Frees- of slijpoverwegingen in digitale tandheelkunde

Een weloverwogen beslissing nemen bij de aanschaf van een freesmachine

Vijf of zes jaar geleden waren er weinig opties als het ging om de CAM-freessystemen die beschikbaar waren voor tandlaboratoria. Vandaag onthult een wandeling door het gangpad van elke tandheelkundige laboratoriumbeurs een verscheidenheid aan freesopties. Er zijn desktopsystemen, bench-top systemen en vrijstaande molens met gekoppelde robots. Er zijn zelfs fabrikanten die dezelfde molen verkopen aan meerdere bedrijven die ze vervolgens opnieuw brandmerken en verkopen als hun eigen molen. Hoewel de interne hardware gebruikelijk kan zijn bij wederverkopers, kunnen de gereedschaps- en freesstrategieën volledig verschillen. Dit is de reden waarom molens die op elkaar lijken, totaal verschillende resultaten kunnen opleveren. Dus welke functies scheiden de ene molen van de andere?

Spoel

De spindel is het hart van elke freesmachine. Het bestaat uit een ingekapselde motor in de molen die het snijgereedschap (boor) draait. Het gereedschap wordt op zijn plaats gehouden door een spantang. Het freesprogramma gegenereerd door CAM-software vertelt de controller in een freesmachine hoe snel de spindel moet draaien. Tijdens een typisch project wordt de spindelsnelheid meerdere keren aangepast op basis van het type snijgereedschap dat wordt gebruikt, de grootte van het gereedschap, het type materiaal dat wordt gefreesd en de hoeveelheid materiaal die wordt gesneden. Fabrikanten van freesapparatuur en CAM-softwareprogrammeurs gebruiken industriebrede richtlijnen om spindelsnelheden te selecteren die de standtijd, snijsnelheid en snijkwaliteit optimaliseren.

Nat VS Droog frezen

Over het algemeen bepaalt het type materiaal dat wordt gefreesd of een molen droog of nat moet zijn. Bepaalde keramische materialen zoals lithiumdisilicate en veldspathisch porselein vereisen nat frezen, net als sommige metalen zoals chroom kobalt. Andere materialen, zoals zirkonia en titanium, kunnen droog of nat worden gefreesd. Over het algemeen worden was en acryl (voor tijdelijken) droog gefreesd.

De vloeistof in een natte molen heeft verschillende functies. Het baadt continu het snijgereedschap en de freesvoorraad, houdt zowel het gereedschap als het materiaal koel en helpt materiaal van de freesschijf of het blok te verwijderen. Bepaalde additieven kunnen ook in de vloeistof worden opgenomen om als snijsmeermiddel te fungeren. Natte molens moeten periodiek worden gereinigd, omdat het weggefreesde materiaal zich in de machine verzamelt en uiteindelijk moet worden verwijderd. Het vervangen van snijvloeistof is over het algemeen ook met regelmatige tussenpozen vereist.

Droog frezen gebruikt geen vloeistof om schroot van het snijoppervlak te verwijderen, maar eerder lucht onder druk, vacuüm of een combinatie van beide. Onderhoudsreiniging is nog steeds nodig, omdat er een aanzienlijke hoeveelheid stof en spaanders wordt gegenereerd met droogfrezen. Vacuümgrootte, ruis en bedrijfskosten moeten allemaal in overweging worden genomen voordat u een aankoop doet.

De meeste molens zijn geconfigureerd om te werken als een natte of droge molen. Sommige droge molens kunnen echter worden omgebouwd om als natte molen te werken. Anderen kunnen zo droog of nat werken, afhankelijk van het materiaal dat

Molengrootte

Molens zijn verkrijgbaar in drie basisformaten: tafelblad, bench-top en standalone. Elke maat heeft kenmerken die het wenselijker kunnen maken, afhankelijk van het freesvolume en de materialen.

Een tafelbladmolen is meestal klein genoeg dat een enkele persoon het kan ophalen en verplaatsen van locatie naar locatie. Deze molens gebruiken meestal riemaandrijvingen om de kolf of freesspil te verplaatsen. De meeste tafelbladmolens zijn geconfigureerd om blokken met één eenheid te frezen, maar kunnen armaturen hebben voor kleine frames of zelfs schijven. Terwijl de meest voorkomende tandmolens gereedschapswisselaars hebben om boren (gereedschappen) te verwisselen tijdens het frezen, hebben sommige tafelbladmolens vaste gereedschappen die tijdens het freesproces handmatig moeten worden vervangen.

Bench-top molens zijn meestal aanzienlijk groter en zwaarder dan de tafelversies. Twee of meer personen of mechanische apparatuur is nodig om dergelijke molens op te tillen of te verplaatsen. Bench-top molens gebruiken over het algemeen heavy-duty kogelschroeven om de kolf of freesspil te verplaatsen. Bench-top molen spindels zijn ook meestal robuuster dan die gevonden in tafelblad molens. Automatische gereedschapswisselaars zijn standaard en in sommige gevallen zijn extra gereedschapsposities beschikbaar voor extra freesdetails of andere materialen. Sommige bankfreesmachines zijn ook in staat om metaal- en glaskeramiek in bepaalde configuraties te frezen.

Vrijstaande molens zijn meestal de grootste, meest robuuste en duurste molens die beschikbaar zijn. Ze kunnen de zwaarste materialen frezen, in grotere voorraden, en langer draaien met strengere toleranties dan de kleinere molens.

Assen

Er is geen correlatie tussen het aantal assen dat een molen heeft en de grootte van de molen. Er zijn tafelblad 5-assige molens en vrijstaande 3-assige molens; 3-assige molens zijn echter de meest voorkomende tandheelkundige molenconfiguratie. Ze zijn in staat om van boven of onder het stammateriaal te frezen, maar zijn niet in staat om ondersnijdingen te frezen, wat voldoende is voor routinematig kroon- en brugwerk. Meestal kunnen molens met vier assen ondersnijdingen in slechts één richting frezen, terwijl 5-assige molens in elke richting ondersnijdingen kunnen frezen.

Freesstrategieën

CAM-software bepaalt hoe een onderdeel het beste uit het voorraadmateriaal kan worden gefreesd en genereert een freesprogramma voor de molen om te volgen. Sommige CAM-programma's zijn geïntegreerd in de CAD- of ontwerpsoftware, andere fungeren als zelfstandige afzonderlijke programma's. De CAM-software moet worden geconfigureerd met specifieke informatie over de molen, waaronder de grootte en vorm van de snijgereedschappen, het materiaal dat wordt gefreesd, de spindelcontroller en de motoren die de kolf en spindel verplaatsen of roteren. Gelukkig wordt dit meestal verzorgd door de fabrikant of het bedrijf dat de CAM-software voor de molen levert. Laboratoria die molens willen upgraden of toevoegen, moeten altijd onderzoeken of hun bestaande CAM-software al dan niet met de nieuwe apparatuur zal werken.

De meeste freessequenties zijn onderverdeeld in drie basisroutines: voorbewerken, afwerken en detailleren. De routines vinden altijd plaats in deze volgorde. Elke routine heeft zijn eigen set step-over en step-down waarden. Step-over is de afstand die de molen beschuift, meestal horizontaal, voordat hij de volgende freespas maakt; en step-down is de afstand die de molen naar beneden beweegt, meestal verticaal, voor de volgende pas.

Voorbewerken is de stap waarbij bulkmateriaal snel wordt verwijderd. Het wordt meestal gedaan met het grootste snijgereedschap met diameter dat beschikbaar is. De spindelsnelheid en snijsnelheid (toevoersnelheid) bevinden zich meestal op de snelste stand. Step-over en step-down waarden zijn de hoogste, het verwijderen van zoveel mogelijk materiaal. Grote step-overs en step-downs laten een aanzienlijke hoeveelheid materiaal achter tussen passen.

Afwerking is een tussenstap die het overgebleven materiaal uit het voorbewerken verwijdert. Tijdens de afwerkingsvolgorde wordt een kleiner gereedschap gebruikt. Step-down- en step-overwaarden zijn veel kleiner, wat resulteert in een betere oppervlakteafwerking (figuur 6). In de afwerkingsstap, omdat de gereedschappen kleiner zijn en gebieden zoals marges worden gefreesd, is de voersnelheid meestal langzamer. Soms zijn er meerdere afwerkingssequenties. De CAM-software kan één strategie gebruiken met bepaalde step-overs en step-downs voor axiale wanden, een andere voor marges en nog een andere voor occlusale anatomie. Het goede nieuws is dat dit proces geautomatiseerd is.

De detailvolgorde is de uiteindelijke freesvolgorde. Het wordt normaal gesproken gedaan met een kleiner snijgereedschap dan het afwerkingsgereedschap. Deze tool wordt gebruikt om nog fijnere occlusale details en soms scherpere lijnhoeken op intaglio-oppervlakken te snijden. Omdat de gereedschapsdiameter 0,6 mm of kleiner kan zijn, zijn spindelsnelheden en toevoersnelheden de langzaamste van alle sequenties.

Freesstrategieën bepalen de freestijden. Step-down en step-over nummers kunnen worden verminderd voor een optimale oppervlakteafwerking, maar dit verlengt de freestijden per eenheid. Verleng de step-downs en step-overs en de freestijden zullen afnemen, maar de oppervlakteafwerking is aangetast. Het vinden van de juiste balans tussen snelheid en afwerking vereist een bekwame CAM-programmeur, daarom zijn freesstrategieën meestal beschermd en gepatenteerd.

Tooling

Het bedrijf dat de freesmachine verkoopt, beslist over het algemeen welke gereedschappen bij de apparatuur worden geleverd. Sommige molens gebruiken slechts twee snijgereedschappen, terwijl andere er maar liefst vier of vijf kunnen gebruiken. Voorbewerkingsgereedschappen kunnen een diameter van 2 mm of 3 mm hebben, terwijl afwerkingsgereedschappen vaak 1 mm zijn en detailgereedschappen slechts 0,4 mm tot 0,6 mm in diameter. Sommige machines gebruiken met diamanten beklede gereedschappen, meestal voor het frezen van keramische materialen van glas. Traditioneel hardmetaalstaal wordt gebruikt voor de meeste andere materialen. Speciale coatings zijn vaak beschikbaar voor hardmetalen gereedschappen. Bijvoorbeeld, goudkleurige titaniumnitride (TiN) coating vergemakkelijkt het verwijderen van materiaal en kan de levensduur van het gereedschap verlengen. Zwartgekleurde polykristallijne diamant (PCD) coating kan de standtijd aanzienlijk verlengen. Prijzen van gecoate gereedschappen kunnen soms de kosten van standaard ongecoat hardmetalen gereedschap verdubbelen of verdrievoudigen.