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Kern Micro sorgt für vollautomatische Präzision

Mit insgesamt elf Präzisionsfräszentren vom Typ Kern Micro steigert die etkon GmbH die Präzision bei der Fertigung von implantatgetragenem Zahnersatz um den Faktor zehn und beschleunigt die Produktion deutlich. Das gelingt auch, weil KERN und etkon die Maschinen gemeinsam für die speziellen Anforderungen dieser Fertigung optimiert haben.


Wenn René Hamisch Besuchern erläutert, dass im etkon-Fräszentrum in Markkleeberg pro Jahr etwa 450.000 Einheiten für den Zahnersatz gefertigt werden, schiebt er sofort nach: „Das sind 450.000 Unikate.“ Hergestellt werden sie laut dem Leiter des Fräszentrums hoch automatisiert. Daher betreuen nur fünf Bediener die auf vier Etagen verteilten 89 Fräsmaschinen, die teilweise auch zum Schleifen eingesetzt werden.

Die im Jahr 2005 in dem kleinen Nachbarort von Leipzig gegründete etkon Niederlassung fertigt CAD/CAM-gestützt eine breite Palette von einfachen Einzelzahn-Versorgungen über Kronen bis hin zu vielteiligen Gerüsten für zahngetragenen oder implantatgetragenen Zahnersatz. Kunden sind Dentallabore, die Zahn- oder Gebissabdrücke scannen und mit einer Software von etkon oder anderen Anbietern den gewünschten Zahnersatz designen. Aus diesen Datensätzen erstellt der sächsische Produktionsbetrieb automatisch die Fräsdaten und produziert die gewünschten Teile.

Mit insgesamt elf neuen Kern Micro Fräsmaschinen baut der Zahnersatzhersteller die eigenen Fähigkeiten im besonders zukunftsträchtigen Bereich des auf Implantaten aufsetzenden Zahnersatzes deutlich aus. Neben hoher Wirtschaftlichkeit und Oberflächenqualität ist hier eine Präzision im Mikrometerbereich wichtig. Denn als „Halterungen“ im Mund des Patienten dienen beispielsweise mehrere vom Zahnmediziner eingesetzte Implantate. Auf ihnen werden etwa die bei etkon hergestellten Brückenkonstruktionen montiert, die als Träger des nach außen sichtbaren Zahnersatzes dienen. Die Befestigungspunkte dieser Brücken müssen exakt auf die vom Zahnarzt individuell im Patientenkiefer platzierten Implantate passen, damit der Zahnersatz sicher und schmerzfrei sitzt.

Hochgenaue Temperierung der Anlage

Die Kern Micro ist mit ihrer hohen Präzision für diese Aufgabe bestens geeignet. Das Fräszentrum 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. Und diese Werte werden nicht nur am Beginn, sondern auch am Ende einer mitunter viele Stunden dauernden Bearbeitung eines Werkstücks erreicht.

Bernhard Uhr, stellvertretender Entwicklungsleiter bei KERN, erläutert, wie diese Eigenschaften erreicht werden: „Die Basis dieser Leistungsfähigkeit liegt in konstruktiven Maßnahmen sowie in hohen Qualitäts- und Genauigkeitsanforderungen an die Komponentenlieferanten. Um innere und äußere Wärmeeinflüsse – und damit zwangsläufig einhergehenden Ungenauigkeiten der Maschine – zu minimieren, kommt zudem ein ausgeklügeltes Temperaturmanagement zum Einsatz.“ So werden die Maschinenkomponenten mit einer Genauigkeit von ±0,1°C auf konstanter Temperatur gehalten.

Doch die Präzision war nicht der einzige Grund für die Entscheidung zugunsten von KERN. Als etkon 2014 für den Kompetenzausbau im Implantatbereich die geeignete Technologie suchte, ließ René Hamisch nach einer Marktrecherche bei drei Fräsmaschinenherstellern Testteile fräsen und begutachtete Präzision und Performance der konkurrierenden Anlagen. KERN konnte das Teil „in der kürzesten Zeit mit der höchsten Genauigkeit und den besten Oberflächen fräsen“, erinnert René Hamisch. Ein anderer Hersteller schied aus.

Nicht nur Lieferant, sondern Partner

„Bei den weiteren Verhandlungen hat sich Kern mit einer unglaublichen Flexibilität und der Bereitschaft, Wünsche von uns umzusetzen, hervorgetan“, betont Hamisch. Barbara Bergmann, Gebietsverkaufsleiterin bei KERN, erläutert: „Zwar arbeiten wir stets mit einem Baukastensystem, um Maschinen möglichst einfach an spezielle Kundenanforderungen anpassen zu können. Aber für etkon waren weitere Individualisierungen nötig.“ Und diese wurden „in hervorragender Qualität realisiert“, freut sich der Fräszentrum-Leiter und ergänzt: „Wir haben mit KERN nicht nur einen Lieferanten bekommen, sondern einen Partner.“

Unter anderem musste viel Energie in mechanische Anpassungen investiert werden. Die Kern Micro verfügt über einen integrierten Werkstückwechsler, mit dem 30 Paletten vollautomatisch in das Nullpunktspannsystem der Maschine eingewechselt und prozesssicher bearbeitet werden. Für die Lösung bei etkon kombinierte KERN aber jeweils zwei Maschinen mit einem externen Handlingroboter zu einer Fräszelle. Dieser versorgt beide Maschinen mit Rohlingen und leitet nach der Bearbeitung das fertige Teil wieder auftragsbezogen aus.

Spannsystem für Rohlinge maßgeschneidert

Die meiste Kreativität und Flexibilität erforderte die Entwicklung eines maßgeschneiderten Spannsystems, das die sogenannten Ronden stabil und vibrationsfrei hält und deren Zugänglichkeit für die Werkzeuge optimal gewährleistet. Ronden sind Rohlinge in Form dicker, kreisrunder Scheiben des Materials aus dem der Zahnersatz jeweils bestehen soll.

Nachdem Tests der am Markt verfügbaren Spanntechnik keine befriedigenden Ergebnisse gebracht hatten, begann KERN – mit Unterstützung von etkon – ein geeignetes System zu entwickeln. Von der Zusammenarbeit zeigt René Hamisch noch heute begeistert: „Das hat hervorragend harmoniert.“

Unter anderem musste die Kühlung an die neue Werkstückhalterungen angepasst werden, um Kühlmittelschatten zu vermeiden. Der maximale Schwenkbereich wurde von den üblichen 15 auf 30 Grad vergrößert, weil die Winkel, mit denen Zahnmediziner Implantate setzen, sehr stark variieren. Sogar an der Bearbeitungsachse mussten Änderungen vorgenommen werden.

Dagegen war die Änderung des Werkzeugmagazins vergleichsweise einfach: Denn um die ungewöhnlich langen Werkzeuge, die etkon benötigt, unterzubringen, waren beim Standard-Werkzeugkabinett die Abstände der Werkzeugebenen zu gering. Nun fasst das Magazin der angepassten Kern Micro nahezu 140 der speziellen etkon-Werkzeuge mit HSK 40-Aufnahmen.

Fräsprogramme werden automatisch erstellt

Eine weitere Anpassungsaufgabe bestand in der Anbindung der Kern Micro Maschinen an die Auftragsdatenbank von etkon und so eine Industrie-4.0-Lösung zu schaffen. Aus der Datenbank holt sich jede Maschine ihre Fräsaufträge, fräst anschließend jedes Werkstück individuell, trennt die Teile aus, übergibt sie an den Handlingroboter und meldet die Fertigstellung an die Datenbank zurück. Daher kann etkon stets den Status und die Daten jedes einzelnen Werkstücks abrufen.

Die STL-Daten der Zahntechniklabore werden zuvor von einer speziellen Software automatisch in ein Fräsprogramm für das jeweilige Teil umgewandelt. Manuell erfolgt neben dem Beladen der Maschine lediglich das sogenannte Nesting, die Verteilung der einzelnen Fräsaufträge auf die scheibenförmigen Rohlinge, sodass diese optimal ausgenutzt werden. Die Ronden messen im Durchmesser etwa zehn Zentimeter und weisen Dicken im Zentimeterbereich auf. Sie bestehen beispielsweise aus Polymerwerkstoffen, Zirkonoxid, Kobalt-Chrom- oder Titanlegierungen.

Nach dem Fräsen leitet der Handlingroboter die fertigen Teile direkt zur Finalisierung und Endkontrolle an qualifizierte Zahntechniker weiter. So kann sehr schnell geliefert werden. Abgesehen von Teilen aus Zirkon, die noch gesintert werden müssen und den komplexen, verschraubten Brücken- und Stegkonstruktionen sagt etkon den Kunden zu: Bei Dateneingang bis zwölf Uhr erfolgt der Versand am folgenden Tag.

Nicht nur von der Präzision, sondern auch von der Maschinenzuverlässigkeit ist etkon nun schon seit Mitte 2014 überzeugt. Der Standort Markkleeberg ist das Leitwerk im etkon-Verbund. Hier werden neue Technologien getestet, bevor sie in den anderen Werken eingeführt werden. Dementsprechend arbeiten inzwischen vier Kern Micro in der Hauptniederlassung, zwei weitere kommen Anfang 2016 hinzu. Zwei Anlagen stehen im japanischen etkon-Fräszentrum, das in Kürze den Betrieb aufnimmt. Acht Micro fräsen am amerikanischen Standort in Texas und eine Maschine nutzt das etkon-Entwicklungszentrum in Gräfelfing nahe München.

Aufgrund der guten Partnerschaft soll die Zusammenarbeit in Zukunft noch weiter ausgebaut werden. So arbeitet man aktuell gemeinsam daran, die Bearbeitung von Werkstücken aus Zirkonoxid zu optimieren. Basis dafür sind die hochpräzisen Maschinen Kern Micro.

 

Mehr Informationen zur Kern Microtechnik GmbH:

Kontakt  Herstellerinfo 
KERN Microtechnik GmbH
Olympiastraße 2
82438 Eschenlohe
Tel.: +49 (0) 88 24 / 91 01-0
Fax: +49 (0) 88 24 / 91 01-1 24
E-Mail: kern@microtechnik.com
www.kern-microtechnic.com
 

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