Die vorliegende Erfindung betrifft einen Sinterofen zum Sintern von dentalen Werkstücken, wobei der Sinterofen ein Heizelement mit einem Aufnahmeraum zur Aufnahme des Werkstücks während des Sinterns aufweist und der Aufnahmeraum ein Teilbereich eines Innenraums im Inneren des Heizelements ist und das Heizelement Siliziumkarbid aufweist oder daraus besteht.

Sinteröfen zum Sintern von dentalen Werkstücken sind in einer Vielzahl von Ausgestaltungsformen beim Stand der Technik bekannt. In der EP 3 132217 B1 werden verschiedene Ausführungsvarianten von Sinteröfen beschrieben. Bei einer Variante ist ein Tiegel, beispielsweise aus Siliziumkarbid, vorgesehen, welcher von außen mittels einer umlaufenden Spule induktiv erwärmt wird. In Fig. 5 dieser Schrift ist stark schematisiert ein Heizelement in Form einer drahtförmig ausgebildeten Heizspirale gezeigt, in deren Innenraum der Aufnahmeraum zur Aufnahme des Werkstücks während des Sinterns angeordnet ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Sinterofen der genannten Art mit einem möglichst hohen Wirkungsgrad auszugestalten, sodass mit ihm ein schnelles Hochtemperatursintern möglich ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, dass das Heizelement zumindest bereichsweise als geschlitztes Rohr ausgebildet ist und der Schlitz im das Heizelement bildenden Rohr in einem Heizbereich, in dem das Heizelement den Aufnahmeraum umgibt, spiralförmig ausgebildet ist.

Durch die Ausbildung des Heizelementes als zumindest bereichsweise geschlitztes Rohr, bei dem der Schlitz im Heizbereich spiralförmig ausgebildet ist, wird ein Sinterofen zur Verfügung gestellt, der mit einem hohen Wirkungsgrad dazu geeignet ist, sehr rasch die zum Hochtemperatursintern benötigten, sehr hohen Temperaturen zur Verfügung zu stellen, sodass mit einem vertretbaren Energieaufwand die Aufheizzeiten möglichst kurz gehalten werden können, um so die dentalen Werkstücke mit dem erfindungsgemäßen Ofen sehr schnell bei sehr hohen Temperaturen sintern zu können. Bevorzugt werden im Aufnahmeraum, welcher vom Heizbereich des Heizelementes umgeben ist, Sintertemperaturen von bis zu 1600 °C erreicht. Die Aufheizgeschwindigkeiten erfindungsgemäßer Sinteröfen liegen günstigerweise im Bereich von 5°C/min bis 350 °C/min. In erfindungsgemäßen Sinteröfen können verschiedenste dentale Werkstücke wie z.B. Zahnkronen, Onlays, Brücken, künstliche Zähne, usw. gesintert werden. Das Heizelement ist bevorzugt ein aktiver Wärmeerzeuger bzw. eine aktive Heizeinrichtung, welcher bzw. welche aus elektrischer Energie Wärme erzeugt. Es handelt sich bevorzugt um ein resistives Heizelement, also um ein Heizelement, welches beim Durchfließen mit elektrischem Strom Wärme erzeugt. Dadurch, dass der Aufnahmeraum zur Aufnahme des Werkstücks während des Sinterns im Innenraum dieses Heizelementes angeordnet ist, kann der gesamte Aufnahmeraum sehr rasch auf die benötigte Sintertemperatur gebracht werden.

Das Heizelement kann Siliziumkarbid aufweisen oder vollständig daraus bestehen. Die Verwendung eines im Heizbereich spiralförmig geschlitzten Rohres hat gegenüber den aus dem oben genannten Stand der Technik bekannten Heizelementen in Form von Drahtspiralen den Vorteil, dass mit relativ wenig elektrischer Energie eine räumlich sehr gleichmäßige, entsprechend hohe Temperaturverteilung im Aufnahmeraum erzeugt werden kann, sodass überall im Aufnahmeraum die zum schnellen Sintern des Werkstücks benötigten hohen Temperaturen zur Verfügung stehen. Durch die Ausbildung des Heizbereichs als spiralförmig geschlitztes Rohr wird eine wesentlich gleichmäßigere hohe Temperaturverteilung innerhalb des Aufnahmeraums erreicht, als bei einem als Drahtspirale ausgebildeten Heizelement gemäß Stand der Technik.

In diesem Sinne ist bevorzugt vorgesehen, dass zumindest in dem Heizbereich, in dem der Schlitz im Rohr spiralförmig ausgebildet ist, ein Verhältnis einer Breite des Schlitzes zu einer Breite eines zwischen zwei benachbarten Abschnitten des Schlitzes angeordneten Steges des geschlitzten Rohres in einem Bereich von 1:1 bis 1:10, vorzugsweise von 1:3 bis 1:7, liegt. In anderen Worten sind im Heizbereich, also in dem Bereich, in dem der Schlitz im Rohr spiralförmig ausgebildet ist, die Stege des geschlitzten Rohres zwischen jeweils zwei benachbarten Schlitzen mindestens so breit und vorzugsweise breiter als die Schlitze bzw. der Schlitz. Die Stege sind dabei die Wandbereiche des geschlitzten Rohres, welche im Betrieb des Heizelementes glühen, um so die benötigte Temperatur im Aufnahmeraum zu erzeugen.

Um die zum Sintern benötigte Wärme bzw. Hitze im Aufnahmeraum zu konzentrieren, sehen bevorzugte Varianten der Erfindung vor, dass der Innenraum im Inneren des Heizelements abgesehen vom Aufnahmeraum zumindest teilweise mit thermisch dämmendem Material, vorzugsweise mit Schamott, gefüllt ist.

Auch wenn dies nicht zwingend notwendig ist, so sehen bevorzugte Varianten der Erfindung doch vor, dass das Heizelement in einer Betriebsstellung des Sinterofens horizontal liegend angeordnet ist. Eine Längsachse des das Heizelement bildenden Rohres verläuft also in der Betriebsstellung günstigerweise horizontal. Das Rohr ist günstigerweise ein Hohlzylinder, bevorzugt mit kreisringförmiger Grundfläche, und einem entsprechend ausgebildeten Schlitz bzw. entsprechend ausgebildeten Schlitzen in der Zylindermantelwand.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Heizelement zusätzlich zum Heizbereich einen Anschlussbereich aufweist, wobei im Anschlussbereich in einer Längsrichtung des Heizelementes, vorzugsweise linear, längserstreckt ausgebildete Schlitze im das Heizelement bildenden Rohr ausgebildet sind. Der Heizbereich, in dem der Schlitz im das Heizelement ausbildenden Rohr spiralförmig ausgebildet ist, ist der Teil des Heizelementes, welcher im Betrieb zum Glühen gebracht wird. Man könnte ihn auch als sogenannte Hotzone bezeichnen. Der Anschlussbereich des Heizelementes hingegen glüht auch während des Betriebs des Sinterofens in bevorzugten Ausgestaltungsformen nicht. Der Anschlussbereich ist vielmehr ein Bereich des Heizelementes, in dem das Heizelement im Sinterofen gehalten und elektrisch angeschlossen werden kann. In diesem Sinne ist günstigerweise vorgesehen, dass an einem, dem Heizbereich gegenüberliegenden Ende des Anschlussbereichs elektrische Anschlüsse des Heizelementes ausgebildet sind. Die im Anschlussbereich längserstreckt ausgebildeten Schlitze teilen im Anschlussbereich das rohrförmig ausgebildete Heizelement in zwei elektrisch voneinander getrennte Bereiche, wobei an jedem dieser Bereiche jeweils ein elektrischer Anschluss angeschlossen werden kann. Die im Anschlussbereich ausgebildeten längserstreckten Schlitze können gerade, also linear, aber auch in anderer Form verlaufen. Die Schlitze im Anschlussbereich sind jedenfalls günstigerweise nicht spiralförmig, sodass das Heizelement im Anschlussbereich beim Durchströmen von elektrischen Strom nicht so aufgeheizt wird, wie dies im Heizbereich der Fall ist. Über die elektrischen Anschlüsse des Heizelementes wird günstigerweise elektrischer Strom in das Heizelement eingespeist, sodass dieser elektrische Strom das Heizelement im Anschlussbereich und im Heizbereich durchströmt, wodurch der Heizbereich zur Erzeugung der benötigten Wärme bzw. Hitze entsprechend erhitzt, vorzugsweise zum Glühen gebracht werden kann. Da sich der Anschlussbereich auch im Betrieb des Sinterofens nicht so erhitzt wie der Heizbereich, dient der Anschlussbereich günstigerweise sowohl zur Befestigung des Heizelements im Sinterofen, als auch zur Anbringung der elektrischen Anschlüsse. Günstigerweise ist der Anschlussbereich zumindest so lang wie und bevorzugt länger als der Heizbereich. In diesem Zusammenhang ist bevorzugt vorgesehen, dass in der Längsrichtung des Heizelements eine Längserstreckung des Heizbereichs zu einer Längserstreckung des Anschlussbereichs in einem Verhältnis von 1:1 bis 1:5, vorzugsweise von 1:2 bis 1:4, steht. Die Gesamtlänge des Heizelements liegt günstigerweise im Bereich zwischen 150mm und 300mm.

Bevorzugt ist bei erfindungsgemäßen Sinteröfen vorgesehen, dass das Heizelement eine Einführöffnung zum Einbringen des zu sinternden Werkstücks in den Aufnahmeraum aufweist, wobei die Einführöffnung von einer, vorzugsweise linear verschiebbar gelagerten, Ofentür des Sinterofens verschließbar ist. Besonders günstig ist es in diesem Zusammenhang, wenn an der Ofentür ein Werkstückträger fixiert ist, wobei das zu sinternde Werkstück auf dem Werkstückträger gelagert in den Aufnahmeraum einbringbar und während des Sintervorgangs auf dem Werkstückträger lagerbar ist. Bei dem Werkstückträger kann es sich um ein zungenartig längserstreckten Körper handeln, welcher bevorzugt von der Ofentür absteht. Bevorzugt besteht der Werkstückträger aus Siliziumkarbid. Der Werkstückträger ist günstigerweise in der Schließstellung der Ofentür so angeordnet, dass das auf ihm gelagerte Werkstück möglichst zentral im Aufnahmeraum liegt.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Sinterofen eine Kammerwandung aus thermisch dämmendem Material und eine von der Kammerwandung umgebene Ofenkammer aufweist, wobei das Heizelement in der Ofenkammer angeordnet ist, und die Kammerwandung zumindest bereichsweise im Heizbereich von dem Heizelement beabstandet ist. Durch diesen Abstand zwischen dem Heizbereich des Heizelementes und der Kammerwandung der Ofenkammer werden negative Beeinträchtigungen sowohl des Heizelementes als auch der Kammerwandung vermieden. Es ist aber nicht ausgeschlossen, dass das Heizelement direkt an der Kammerwandung anliegt. Der Abstand zwischen Kammerwandung und Heizelement beträgt günstigerweise zumindest bereichsweise im Heizbereich 0mm bis 30mm.

Weitere Merkmale und Einzelheiten bevorzugter Ausgestaltungsformen der Erfindung werden anhand eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Sinterofens in der nachfolgenden Figurenbeschreibung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematisierte Schnittdarstellung durch das Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Sinterofens im geöffneten Zustand;

Fig. 2 dieses Ausführungsbeispiel im geschlossenen Zustand;

Fig. 3 eine Seitenansicht auf das in Fig. 1 und 2 verwendete Heizelement und Fig. 4 eine Frontalansicht auf dieses Heizelement im Bereich der Einführöffnung.

Die Fig. 1 und 2 zeigen das Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Sinterofens 1 in einem schematisierten Vertikalschnitt. Der Sinterofen 1 weist ein hier nur sehr schematisiert dargestelltes Gehäuse 30 und eine, eine Ofenkammer 23 umgebende, Kammerwandung 22 auf. Die Kammerwandung 22 kann z.B. aus Schamott oder anderem geeigneten, thermisch dämmenden Material bestehen. In der Ofenkammer 23 befindet sich das Heizelement 3 des Sinterofens 1. Das Heizelement 3 ist erfindungsgemäß als zumindest bereichsweise geschlitztes Rohr ausgebildet. Der Schlitz 6 im das Heizelement 3 bildenden Rohr ist im Heizbereich 7 spiralförmig ausgebildet. Der Heizbereich 7 ist der Teil des Heizelements 3, welcher den Aufnahmeraum 4 zur Aufnahme des Werkstücks 2 während des Sinterns umgibt. Der Aufnahmeraum 4 ist ein Teilbereich des Innenraums 5 im Inneren des Heizelementes 3. Das Heizelement 3 ist in der hier gezeigten Ausführungsform abgesehen von elektrischen Anschlüssen 16 vollständig aus Siliziumkarbid ausgebildet. Im Heizbereich 7, in dem der Schlitz 6 im Rohr spiralförmig ausgebildet ist, weist der Schlitz 6 in bevorzugten Ausgestaltungsformen eine Breite 8 im Bereich von 2mm bis 10mm auf. Die zwischen zwei jeweils benachbarten Schlitzen 6 bzw. Windungen eines Schlitzes 6 angeordneten Stege 10 des geschlitzten Rohres weisen in bevorzugten Varianten der Erfindung eine Breite 9 von günstigerweise 2mm bis 25mm auf. Die Breite 9 der Stege 10 ist günstigerweise mindestens so groß, günstigerweise größer als die Breite 8 des spiralförmigen Schlitzes 6. Wie bereits eingangs erläutert, liegt das Verhältnis zwischen der Breite 8 des Schlitzes 6 und der Breite 9 eines zwischen zwei benachbarten Abschnitten des Schlitzes 6 angeordneten Steges 10 im Heizbereich 7 günstigerweise in einem Bereich von 1 :1 bis 1 :10, vorzugsweise von 1 :3 bis 1 :7. Durch die im Verhältnis zu den Schlitzen relativ breiten Stege wird für eine homogene räumliche Wärmeverteilung innerhalb des Aufnahmeraums 4 während des Sintervorgangs gesorgt. In den Fig. 1 und 2 ist gut zu sehen, dass das Heizelement 3 in der Betriebsstellung des Sinterofens 1 horizontal liegend angeordnet ist. In den Bereichen des Heizelementes 3 außerhalb des Heizbereichs 7 sehen bevorzugte Ausgestaltungsformen der Erfindung vor, dass der Innenraum 5 im Inneren des Heizelementes 3 zumindest teilweise mit thermisch dämmendem Material 11 gefüllt ist. Auch bei diesem thermisch dämmenden Material 11 handelt es sich bevorzugt um Schamott. Durch die Füllung des Innenraums 5 im Inneren des Heizelementes, abgesehen vom Aufnahmeraum 4, mit thermisch dämmendem Material 11 wird die Konzentration der im Heizbereich 7 des Heizelementes 3 erzeugten Hitze auf den Bereich, nämlich auf den Aufnahmeraum 4 erreicht, welcher für den Sinterprozess benötigt wird.

Das Heizelement 3 weist in günstigen Varianten, wie der hier gezeigten Ausführungsform, zusätzlich zum Heizbereich 7 einen Anschlussbereich 12 auf. Im Anschlussbereich 12 sind günstigerweise in Längsrichtung 13 des Heizelementes 3, vorzugsweise linear, längserstreckt ausgebildete Schlitze 14 vorgesehen. An dem, dem Heizbereich 7 gegenüberliegenden Ende 15 des Anschlussbereichs 12 befinden sich günstigerweise die Anschlüsse 16 des Heizelementes 3, über die elektrische Energie bzw. elektrischer Strom in das Heizelement eingespeist werden kann. Der auch im Betrieb des Sinterofens 1 gegenüber dem Heizbereich 7 deutlich kühlere Anschlussbereich 12 kann dazu genutzt werden, um dort das Heizelement 3 im Sinterofen 1 zu befestigen. Außerdem sorgt der Anschlussbereich 12 dafür, dass die elektrischen Anschlüsse 16 ausreichend weit vom Heizbereich 7 entfernt sind, um nicht beeinträchtigt oder zerstört zu werden. Der Anschlussbereich 12 ist, in Längsrichtung 13 des Heizelementes 3 gesehen, günstigerweise zumindest so lang oder bevorzugt länger als der Heizbereich 7. Wie eingangs bereits erwähnt, sehen bevorzugte Ausgestaltungsformen vor, dass in der Längsrichtung 13 des Heizelementes 3 eine Längserstreckung 17 des Heizbereichs 7 zu einer Längserstreckung 18 des Anschlussbereichs 12 in einem Verhältnis von 1 :1 bis 1 :5, vorzugsweise von 1 :2 bis 1 :4, steht.

Alle geschlitzten Bereiche des das Heizelement 3 bildenden Rohres können aus einem einzigen durchgehen Schlitz 6 bzw. 14 bestehen. Es kann sich aber genausogut um mehrere Schlitze 6 bzw. 14 im Rohr handeln.

Die aus thermisch dämmendem Material bestehende Kammerwandung 22 des Sinterofens 1 ist in bevorzugten Ausgestaltungsformen wie der hier gezeigten, zumindest bereichsweise im Heizbereich von dem Heizelement 3 beabstandet, sodass es weder beim Heizelement 3 noch bei der Kammerwandung 22 zu einer negativen Beeinträchtigung kommt. Wie eingangs bereits erläutert, ist ein direktes Anliegen des Heizelements 3 an der Kammerwandung 22 aber nicht ausgeschlossen. Der Abstand 24 zwischen dem Heizelement 3 bzw. dessen Heizbereich 7 und der Kammerwandung 22 liegt günstigerweise im Bereich von 0mm bis 30mm.

In günstigen Ausgestaltungsformen wie der hier gezeigten, befindet sich am, dem Anschlussbereich 12 gegenüberliegenden Ende des Heizbereichs 7 eine Einführöffnung 19 durch die hindurch das zu sinternde Werkstück 2 in den Aufnahmeraum 4 innerhalb des Heizelementes 3 eingebracht und nach Abschluss des Sintervorgangs aus diesem wieder entnommen werden kann. Bevorzugt ist wie hier vorgesehen, dass die Einführöffnung 19 von einer Ofentür 20 des Sinterofens verschließbar ist. Bevorzugt handelt es sich um eine linear am Gehäuse 30 des Sinterofens verschiebbare gelagerte Ofentür 20. In Fig. 1 befindet sich der Sinterofen 1 im geöffneten Zustand, in dem die Ofentür 20 die Einführöffnung 19 freigibt. In Fig. 2 befindet sich der Sinterofen 1 im geschlossenen Zustand, in dem auch der Sintervorgang vorgenommen wird. In diesem geschlossenen Zustand gemäß Fig. 2 verschließt die Ofentür 20 die Einführöffnung 19. Die in diesem Ausführungsbeispiel vorgesehene Linearführung 26, mittels der die Ofentür 20 zwischen der geöffneten Stellung gemäß Fig. 1 und der geschlossenen Stellung gemäß Fig. 2 hin und her bewegt werden kann, ist in Fig. 1 nur schematisiert dargestellt und kann, wie beim Stand der Technik an sich bekannt, ausgeführt sein.

In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist, wie in anderen bevorzugten Varianten vorgesehen, dass ein Werkstückträger 21 an der Ofentür 20 fixiert ist. Dies hat zur Folge, dass der Werkstückträger 21 zusammen mit der Ofentür 20 bewegt wird, wenn die Ofentür 20 zwischen der Schließstellung und der Öffnungsstellung hin und her bewegt wird. Das zu sinternde Werkstück 2 wird auf dem Werkstückträger 21 gelagert, um so für den Sintervorgang in den Aufnahmeraum 4 eingebracht zu werden. Während des Sintervorgangs lagert das Werkstück 2 auf dem Werkstückträger 21. Der Werkstückträger 21 ist, wie eingangs bereits erläutert, günstigerweise zungenförmig und längserstreckt ausgebildet, wie dies hier in den Fig. 1 und 2 auch gut erkennbar ist. Bevorzugt besteht der Werkstückträger 21 ebenfalls aus Siliziumkarbid. Wie in Fig. 2 gut zu sehen ist, wird das zu sinternde Werkstück 2 während des Sintervorgangs vom Werkstückträger 21 in einer mehr oder weniger zentralen Position im Aufnahmeraum 4 innerhalb des Heizelementes 3 bzw. innerhalb des Heizbereichs 7 gehalten.

In Fig. 3 ist das in den Fig. 1 und 2 verwendete Heizelement 3 noch einmal ohne die sonstigen Bauteile des Sinterofens 1 gezeigt. Gut zu sehen ist hier wiederum die spiralförmige Ausgestaltung des Schlitzes 6 im Heizbereich 7 des rohrförmig ausgebildeten Heizelementes 3. Im Anschlussbereich 12 hingegen ist der Schlitz 14 beidseitig als linear erstreckter Schlitz ausgebildet, sodass es nicht zum Kurzschluss zwischen den beiden elektrischen Anschlüssen 16 am hinteren bzw. dem Heizbereich 7 gegenüberliegenden Ende 15 des Anschlussbereichs 12 kommt.

Fig. 4 zeigt eine Ansicht von vorne auf das rohrförmige Heizelement 3 im Bereich der Einführöffnung 19, also einen Blick hinein in den, im Innenraum 5 des Heizelementes 3 bzw. des Heizbereichs 7 angeordneten, Aufnahmeraum 4.

Der in Fig. 4 gezeigte Innendurchmesser 27 des Heizelementes 3 und insbesondere des Heizbereichs 7 liegt bei bevorzugten Varianten der Erfindung im Bereich von 20mm bis 70mm. Die Wandstärke des Heizelementes 3, insbesondere im Heizbereich 7, beträgt günstigerweise einen Wert im Bereich von 2mm bis 7mm. Das Verhältnis des Innendurchmessers 27 des Heizelementes 3 zum Außendurchmesser 28 des Heizelementes 3 liegt insbesondere im Heizbereich 7 günstigerweise in einem Bereich von 1 :1,2 bis 1 :1,5. Die Längserstreckung des Heizbereichs 7 in Längsrichtung 13 des Heizelementes 3 liegt günstigerweise im Bereich zwischen 20mm und 70mm, bevorzugt zwischen 30mm und 60mm.

L e g e n d e zu den Hinweisziffern:

1 Sinterofen 2 Werkstück

3 Heizelement

4 Aufnahmeraum

5 Innenraum

6 Schlitz

7 Heizbereich

8 Breite

9 Breite

10 Steg

11 thermisch dämmendes Material

12 Anschlussbereich

13 Längsrichtung

14 Schlitz

15 Ende

16 elektrischer Anschluss

17 Längserstreckung

18 Längserstreckung

19 Einführöffnung

20 Ofentür

21 Werkstückträger

22 Kammerwandung

23 Ofenkammer

24 Abstand

26 Linearführung

27 Innendurchmesser

28 Außendurchmesser

29 Wandstärke

30 Gehäuse