(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼結部品の製造方法であって、
製造すべき１つ又は複数の部品と一緒にファイルを受取って、前記ファイルに表示された前記部品の或る領域又は精密領域に部分的な又は全体的な増量（１）を行う工程と、
増量させた前記部品を焼結させる焼結プロセス（２）により、増量させた前記部品を製造する工程と、
フライス加工プログラムの生成によって補完されたフライス加工プロセス（４）によってプロテーゼの前記部品の高い精度を得る工程と、
最後に、部品を切断し又は互いに分離する（５）工程と、を有し、
前記部品をクロム及びコバルトで作り、
前記焼結プロセス（２）を完了した後、前記フライス加工プロセス（４）を行う前に、前記部品に中間熱処理プロセス（３）を行う工程を有し、前記中間熱処理プロセス（３）において、部品を急勾配温度上昇によって１０００℃の温度に晒し、引き続いて室温で冷却する、製造方法。
【請求項２】
前記ファイル内の前記部品の或る領域の部分的な又は全体的な増量プロセスは、増量のための輪郭（６）を定める工程と、それに引き続いて、増量を前記部品の選択された領域に沿って拡張させる工程とを有する、請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
前記部品の表現を含むファイルはＳＴＬファイルである、請求項１に記載の製造方法。
【請求項４】
フライス加工プロセスを自動的に、半自動的に、又は命令の仕方で実行するフライス加工プログラムを生成する工程（４）を有する、請求項１に記載の製造方法。
【請求項５】
フライス加工プロセスを定めるプログラムが、基準位置決め方法及び最終の増量済み幾何学的形状の使用を必要とし、最終の増量済み幾何学的形状は、少なくとも５軸を有する機械によって加工される、請求項１に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の目的は、異なる表面仕上げを有する部品、並びに、かかる部品の製造方法を提供することにある。発明の名称が示すように、部品は、異なる表面仕上げを有し、その領域を容易に識別することができ、それにより、各領域は、後で使用するのに望ましい一連の特徴部を有する。
【０００２】
本発明の特徴は、最初に焼結プロセスを行い、その後に部品の或る領域を機械加工して、互いに異なる表面仕上げが部品に形成される組合せ方法によって、部品を製造することにある。
【０００３】
製造方法に関して、本発明の特徴は、部品を焼結プロセスによって製造した後で三次元機械加工を行い、かくして、焼結プロセスによって高度の精度及び公差を有する部品を得ることを特徴とする。
【０００４】
本発明の目的である方法の特徴は、工程の性質及び順序にあり、高い精度で且つ最適な公差を有する部品を焼結プロセスによって得ることになる。
【０００５】
本発明の方法は、焼結プロセスによる製造によって得られる利点と三次元機械加工による製造によって得られる利点を適当に組合わせ、それにより、複雑な幾何学的形状を有し且つ或る領域に極めて高い精度を有する部品が得られ、かくして、設計及び製造時間を短縮し、その結果、コストを減少させる。
【背景技術】
【０００６】
焼結プロセスは、粉末の又は圧縮成形された金属、セラミック又はプラスチックを、混合物の溶融温度よりも低い温度で熱処理する工程を有し、それにより、粒子間に生じる強固な結合部により、部品の強度及び耐性を増大させる。
【０００７】
他方、機械加工プロセス、特に三次元機械加工は、主に、機械加工すべき材料を、いくつかの刃を有する回転工具で切削する工程を有し、刃は、硬質金属で作られた歯、リップ又は小板として知られている。刃は、作業台が移動することが可能な略すべての方向である前進移動に従い、加工すべき部品が取付けられる作業台からプログラムが入力される。
【０００８】
高い精度及び高価な材料を必要とする部品の製造プロセスにおいて、焼結プロセスにより、コストの大幅な減少が得られた。得られた公差及び精度は許容可能であるけれども、これらを向上させることができ、その理由は、それらが、焼結プロセスで用いられる粉末粒子の寸法によって左右されるからである。他方、機械加工プロセス、例えばフライス加工で廃棄される材料の量、及び、この機械加工プロセスに費やされる時間は比較的多く、それにより、製造プロセスのコストを著しく増大させる。しかしながら、得られる精度は、極めて良好である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００８／０２４１７９８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
焼結プロセスによる部品の製造により、複雑な部品を容易に、安価に且つ効率的に得ることができるけれども、これら部品の幾何学的形状は、他の部品と機械的に嵌合することを必要とする領域において特に、高い精度を必要とする。加えて、製造すべき部品は、異なる表面仕上げによる将来の利点を得るために、部品の表面が互いに異なる仕上げグレードを有することを必要とする。
【００１１】
したがって、本発明の目的は、焼結プロセスによって製造される部品を発展させ、異なる領域に異なる精度を得ると共にかかる領域の表面仕上げによる利点を得ることにある。
【００１２】
また、本発明の目的は、可能な限りコストが低いけれども可能な限り良好な精度及び公差を有し、且つ、焼結プロセスの利点と三次元機械加工の利点を組合せた、高精度の部品を製造する方法を発展させることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
最初、異なる領域に異なる精度を有し且つ後で表面仕上げから得られる利点を得る部品を、焼結プロセスによって製造するという目的を達成するために、本発明の目的である部品は、焼結プロセスによって作られ且つ互いに異なる表面仕上げを有する部品であって、前記部品は、容易に識別できる領域に、互いに異なる表面仕上げを有し、１つの領域では、焼結プロセスで用いられる粉末材料の粒径のため、焼結プロセスによる粗さを有する仕上げになり、他の領域では、三次元機械加工プロセスを前記部品に行うことによって平滑な又は磨かれた仕上げになり、２つの完全に識別可能な表面仕上げが単一部品に形成される。
【００１４】
部品は、容易に識別できる領域に互いに異なる表面仕上げを有するので、上述した３つの目的は、次の特徴によって達成される。
【００１５】
第１に、部品は、他の部品と機械的に嵌合することを必要とする領域において、高い精度を有する。かかる領域は、焼結プロセスによる製造後に三次元機械加工プロセスを行った領域である。
【００１６】
第２に、表面粗さの程度は、部品の種々の領域によって異なり、その理由は、幾つかの領域は、製造に用いられる粉末粒子の寸法のため、焼結プロセスによって製造されたことによる粗さの程度を有するからである。粗さは、セメント又はそれと同様の材料による他の部品又は材料との締結を向上させるのに役立つ。
【００１７】
第３に、部品を焼結プロセスによって製造しているので、複雑な幾何学的形状（空間内に定めることができる任意の幾何学的形状）、例えば、他の製造技術によって得ることができない幾何学的形状を有する部品を得ることができる。
【００１８】
部品を低コスト、高精度且つ厳密な公差で製造するプロセスの提案された目的を達成するために、焼結プロセスによって製造された部品で始まり、その精度及び公差を向上させる一連の工程が続く製造方法を開発した。
【００１９】
これら製造プロセスは全て、一般に、ＳＴＬファイルで始まるが、製造すべき部品を表現するのに有効な任意その他のフォーマットが適用されてもよい。ＳＴＬフォーマットは、三角形による近似を用いてデザインされた物品の幾何学的表現を含む標準的な立体リトグラフィー又は光造形フォーマットである。
【００２０】
ファイルがＳＴＬフォーマットであるとき、配置場所又は機能のために高い精度を必要とする部品の精密領域を、部分的に又は全体的に増量させる。この増量は、文字通り理解される必要はなく、その理由は、この増量は、予め決められた形状又は任意その他の形態で行われからであり、かかる形状又は形態により、増量領域において又は或る形状が存在する場所において引き続いて三次元機械加工を行うことを可能にする。
【００２１】
ファイルを作成して準備が整ったら、焼結プロセスによる製造を行う。
【００２２】
その後、選択的には、金属を緩和させるために、製造した部品に中間熱処理プロセスを行う。
【００２３】
次に、精密であると考えられる領域を、本来の及びおそらくは最終の幾何学的形状に機械加工し、この幾何学的形状は、自動的な、半自動的な又は命令によるフライス加工（４）を行うプログラムを生成することによって、保存されたり、引出されたり又は生成されたりする。極めて高い精度が自動機械加工によって部品の精密領域に得られる。
【００２４】
この三次元機械加工は、空間中の任意の箇所に到達してそれを反映させることができる機械で実施される。
【００２５】
心出し及び基準位置決め方法が、この時点においては重要であり且つ本質的である。この作業に最も良く用いられる機械は、制御可能な５つの軸を有するフライス加工機械、又は、４つの軸と１つの軸を有し且つ市場で知られているフライス加工機械である。
【００２６】
最後に、部品を切断し、出荷する準備を行う。
【００２７】
焼結製造プロセスで得られる精度及び公差が、機械加工プロセスで得られる精度及び公差ほどではないという事実は、使用される材料の性質及び行われるプロセスに由来する。かくして、クロム及びコバルト粉末を焼結プロセスに用いる場合、使用する粒子の厚さは３６〜５４マイクロメートルであってもよいし、それよりも大きくてもよく、これは、物理的圧縮限度を暗示している。加えて、熱を数ナノ秒の非常に短い期間にわたって加える焼結プロセス自体によって、応力、ねじれ及び折曲げを生じさせてもよい。
【００２８】
その後の増量なしに、焼結部品を直接修正する。しかしながら、或る状況において、焼結プロセスによって生じた壁の相違のため、フライス加工部が材料と接触しない場合がある。したがって、焼結プロセスによって得られた部品の直接的な機械加工は、所望の結果を達成しない。
【００２９】
部品に、局所的な又は全体的な増量プロセスを行うので、部品に、正確な凹部を形成する機械加工プロセスを行うことが可能である。これは、焼結だけによって得られる部品の精度及び公差よりも高度な精度及び公差（レベル９）を有する部品を達成する。加えて、仕上げの品質、テキスチャ及び完成度は、焼結プロセスによって直接得られる仕上げの品質、テキスチャ及び完成度た場合よりも良好である。
【００３０】
本発明の目的である部品は、複雑な形状を有し、迅速且つ容易に製造でき、しかも或る領域に高い精度を有する部品を必要とする任意の業界又は部門に利用することができる。具体的に言えば、かかる部品は、例えば、医用精密機械、歯科用精密機械、自動車、航空及び造船分野で利用することができる。
【００３１】
また、本発明の目的である方法は、複雑な形状を有し、迅速且つ容易に製造でき、しかも或る領域に高い精度を有する部品を必要とする任意の業界又は部門に利用することができる。具体的に言えば、かかる部品は、例えば、医用精密機械、歯科用精密機械、自動車、航空及び造船分野で利用することができる。
【００３２】
説明を完全にすると共に本発明の特徴をより深く理解することを可能にするため、本願に１組の図面が添付されている。これら図面は、機能的であるにせよ審美的であるにせよいずれにせよ、無限の可能性を考慮に入れて指針として提供されているに過ぎない。これらの図面は、本発明の目的である装置の新規な特徴及び利点の良好な理解をもたらすであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の目的である製造方法のいくつかの工程を示す図である。
【図２】増量のための特定の輪郭を有する歯科用部品の斜視図である。
【図３】焼結後に部品の上に配置されるときの精密特徴部の詳細図である。
【図４】歯科用部品の精密部分の機械加工の詳細図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
次に、提案すべき本発明の好ましい実施形態を、図面に基づいて記載する。
【００３５】
図１は、製造プロセスを構成するいくつかの工程を示す。
【００３６】
かくして、製造すべき部品の仕様を有するファイルをいったん受取ったら、或る領域の部分的な又は全体的な増量（１）を実施する。この増量は、図２に示すように、増量の輪郭（６）を定めること、引き続いて増量を、部品の選択された領域に沿って拡張させることを含み、換言すると、歯科用クラウンを歯科用部品に沿って配置するようなことである。
【００３７】
増量の目的は、三次元機械加工後に優れた精度及び公差を有する領域を得ることにある。例えば、歯科用部品の場合、増量は、要素をインプラントの上に正確に配置するのに、または、セメント付き歯科用部品を配置するのに必要である。
【００３８】
考えられる１つの実施形態では、ファイルのフォーマットは、ＳＴＬフォーマットであるのがよい。
【００３９】
ファイルが、既に増量した部品のＳＴＬフォーマットであれば、焼結による製造（２）を実施する。
【００４０】
必須ではなく選択的であるが、製造プロセス後に金属を緩和させるために、焼結によって得られた部品に、中間熱処理プロセス（３）を行うのがよい。中間熱処理プロセスは、部品に、急勾配の温度上昇によって得られる１０００℃の温度を付与する又はかかる温度に晒すこと、及び、その後、室温で冷却することを含む。
【００４１】
焼結（２）の後、または、中間熱処理プロセス（３）の後、引続いて、部品に後処理を行い、かかる後処理は、少なくとも５軸を有する機械を用いて、三次元機械加工（４）を行うことを含み、少なくとも５軸を有する機械は、４軸＋１軸として市場に知られている機械を含む。
【００４２】
フライス加工（４）を、増量領域と略一致する選択された領域だけに行い、又は、後で行う増量のための形状を有する領域だけに行う。
【００４３】
最後に、部品を互いに切断又は分離（５）したら、引続いて、部品を配送する。
【００４４】
図３は、１組の部品を示し、１組の部品は、この場合は歯科用部品であるが、任意その他の種類の部品であってもよい。精密部品は、この場合、インプラント上の要素の正確な機械加工場所（７）又はセメント付きの部品の配置を達成するために増量されている。
【００４５】
図４は、焼結後にフライス加工を用いて正確に機械加工すべき場所のための機械加工プロセスの詳細図である。
【００４６】
上述した方法により、高度な精度、公差、品質、テキスチャ及び仕上げを備えた焼結部品を得、仮に部品をフライス加工によって得たときのコストよりも極めて低いコストを可能にする。
【００４７】
上述した製造方法は、任意の種類の部品に適用可能であり、かかる部品は、例えば、医用精密機械、歯科用精密機械、自動車、航空及び造船分野等における、歯科用部品（クラウン、ブリッジ、骨格部品）、任意の種類の人工器官、機械的に高精度の部品である。
【００４８】
焼結のために用いられる機械は、任意の２度、３度、４度又は５度のレーザ機械であってもよいし、ザックレーザ機械であってもよいし、ＣＯ2又は熱的機械であってもよい。
【００４９】
上述した方法を用いて得られた部品は、焼結プロセスによって製造され、外面の一部の領域又はすべての領域がフライス加工プロセスによって処理されていることを特徴とし、その結果、部品の精密領域に、優れた品質、テキスチャ及び仕上げを有し、優れた精度及びレベル９の公差を得る。したがって、これら部品は、表面仕上げを容易に識別できる複数の領域を有し、或る領域は、焼結によって直接的に得られる或る粗さを有し、他の領域は、三次元機械加工の後処理を適用した結果、研磨され且つ平滑である。
【００５０】
本発明の本質は、構成要素の材料、形状、寸法又は配置の変化によって変わらず、本明細書に限定されず、本明細書は、当業者が再現するのに十分である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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