Methode zur rechnerunterstützten technologischen Prozessauslegung für die Zerspanung von Zirkondioxid
Vitali Dejkun
Aufgrund der zahnähnlichen Farben, dem hohen Automatisierungsgrad der Prozesskette, der hohen Variantenvielfalt an günstigeren Materialien und dem Trend zur Einzelzahnversorgung gewinnt die Herstellung eines vollanatomischen Zahnersatzes aus Zirkondioxid zunehmend an Bedeutung. Bereits heute werden 70 % des Zahnersatzes aus Zirkon in mittelständigen dentalen Laboren hergestellt. Die hohe Variantenanzahl an unterschiedlichen Materialmischungen von Zirkondioxid, Fräswerkzeugen und Dentalmaschinen stellen zunehmend große Herausforderungen für die gleichbleibende Qualität und Reproduzierbarkeit von dentalen Indikationen dar. Dabei zieht jede Änderung der bekannten Größen aus der Kombination Material-Werkzeug-Maschine eine Anpassung technologischer Prozessparameter und eine Änderung der Kostenstruktur nach sich. Die Prozessparameter werden in einem iterativen und manuellen Arbeitsprozess nach jedem Wechsel neu eingestellt. Als besonders herausfordernd stellen sich hierbei das Erreichen hoher Oberflächenqualitäten und die Vermeidung von Materialabplatzungen im Werkstoff dar.
In Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde zunächst experimentell ein Fräswerkzeug für die Bearbeitung von Zirkon im sogenannten „grünen“ Zustand entwickelt. Basierend auf empirischen Modellen zur Berechnung des Vorschubstandweges, der Oberflächenrauheit und der Materialabplatzungen wurden die Effekte und Wechselwirkungen der einzelnen Einflussgrößen ermittelt. Anschließend wurde ein Optimierungsalgorithmus implementiert, der es Dentaltechnikern ermöglicht, eine rechnerunterstütze automatisierte Prozessoptimierung durchzuführen. Die Arbeit schließt mit einer Analyse der Kostenstruktur ab. Hierbei wurden Kosteneinsparpotenziale exemplarisch aufgezeigt.
