Kugelgewindetrieb, Bild: Eichenberger Gewinde

Kaltgerollter Kugelgewindetrieb ø 4 mm, Steigung 1 mm, im eindrücklichen Dimensionsvergleich mit einem Streichholz. Bild: Eichenberger Gewinde

Heute bedeuten schöne Zähne neben Gesundheit soziale Akzeptanz und beruflichen Erfolg. Also werden auch von der Dentalindustrie Höchstleistungen erwartet. Technologietrends versprechen Marktwert und Absatzsteigerungen. So stellen die Arbeitsfelder der Automatisierung, der Miniaturisierung und der Digitalisierung fortwährend neue und aussergewöhnliche Dimensions- und Qualitätsansprüche an mechanische Antriebselemente. Im High-Tech-Zeitalter muss selbst eine einfache Konstruktionskomponente höchsten Anforderungen Rechnung tragen können. Mit der Miniaturausführung des kaltgerollten Kugelgewindetriebs (KGT) Carry, ø 4 mm, Steigung 1 mm, aus dem Hause Eichenberger, hat sich ein kleines Bauteil erfolgreich unter Beweis gestellt, in wirtschaftlicher, zeitlicher und qualitativer Hinsicht.

Zahntechnik im Wandel

Härten, Bild: Eichenberger Gewinde
Eine weitere Fertigungs-Kernkompetenz der Schweizerischen Unternehmung: Gewindehärten. Bild: Eichenberger Gewinde

Es gelang eines der maßgeblichen Konstruktionselemente für „Den revolutionären Scanner“ zu entwickeln und von der Einzelanfertigung bis zum Serienlauf zu bringen. Die Dentaltechnik ist ein Handwerk, dessen Aufgabe es ist, alle Arten von Zahnersatz, wie Zahnkronen, Brücken oder Prothesen herzustellen. Zahntechnische Arbeiten werden in einem Dentallabor gefertigt. Bei nahezu jeder Arbeit sind Abformungen der Kiefer und Zähne die Grundlage für zahntechnische Tätigkeit. Der Zahnarzt fräst den zu restaurierenden Zahn zu einem Stumpf zurück. Aus dem bei vielen Patienten unbeliebten, gummiartigen Kunststoffabdruck stellt der Zahntechniker ein Gipsmodell her, sodass er die Situation vorliegen hat, die auch im Munde des Patienten gegeben ist. Dann modelliert er auf diesem maßgetreuen Zahnstumpf ein Wachsmodell, was beispielsweise der späteren Krone entspricht. Durch verschiedene Gussverfahren können die Formen der Wachsmodelle 1:1 übernommen und Zahnersatzteile hergestellt werden.

Die Erfahrung vieler Patienten zeigt, dass diese herkömmliche Technik äußerst langatmig ist und Kronen und Inlays nicht immer perfekt sitzen. Unter Stress ausgeführte Konstruktionen oder aus minder ausgeprägter Geschicklichkeit erstellte Zahnersatz-Arbeiten führen häufig zu unbefriedigenden Ergebnissen. Die computergestützte Fertigung von Zahnersatz, die als CAD/CAM-Technologie bezeichnet wird, ermöglicht die digitale Abformung der Zähne. Sie spart Zeit und vereinfacht das Aufnahmeverfahren. Der Zahnarzt führt den Kamerakopf über die Zähne, während sich parallel dazu auf dem Bildschirm eine detaillierte 3D-Abbildung in natürlichen Farben aufbaut. Der berechnete Keramikersatz am Bildschirm lässt sich drehen, sodass unter anderem die Kontaktpunkte zu den ebenfalls digital erfassten Nachbarzähnen genau zu bestimmen sind.

Die hohe Präzision dieser digitalen Daten ermöglicht dem Zahnarzt die Konstruktion eines passgenauen und hochwertigen Zahnersatzes aus Keramik. Ein revolutionärer 5-achsiger Scanner mit Roboterarm und innovativer Modellpositionierung geht noch einen Schritt weiter. Durch sein einzigartiges Bedienkonzept ist das Scannen im vollautomatischen Modus, aber auch manuell, in Rekordzeit möglich. Mit ihm können Abdrücke, Teil- und Ganzkiefermodelle in weniger als einer Minute gescannt werden. Ebenfalls schafft es der 5-Achser, das Gaumendach zu scannen, wodurch eine digitale Konstruktion von Modellgussarbeiten ermöglicht wird. Eichenbergers Kugelgewindetrieb Carry 4x1, leicht angepasst, erfüllt alle Anforderungen, um diesem neuartigen Positionierungs-Scanner zur Effizienz und Bewegungsflexibilität zu verhelfen. Eine Software errechnet, wie der gesunde Zahn an dieser Stelle einmal ausgesehen hat. Dann schickt sie den digitalen Datensatz an eine Fräsmaschine, oft in einem Praxisnebenraum. Es entsteht in nur einer Sitzung ein hochwertiger, metallfreier und präziser Zahnersatz.

Der Sprung aus den Kinderschuhen

Kugelgewindetriebe, Bild: Eichenberger Gewinde
Industrielle Produktion der kleinen, kaltgerollten Kugelgewindetriebe. Bild: Eichenberger Gewinde

Als Gewindespezialist sind Gewindeformen, die sich neben der Norm befinden, für Eichenberger die gesuchten Herausforderungen. Klein, präzise und reinraumtauglich sind die treibenden Wünsche insbesondere im Medizinbereich. Der kaltgerollte Miniatur-Kugelgewindetrieb Carry beantwortet diese Aufgabenstellung seit rund vier Jahren und besetzt diese Marktnische mittlerweile sehr erfolgreich. Er ist die Alternative zu den hochpreisigen geschliffenen Spindeln, zu denen man bis dahin greifen musste, wenn eine Mini-Dimension gefragt war. Die Konstrukteure von Eichenberger hören dem Kunden zu und erfassen sein Anliegen. Im beratenden, lösungsorientierten Dialog werden Antworten gesucht und gefunden.

Wenn Entwicklung, Fertigung und Qualitätssicherung aus einer Hand kommen, ist die Beweglichkeit in Bezug auf die Prototypen-Erstellung, inklusive Gewinderollwerkzeuge, wie es bei Eichenberger der Fall ist, innert kürzester Frist möglich. Nun galt es, den Schritt von der Kleinserie in die Großserienfertigung zu bewerkstelligen. Hohe Qualitätsansprüche und massiver Preisdruck waren die Triebfeder, die die Entwickler veranlasste „über einen Umweg“ ans Ziel zu gelangen. Was sich so leicht anhört, funktioniert nur mit großem Know-how, einem hohen Qualitätsbewusstsein der einzelnen Mitarbeiter und mit einem entsprechend modernen Maschinenpark. Lediglich eine Maschine fertigt heute die Mutter des KGTs. In einer einzigen Aufspannung werden mehrere Operationen am Mutternstück durchgeführt. Ein größeres Körpervolumen als Ausgangsmaterial, mit einer speziellen Griffmöglichkeit zur Bearbeitung des Mutternkörpers, gekoppelt mit einer neu eingerichteten vollautomatisierten und robotergestützten Produktionsmaschine war „der Schachzug“ zur konkurrenzfähigen Herstellung der Carry-Mutter.

Dank der eigenen Induktionshärteanlage ist die anspruchsvolle Härtung der Spindeloberflächen realisierbar (700 – 800 HV5). Die Gewinde mit Durchmesser 4 mm weisen einen Kerndurchmesser von 3.2 mm auf. Der Härtebereich muss vom Aussendurchmesser der Spindel bis 0,5 mm unter den Kerndurchmesser reichen. Damit die Gewindestangen maximal belastungsfähig werden, ist die Erhaltung eines weichen Kerns unabdingbar. Nicht nur die Fähigkeit des Härtens und die automatisierte Produktion im Hause führten in kürzester Zeit zu erheblichen Verbesserungen in Bezug auf Präzision, Termine, Qualität und Flexibilität, auch der Entscheid zur One-Piece-Flow Montage war wegweisend. Das heißt, die wachsenden Anforderungen an Arbeitsabläufe, steigende Stückzahlen, dadurch immer engere räumliche Verhältnisse und eine wenig ergonomische Bereitstellung des Materials wurden mittels Fließfertigungsinseln optimiert. Eichenbergers Kennzahlen bestätigen heute, dass diese Umstellung in der Montage die Durchlaufzeit deutlich reduzierte und eine massive Effizienzsteigerung zur Folge hatte. wk