereitschaft, Wünsche von uns umzusetzen». Dabei waren Individualisierungen nötig, die gemäss Hamisch in hervorragender Qualität realisiert wurden. Die Kern Micro verfügt beispielsweise über einen integrierten Werkstückwechsler, mit dem 30 Paletten für die prozesssichere Bearbeitung vollautomatisch in das Nullpunktspannsystem der Maschine eingewechselt werden können. Dabei kombinierte man jeweils zwei Maschinen mit einem externen Handlingroboter, der beide mit Rohlingen versorgt, zu einer Fräszelle.

Nachdem Tests der am Markt verfügbaren Spanntechnik keine befriedigenden Ergebnisse brachten, wurde ein massgeschneidertes Spannsystem entwickelt, das die sogenannten Ronden stabil und vibrationsfrei hält und deren Zugänglichkeit für die Werkzeuge optimal gewährleistet. Ronden sind Rohlinge in Form von dicken, kreisrundern Scheiben des Zahnersatzmaterials, beispielsweise aus Polymerwerkstoffen, Zirkon­oxid, Kobalt-Chrom- oder Titanlegierungen.

Dazu musste unter anderem die Kühlung an die neuen Werkstückhalterungen angepasst werden, um Kühlmittelschatten zu vermeiden. Der maximale Schwenkbereich wurde von den üblichen 15 ° auf 30 ° vergrössert, weil die Winkel, mit denen Zahnmediziner Implantate setzen, sehr stark variieren. Sogar an der Bearbeitungsachse wurden Änderungen vorgenommen, ebenso am Werkzeugmagazin, um die langen Werkzeuge unterzubringen. Nun fasst das Magazin rund 140 der speziellen Werkzeuge mit HSK-40-Aufnahmen.

Eine weitere Anpassungsaufgabe bestand in der Anbindung der Kern Micro an die Auftragsdatenbank von Etkon, um so eine Industrie-4.0-Lösung zu schaffen. Aus der Datenbank holt sich jede Maschine ihre Fräsaufträge, fräst das Werkstück individuell, trennt die Teile aus, übergibt sie an den Handling­roboter und meldet die Fertigstellung an die Datenbank. So können stets Status und Daten eines jeden Werkstücks abgerufen werden.

Manuell erfolgt neben dem Beladen der Maschine lediglich die Verteilung der einzelnen Fräsaufträge auf die scheibenförmigen Rohlinge.

Nach dem Fräsen leitet der Handlingroboter die fertigen Teile direkt zur Finalisierung und Endkontrolle an qualifizierte Zahntechniker weiter. Danach erfolgt der Versand.

Etkon GmbH
DE-04416 Markkleeberg, Tel. +49 34 13 50 35 40
info@straumann.com

Siams Halle 1.0 Stand A-12 /B-11

Kern: Gebr. Bräm AG
8953 Dietikon, Schweiz, Tel. 044 746 46 46
info@gebrbraem.ch



Im massgeschneiderten Werkstückhalter werden aus den sogenannten Ronden aus Titan- oder Kobalt-Chrom-Legierungen vollautomatisch die Bauteile gefräst. (Bilder: Etkon)


Ein hochkomplexes Unikat und doch vollautomatisch gefertigt: verschraubter Steg zur Implantatversorgung aus Titan.


Präzision für Implantate: Mit elf Fräsmaschinen des Typs Kern Micro fertigt Etkon mit höchster Genauigkeit Teile für Zahnersatz.


René Hamisch, Leiter des Etkon-Fräszentrums in Markkleeberg.

Im Profil

Die Etkon GmbH

Das Unternehmen gehört zur Schweizer Straumann Gruppe, einem weltweit führenden Zahnmedizinunternehmen. In Markkleeberg beschäftigt das Unternehmen 65 Mitarbeiter. Darunter fünf Bediener pro Schicht für 89 Fräsmaschinen und 26 Zahntechniker. Weitere Fertigungen betreibt Etkon in Arlington (Texas, USA) und in Japan.