Staub, Späne und Kühlmittel stellen besondere Forderungen an das genaue Einspannen kleiner Bohr- und Fräswerkzeuge. Beim Dentaltechniker Fischler Camtech AG bewährt sich das Spannsystem Micrun von Rego-Fix.
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„Die digitale Prozesskette hat die Dentaltechnik grundlegend verändert“, berichtet Felix Fischler, der zusammen mit seinem Vater die Firma Fischler Camtech AG gegründet hat. Vor etwa einem Jahr haben die beiden ihr derzeitiges Unternehmen in Möhlin, einem kleinen Ort bei Basel, gegründet. Sie haben ein klassisch analog arbeitendes Dentallabor mit einem Systemhaus für CAD/CAM und CNC-Fräsen vereint.
Die Zahntechniker bieten die komplette Prozesskette vom digitalen Kieferabdruck, dem Scan, bis zum fertig bearbeiteten Implantat und Zahnersatz. Die Dentaltechniker fertigen mit Hilfe von CAD/CAM-Daten Abutments, Schienen, Kronen, Brücken und umfassenden Zahnersatz. Die dafür benötigten Geometriedaten erhalten sie zum einen als Bilddaten (Intraoralscans) von Zahnärzten, zum anderen als bereits vorbearbeitete STL-Daten von Dentallaboren. Bei der Fischler Camtech arbeiten zum einen Zahntechniker, die über grundlegende Kenntnisse zu Zahnchirurgie, Zahnprothetik und zu den Arbeitsprozessen beim Zahnarzt verfügen. Zum anderen bereiten Spezialisten für CAD/CAM-Technologien die Daten aus den Kieferbildern der Patienten für die Fertigung auf. Sie erstellen die erforderlichen CNC-Programme und bedienen die Maschinen.
Gefertigt wird auf zwei fünfachsigen CNC-Maschinen, die speziell auf Dentaltechnik ausgelegt sind. Diese verwenden standardisierte Ronden (Blanks) als Rohlinge, die sie automatisch in den Arbeitsbereich einwechseln. Wahlweise können die Maschinen aber auch Blöcke oder Stangen in Spannstöcken aufnehmen.
Staub und Späne beeinträchtigen Werkzeugspannung
Im Dentallabor sind im Wechsel Titan, Chrom-Kobalt (CrCo), Zirkon-, Glas- und Mischkeramiken als Grünlinge, Wachs und auch Kunststoffe, wie PEEK und PMMA, zu bearbeiten. „Speziell dieser Wechsel bei den Werkstoffen konfrontiert uns mit besonderen Forderungen“, erläutert Fischler. Wechselnd müssen die Zahntechniker trocken oder unter Kühlschmiermitteln bearbeiten. Zudem ist für das große Werkstückspektrum eine Vielzahl unterschiedlicher Werkzeuge erforderlich. Harte Werkstoffe, Titan und CrCo, fräsen die Dentaltechniker bevorzugt mit zwei- oder dreischneidigen, weiche und zähe Werkstoffe, zum Beispiel PEEK und PMMA, mit einschneidigen, äußerst scharf geschliffenen Werkzeugen. Für eine hohe Genauigkeit sind zudem Fräswerkzeuge mit minimaler Auskraglänge vorteilhaft. Das minimiert die radiale Abdrängung speziell bei schlanken Werkzeugen kleinster Durchmesser. Deshalb müssen die CNC-Maschinen häufig Bohr- und Fräswerkzeuge wechseln.
Dabei bedingen feine, staubige Späne die besondere Aufmerksamkeit und Sorgfalt des Bedienpersonals der Maschinen. Speziell beim Bearbeiten von Grünlingen (Pressteilen aus Keramikpulver) entstehen sehr abrasive Staubpartikel, die durch Feuchtigkeit und Kühlschmiermittel verkleben und verkrusten. Deshalb müssen diese Stäube immer sorgfältig abgesaugt werden. Vor einem Wechsel von trockener Bearbeitung auf die Bearbeitung unter Kühlschmierung muss das Personal den Arbeitsraum der Maschinen gewissenhaft reinigen. Dies betrifft auch die Spannsysteme für die Bohr- und Fräswerkzeuge.
Wie Fischler berichtet, gelang dies bei der ehemals eingesetzten Ausführung der Frässpindeln und Spannsysteme allerdings nur unzureichend. „Maschinen mit Motor-Frässpindeln, in die der Konus für Spannzangen direkt integriert ist, haben sich als ungünstig erwiesen. Beim Werkzeugwechsel können Staub und Späne in die Werkzeugaufnahme und die Spindel eindringen. Dabei ist es beinahe unmöglich, den Konus und die Spannzangen ausreichend sorgfältig zu reinigen“, ergänzt Fischler. Allerdings können bereits kleinste Späne und anhaftender Staub speziell bei kleinen Werkzeugen erheblich den Rundlauf und die Einspannlänge beeinträchtigen. Das verursacht aber unzulässige Abweichungen in den gefertigten Geometrien und beeinträchtigt deutlich sichtbar die Oberflächengüte, insbesondere beim Fräsen von Freiformflächen an Zahnersatz.
Spannzangensystem erfüllt die Anforderungen
Als wesentlich besser hat sich für die Dentaltechniker das Spannsystem Micrun von Rego-Fix erwiesen. In kleinen HSK-Werkzeugaufnahmen integrierte Spannzangen ermöglichen das exakte Voreinstellen und wiederholgenaue Spannen der Werkzeuge. Zudem können die CNC-Maschinen aus Magazinplätzen im Arbeitsbereich unterschiedliche Bohr- und Fräswerkzeuge automatisch in die Motor-Frässpindel (Drehzahlen bis 50 000 min-1) einwechseln. Besonderer Vorteil des Spannsystems ist die Spannmutter. Sie ist schlank und außen glatt. Staub und Späne können nicht anhaften, die Oberfläche ist leicht zu reinigen. Zudem hat die Spannmutter nur kleine Störkonturen.
Gespannt werden die eingesetzten Bohr- und Fräswerkzeuge mit Hilfe eines Drehmomentschlüssels, der über Klemmrollen an der Spannmutter angreift. Das sorgt für immer gleichbleibende Anzugsdrehmomente. „In unserem beruflichen Umfeld – Zahntechniker haben hinsichtlich industrieller Zerspanungs- und Werkzeugtechnologie allenfalls eine marginale Qualifikation – trägt diese Funktionsweise wesentlich dazu bei, dass die Werkzeuge sachgerecht und zuverlässig wiederholgenau eingespannt werden“, sagt dazu Fischler. Seiner Ansicht nach sind andere, in der Industrie bewährte Spannsysteme, zum Beispiel Schrumpffutter, im Dentallabor keine ernst zu nehmende Alternative zu Spannzangen. Dies, da wie er betont, es im klassischen Zahnlabor meist an ausreichendem Fachwissen über industrielle Fertigungstechnik, über CNC-Maschinen, Werkzeuge und Spannsysteme mangele.
Einfach zu bedienen und problemlos zu reinigen
Zuverlässig funktioniert das Spannsystem in der staubigen Arbeitsumgebung des Dentallabors auch, weil es sich problemlos reinigen lässt. Die Zahntechniker können jeglichen Schmutz einfach und schnell von den drei separierten Komponenten – Werkzeugaufnahme, Spannzange und Spannmutter – mit Flüssigkeit und durch Ausblasen gründlich entfernen. Diese halten dann zuverlässig 3 µm Rundlaufgenauigkeit ein. Somit bearbeiten sie stets mit geforderten Genauigkeit und erreichen die benötigte Oberflächengüte. Darüber hinaus vermindert der Rundlauf deutlich den Verschleiß an den Schneiden. „Werden unsere ein-, zwei- und dreischneidigen Mikrofräser im hochgenauen Spannsystem Micrun eingespannt, arbeiten sie nahezu doppelt so lang verglichen mit dem Einsatz in anderen Spannsystemen“, bestätigt Fischler.
Seine Entscheidung für den Schweizer Hersteller Rego-Fix gründet er auf die hohe Qualität der Produkte und den herausragenden Service. „Benötigen wir kurzfristig Spannzangen oder eine Spannmutter, kann Rego-Fix diese bis 17 Uhr noch am Tag der Bestellung ausliefern. Das schafft für uns eine hohe Flexibilität und trägt dazu bei, dass wir kürzeste Lieferfristen einhalten können“, erläutert er seine Wahl.
Neben den Standardausführungen gibt es für das Spannsystem einige speziell ausgerüstete Varianten. Sie erweitern den Einsatzbereich. In der Ausführung Hi-Q/MRM hat die Spannmutter, verglichen mit dem Standard, einen kleineren Außendurchmesser. „Diese schlanke Variante ist immer dann günstig, wenn minimale Störkonturen benötigt werden. Dies betrifft zum Beispiel das Fräsen in Kavitäten. Beim 5-Achsen-Bearbeiten ermöglicht die schlanke Ausführung, sämtliche zu bearbeitenden Geometrien auch mit kurz eingespannten Werkzeugen problemlos zu erreichen“, führt Alex Freiermuth aus, Produktmanager bei der Rego-Fix AG.
Die Ausführung Hi-Q/MRMC ist auf die innere Kühlmittelzufuhr unter hohem Druck bis 150 bar ausgelegt. Dafür nimmt die Spannmutter Dichtscheiben (DS/ER) und Kühlscheiben (KS/ER) auf. Diese hindern einerseits Schmutz und Späne daran, in die Spannzange einzudringen, und leiten andererseits das Kühlschmiermittel durch die Spannzange direkt an den Schaft und die Schneiden des eingespannten Werkzeugs. Speziell für die kleinen Spannzangendurchmesser haben die Ausführungen mit Feingewinde deutliche Vorteile. Beim Anziehen wird die Spannmutter ohne Verkanten exakt geführt. Sie presst die Spannzange über den Konus gleichmäßig axial ein. So bleibt das eingespannte Werkzeug exakt ausgerichtet und arbeitet mit einer Rundlaufgenauigkeit ø 3 µm.
Fischler Camtech AG www.fischlercamtech.ch
Rego-Fix AG www.rego-fix.com
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