Prototyp einer Biegemaschine für orthodontische Bögen

Für eine vollständig individualisierte Multibracketbehandlung sind neben den anhand eines dentalen VTO (visualized treatment objective) angepassten Brackets und Klebetrays für ein exaktes Positionieren auch individualisierte Bögen notwendig.
Ziel war es, eine Maschine zu entwickeln, die anhand der Koordinaten der Knotenpunkte der Biegungen einen orthodontischen Bogen in der ersten Ordnung individualisieren kann.
Material und Methode: Ausgehend von diesen Anforderungen wurde eine CNC-Maschine konstruiert. Basis der Steuerung ist ein Mikrocontroller (AT Mega 2560) mit speziell angepasster Firmware und Ramps 1.4-Schrittmotorsteuerung. Dieser steuert fünf getriebeuntersetzte Schrittmotoren und je zwei Endstops für jede Achse. Die mechanischen Elemente und eine rigide Gerätebasis wurden mit OpenBuilds-Komponenten realisiert. Die Biegung erfolgt nach dem Prinzip des Dornbiegens, wobei der Bogen in einer elektromechanischen Zange fixiert wird. Die Steuerung des Mikrocontrollers erfolgt über einen PC, auf dem eine eigens mit Python (x, y) 2.7 entwickelte Software die Umrechnung der Koordinaten in Steuerbefehle (G Code), Visualisierung und Gerätesteuerung übernimmt. Dabei werden Materialparameter aus einer Datenbank verwendet. Zur Demonstration wurden aus 0,6 mm Stahlbögen jeweils ein Unterkiefer-3-3-Retainer, ein Oberkieferbogen bukkal und ein Unterkieferbogen für Lingualtechnik jeweils fünfmal gebogen. Die Bogenkoordinaten wurden aus einer simulierten Situation erzeugt. Die Bögen wurden überlagert und Abweichungen gemessen.
Ergebnisse: Mit dem vorliegenden Prototypen konnte die prinzipielle Funktionsfähigkeit der elektromechanischen, elektronischen und softwareseitigen Maschinenanteile demonstriert werden. Das Gerät ist in der Lage, reproduzierbar und mit akzeptabler Genauigkeit gewünschte Bögen anhand von Koordinaten-Knotenpunkten zu biegen.
Schlussfolgerungen: Das vorgestellte Gerät ist eine gute Grundlage für die weitere Entwicklung und Erprobung.