DE4102259A1

DE4102259A1 - Prodn. of shapes e.g. artificial bones - by using computer-controlled laser beam to cure suitable liq. in successive layers corresp. to contours of scanned master article

Info

Publication number: DE4102259A1
Application number: DE4102259A
Authority: DE
Inventors: Curt Dr Ing Kranz
Original assignee: ARTOS MED PRODUKTE
Current assignee: ABATEC 3D PRODUKTION MODELLBAU VERWALTUNGS GMBH, 1
Priority date: 1991-01-23
Filing date: 1991-01-23
Publication date: 1992-07-30

Abstract

A method of producing any desired shapes of articles, and partic. osteoplasty or endoprostheses, uses a bath filled with liq. which cures in high energy irradiation, a holder for the article (and a tray in particular), which is directed on to the surface of the liq.. The beam of irradiation can be moved about to cure shapes in the surface, the layers of these shapes forming the volume of the article to be produced and the holder (for the article) being dipped to successively greater depths. Numerical details of the surface coordinates and density of an original article are at least partly determined computer-topographically in layers by scanning. These data are fed to a store and control data are coordinated with them to activate and move the irradiating source. ADVANTAGE - The method is partic. useful for producing artificial bones in plastic surgery. It simplifies recording the details concerned and broadens the range of applications of the equipment used.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art.The invention relates to a method in the preamble of claim 1 specified Art.

Bekannt ist eine Vorrichtung zur Herstellung beliebig ge formter Körper, bestehend aus einer mit einer durch ener giereiche Strahlung aushärtbaren Flüssigkeit gefüllten Wanne, einer innerhalb der Flüssigkeit verschieblichen Halterung für den Körper und einer Strahlungsquelle für die energiereiche Strahlung, insbesondere einem Laser. Der Laser dient der örtlichen Aushärtung der Flüssigkeit und läßt sich dazu gezielt auf vorgegebene Flächenelemente der Flüssigkeitsoberfläche richten, so daß dort Schichten aus härtbar sind, deren Eindringtiefe in die Flüssigkeit von der Intensität und der Geschwindigkeit des Laserstrahls abhängt. Die Halterung taucht dabei, ausgehend von der Flüssigkeitsoberfläche schrittweise vertikal in die Flüs sigkeit ein und bewirkt somit, daß die bereits ausgehärte ten Schichten in die Flüssigkeit einsinken. Die Steuerung des Laserstrahls erfolgt in Abhängigkeit von den Oberflä chenkoordinaten des herzustellenden Körpers.A device for producing any ge is known shaped body consisting of one with one by ener greedy radiation-filled liquid Tub, one slidable within the liquid Bracket for the body and a radiation source for the high-energy radiation, especially a laser. The Laser is used for local hardening of the liquid and can be targeted to predetermined surface elements of the Align the surface of the liquid so that there are layers are hardenable, their depth of penetration into the liquid from the intensity and speed of the laser beam depends. The bracket dips, starting from the Liquid surface gradually into the rivers vertically liquid and thus causes the already hardened sinks into the liquid. The control the laser beam depends on the surface coordinate of the body to be manufactured.

Diese Vorrichtung zeichnet sich vor allem dadurch aus, daß auch sehr kompliziert geformte Körper einstückig erzeugbar sind. Die Schwierigkeit, die ihre breite Anwendung bisher verhinderte, liegt hauptsächlich bei der Erfassung und Aufbereitung der für die Steuerung der Bewegungsabläufe des Laserstrahls erforderlichen Oberflächenkoordinaten des herzustellenden Körpers. Das gilt insbesondere für die Herstellung künstlicher Knochen für die plastische Chirur gie. Knochenersatzteile müssen den individuellen anatomi schen Gegebenheiten genau angepaßt sein. Bei paarig auf tretenden Knochenteilen bietet sich der unbeschädigte der beiden Knochenteile als Muster zum Nachbau des zu erset zenden beschädigten Knochens an. Eine direkte Messung der Oberflächenkoordinaten, insbesondere mittels eines Dreiko ordinatenmeßgerätes ist jedoch nicht möglich.The main feature of this device is that even very complicated shaped bodies can be produced in one piece are. The difficulty of its widespread use so far prevented, lies mainly in the detection and Preparation of the for the control of the motion sequences of the laser beam required surface coordinates of the body to be manufactured. This is especially true for the Production of artificial bones for plastic surgery gie. Bone replacement parts must have the individual anatomi be adapted to the circumstances. When paired up the undamaged part of the kicking bone two bone parts as a model to replicate the ignite damaged bone. A direct measurement of the Surface coordinates, in particular using a Dreiko However, ordinate measuring device is not possible.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung beliebig geformter Körper, insbesondere Knochenersatzteile, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, daß der technologische Aufwand zur Datenerfassung auf ein Minimum reduziert und der Einsatz bereich der Vorrichtung vergrößert wird.The invention has for its object a method for the production of arbitrarily shaped bodies, in particular Bone replacement parts, according to the preamble of claim 1 to further develop such that the technological effort for Data acquisition reduced to a minimum and the effort area of the device is enlarged.

Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This task is carried out with the characteristic features of the Claim 1 solved.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß eine Ver knüpfung computertomographisch gewonnener Oberflächenkoor dinaten mit der Steuerung einer Vorrichtung zur Bearbei tung strahlungshärtbarer Flüssigkeiten eine Möglichkeit zur originalgetreuen Nachbildung jedes beliebig geformten Körpers bietet. Diese Verfahrensweise ist vor allem in der plastischen Chirurgie für die Synthetisierung von Knochen plastiken sowie zur individuellen Anpassung von Prothesen jeglicher Art vorteilhaft anwendbar. Bei paarig vorhande nen Knochenteilen läßt sich ein beschädigtes Knochenteil durch computertomographisches Ausmessen und Erfassen der Oberflächenkoordinatendes des gesunden Knochenteils und durch Umsetzen in entsprechende Steuersignale für die Strahlungsquelle exakt nachbilden.The invention is based on the knowledge that a Ver linking surface tomography obtained by computer tomography operate with the control of a device for processing radiation-curable liquids for the faithful replica of any shape Body offers. This procedure is mainly in the plastic surgery for bone synthesis plastics as well as for the individual adaptation of prostheses of any kind advantageously applicable. If there are pairs A damaged part of the bone can be removed by computer tomographic measurement and acquisition of the Surface coordinate end of the healthy bone part and by converting it into corresponding control signals for the Imitate the radiation source exactly.

Darüberhinaus gestattet eine entsprechend modifizierte Computertomographie auch eine breite industrielle Anwend barkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens. Beispielsweise lassen sich empirisch gefundene Bauformen von Autokarosse rieteilen schnell und mit größtmöglicher Exaktheit in be liebiger Stückzahl produzieren. Ein besonderer Vorzug der verwendeten Vorrichtung besteht dabei in ihrer ökonomisch günstigen Anwendbarkeit, da sparsamster Materialverbrauch, Unabhängigkeit von der Losgröße und universelle Einsetz barkeit typische Leistungsparameter darstellen.In addition, allows a modified accordingly Computed tomography also has a wide industrial application Availability of the method according to the invention. For example can be found empirically found designs of car body split parts quickly and with the greatest possible accuracy produce any number of pieces. A special advantage of The device used is its economical Favorable applicability, since the most economical material consumption, Independence from the lot size and universal use represent typical performance parameters.

Die Vorrichtung eignet sich besonders zur Herstellung von dünnwandigen Hohlkörpern, wie beispielsweise Gehäusetei len. Aber auch die Herstellung von kompakten Körpern ist möglich. Die Verfestigung des Flüssigkeitsvolumens inner halb der von der Strahlungsquelle bei dem letzten Umlauf verfestigten Außenkontur kann durch kontinuierliches Über streichen mit der Strahlungsquelle realisiert werden. Die ser Vorgang wiederholt sich nach jedem Umlauf innerhalb der neuen Kontur.The device is particularly suitable for the production of thin-walled hollow bodies, such as housing part len. But the manufacture of compact bodies is also possible. The solidification of the liquid volume inside half that of the radiation source in the last round solidified outer contour can be achieved by continuous over can be realized with the radiation source. The This process is repeated within each cycle the new contour.

Besonders vorteilhaft ist dabei, daß die im wesentlichen Oberflächenkoordinaten und die Dichte eines Orginalkörpers betreffenden Daten mindestens teilweise computertomogra phisch durch Abtastung ebenenweis ermittelt und einem Speicher zugeführt werden. Im Speicher sind diesen Daten Steuerungsdaten zum Aktivieren und zur Auslenkung der Strahlungsquelle zugeordnet. Auf einfache Weise werden so mit vorteilhaft zwei sich auf unterschiedlichen Gebieten bewährte Geräte miteinander verknüpft und der Einsatzbe reich der Vorrichtung zur Herstellung beliebig geformter Teile bedeutend erweitert. Durch diese erfindungsgemäße Ausbildung sind die Daten beliebig geformter Körper schnell und einfach erfaßbar und die zugeordneten Steue rungsdaten nur wenig zeitversetzt für den Laser abrufbar, so daß der entsprechende Körper dann unmittelbar herge stellt werden kann. It is particularly advantageous that the essentially Surface coordinates and the density of an original body relevant data at least partially computertomogra phically determined by scanning and one Storage can be supplied. This data is in memory Control data for activating and deflecting the Radiation source assigned. In a simple way with two advantageous in different areas proven devices linked together and the application rich the device for producing any shape Parts significantly expanded. Through this invention Education is the data of arbitrarily shaped bodies quickly and easily ascertainable and the assigned tax The laser can only call up the data a little later, so that the corresponding body is immediately accessible can be put.

Insbesondere sind folgende vorteilhafte Weiterbildungen günstig:
Aus den Daten zweier durch ebenenweises Abtasten aufeinan der folgend ermittelter, benachbarter Ebenen des Orginal körpers werden durch Interpolation der Geometriedaten ein ander benachbarter Punkte der benachbarten Ebenen mittels eines nachgeschalteten Rechners Zwischenwerte errechnet. Diese beschreiben dabei eine parallele Zwischenebene in bezug auf die beiden benachbarten Ebenen, wobei auch diese dem Speicher zugeführt werden. Falls der Abstand aufein anderfolgender Ebenen derart groß ist, daß die Dicke der zu verfestigenden Schicht strahlungsungünstig aushärtbar ist oder der schichtweise ausgehärtete Körper eine allzu grobstufige Oberfläche aufweist, werden weitere zusätzlich rechnerunterstützte Interpolationen der computertomogra phisch ermittelten Daten und Zwischenwerte durchgeführt, so daß der Orginalkörper auf der einen Seite in möglichst vielen Ebenen erfaßt und auf der anderen Seite durch mög lichst viel errechneter Zwischenbenen orginalgetreu nach gebildet wird. Dadurch ist gewährleistet, daß keine ge stufte Außenkontur, sondern eine glatte Oberfläche ent steht. Im Speicher sind den durch Interpolationsverfahren errechneten Zwischenwerten dann ebenfalls entsprechende Steuerungsdaten zum Aktivieren und zur Auslenkung der Strahlungsquelle zugeordnet. Ein schnelles Herstellen ei nes beliebig geformten Körpers mit glatter Oberfläche ist dadurch möglich.The following advantageous further developments are particularly advantageous:
Intermediate values are calculated from the data of two adjacent levels of the original body by level-by-level scanning of one another by interpolation of the geometry data by means of a downstream computer. These describe a parallel intermediate level with respect to the two adjacent levels, these also being fed to the memory. If the spacing on another level is so large that the thickness of the layer to be solidified is not radiation-hardenable or the layer-hardened body has an overly coarse surface, further computer-aided interpolations of the computer-tomographically determined data and intermediate values are carried out, so that the original body one side is recorded in as many levels as possible and on the other side is reproduced true to the original by as much as possible calculated intermediate levels. This ensures that there is no ge stepped outer contour, but a smooth surface. Corresponding control data for activating and deflecting the radiation source are then also assigned in the memory to the intermediate values calculated by interpolation methods. This makes it possible to quickly produce an arbitrarily shaped body with a smooth surface.

Um die Zeitdauer der Datenerfassung, der Datenumsetzung sowie allgemein des Herstellungsverfahrens möglichst ge ring zu halten und den Ablauf möglichst einfach zu gestal ten, werden die ebenenweise ermittelten Daten des Origi nalkörpers ebenenweise in den Speicher eingelesen und ihre zugeordneten Steuerungsdaten ebenfalls ebenenweise, ent sprechend dem Bearbeitungsablauf der Strahlungsquelle nacheinander zur schichtweisen Erzeugung einer Nachbildung des Originalkörpers abgerufen. Mit dem Abrufen der Steue rungsdaten werden diese in Steuerungssignale zum Aktivie ren und zur Auslenkung der Strahlungsquelle umgesetzt.The duration of data acquisition, data conversion as well as general of the manufacturing process if possible keep ring and the process as simple as possible the layered data of the origi nalkörpers layered in the memory and their assigned control data also in layers, ent speaking of the processing sequence of the radiation source one after the other to create a replica in layers of the original body. With the retrieval of the tax This data is converted into control signals for activation Ren and implemented to deflect the radiation source.

Zum Zwecke der Zeit- und damit auch der Kostenoptimierung erweist es sich als günstig, daß die Steuerung des schrittweisen Absenkens der Halterung vorzugsweise syn chron mit der Adressierung der Steuerungsdaten der ent sprechenden Ebene aus dem Speicher an die Strahlungsquelle erfolgt. Jedem Adreßwert sind dabei genau die Daten einer computertomographischen ermittelten Ebene zugeordnet. Nach Einspeicherung der Daten einer Ebene wird der nächste Adreßwert zur Einspeicherung der Daten der nächsten Ebene gesetzt. Gleichzeitig mit dem Weitersetzen des Adreßwertes wird ein Impuls abgegeben, durch den die Halterung um den Betrag der Dicke der ausgehärteten Schicht in die strah lungshärtbare Flüssigkeit abgesenkt wird. Dabei wird ins besondere die Intensität und/oder die Bewegungsgeschwin digkeit der Strahlungsquelle so gewählt, daß die Aushär tungstiefe dem Abstand benachbarter Meß- bzw. Interpola tionsebenen entspricht. Auch diese Maßnahme gewährleistet eine glatte Oberfläche des herzustellenden Körpers.For the purpose of time and therefore also cost optimization it turns out to be favorable that the control of the gradual lowering of the bracket preferably syn chron with the addressing of the control data of the ent speaking level from the memory to the radiation source he follows. Each address value is exactly the data of one assigned to the computed tomographic level. To Saving the data of one level becomes the next Address value for saving the data of the next level set. Simultaneously with the continuation of the address value a pulse is emitted, through which the holder around the Amount of the thickness of the hardened layer in the strah lungs curable liquid is lowered. It is ins especially the intensity and / or the speed of movement The radiation source is chosen so that the curing depth of the distance between adjacent measuring or interpolas tion levels. This measure also ensures a smooth surface of the body to be manufactured.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung werden mittels eines Inverters, durch einen Umschalter zuschalt baren weiteren Speicher, durch ein Auswechseln des Spei chers oder durch Ändern der Steuerungsdaten im Speicher die Aktivierungs- und Auslenkungsvorgänge der Strahlungs quelle derart invertiert, daß eine Negativform des herzu stellenden Körpers erzeugt wird. Aus der insbesondere als Gießform hergestellten Negativform wird dann der herzu stellende Körper gefertigt. Auf einfache Weise wird die Herstellung einer Negativform damit realisiert, ohne daß größere kostspielige Maßnahmen erforderlich währen. Eine Negfativform, insbesondere Gießform, kann deshalb erfor derlich sein, wenn beispielsweise eine Endoprothese herge stellt werden soll und der ausgehärtete Kunststoff aber für die Endoprothese ungeeignet ist, so daß über eine Gieß form dann die Endoprothese erzeugt wird.According to a further advantageous development by means of an inverter, by a changeover switch additional memory, by changing the memory chers or by changing the control data in the memory the activation and deflection processes of the radiation source inverted so that a negative form of the body is generated. From the particular as Cast mold produced negative mold is then the zuzu body made. In a simple way Production of a negative mold realized with it without major costly measures are required. A Negative form, especially mold, can therefore be explored be necessary if, for example, an endoprosthesis is available should be made and the hardened plastic is unsuitable for the endoprosthesis, so that over a pour then the endoprosthesis is created.

In weiteren vorteilhaften Weiterbildungen werden die Daten zur Steuerung der Vorrichtung im Speicher derart geändert, daß der herzustellende Körper durch die Vorrichtung um ei ne vorgegebene Schichtdicke in bezug auf die endgültigen Abmessungen verkleinert bzw. die Negativform in bezug auf die endgültigen Abmessungen des herzustellenden Körpers vergrößert erzeugt wird. Somit können die hergestellten Körper noch mit einer, insbesondere körperverträglichen, biokompatiblen, Schicht versehen werden. Vorzugsweise durch Aufdampfen, wird auf die Oberfläche des um die Schichtdicke verkleinerten Körpers eine gleichmäßige Ober flächenschicht aufgebracht.In further advantageous developments, the data changed to control the device in memory such that the body to be manufactured by the device around egg ne predetermined layer thickness with respect to the final Dimensions reduced or the negative form in relation to the final dimensions of the body to be manufactured is generated enlarged. Thus, the manufactured Body with a, especially body-compatible, biocompatible, layer can be provided. Preferably by evaporation, is applied to the surface of the around the Layer thickness reduced body a uniform upper surface layer applied.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Un teransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zu sammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen Advantageous developments of the invention are in the Un claims marked or become below together with the description of the preferred embodiment of the Invention illustrated with reference to the figures. Show it

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrensablaufes, Fig. 1 is a schematic representation of one embodiment of a method sequence according to the invention,

Fig. 2a einen computertomographisch auszumessenden Kör per mit angedeuteten Ebenen, Fig. 2a shows a computed tomography be measured by Kör with indicated levels,

Fig. 2b einen mittels der Daten gemäß Fig. 2a syntheti sierten Körper, FIG. 2b shows a means of the data of FIG. 2a syntheti overbased body,

Fig. 3a den Körper gemäß 2a mit einer größeren Anzahl von Ebenen bzw. mit interpolierten Ebenen und Fig. 3a shows the body according to 2a with a larger number of layers or with interpolated levels and

Fig. 3b einen mittels der Daten gemäß Fig. 3a syntheti sierten Körper. FIG. 3b shows a means of the data in accordance with 3a syntheti overbased body Fig..

Eine in Fig. 1 schematisch dargestellte Anordnung zur Herstellung eines Duplikats eines Orginalkörpers 1, bei spielsweise eines Wangenknochens, besteht im wesentlichen aus einer computertomographischen Meßeinrichtung 2 zur ebenenweisen Vermessung bzw. Abtastung des Körpers 1, ei ner Vorrichtung 3 zur Bearbeitung laseraushärtbarer Flüs sigkeit sowie einem zwischengeschalteten Speicher 4 mit nachgeordnetem Umsetzer 5 zur Umwandlung der den gespei cherten, im wesentlichen die Oberflächenkoordinaten und die Dichte betreffenden Daten zugeordneten Steuerdaten in Ansteuersignale für die Vorrichtung 3.An arrangement schematically shown in Fig. 1 for producing a duplicate of an original body 1 , for example a cheekbone, consists essentially of a computed tomography measuring device 2 for level measurement or scanning of the body 1 , egg ner device 3 for processing laser-curable liquid and one Intermediate memory 4 with a downstream converter 5 for converting the control data associated with the stored data essentially relating to the surface coordinates and the density into control signals for the device 3 .

Die computertomographisch in zueinander parallelen Meßebe nen gewonnenen Daten werden derart in den Speicher 4 ein gelesen, daß m Meßwerte jeder Meßebene nacheinander in Speicherplätze ai mit i = 1 bis m eingelesen werden, wobei n Meßebenen den Adreßwerten bj mit j = 1 bis n zugeordnet sind. Den m Meßwerten sind Steuerdaten zum Aktivieren und Auslenken des Lasers zugeordnet, wobei diese durch diese Speicherstruktur problemlos in der Reihenfolge, in dem ih re zugeordneten Meßdaten eingelesen wurden, abgerufen und dem Umsetzer 5 zugeleitet werden. Die Adreßwerte b_j wer den in n Ansteuersignale zur Absenkung einer Halterung 6 in n Stufen und die einem Adreßwert b_j zugeordneten Meß werte a_i in m Ansteuersignale für das Aktivieren und Aus lenken eines Lasers 7 umgewandelt.The data obtained by computer tomography in mutually parallel measuring planes are read into the memory 4 in such a way that m measured values of each measuring plane are successively read into memory locations ai with i = 1 to m, n measuring planes being assigned to the address values bj with j = 1 to n . Control data for activating and deflecting the laser are assigned to the m measured values, these being easily retrieved by this memory structure in the sequence in which their associated measured data were read in and sent to the converter 5 . The address values b _{j are converted} into n control signals for lowering a holder 6 in n steps and the measured values a _i assigned to an address value b _j are converted into m control signals for activating and deflecting a laser 7 .

Die Halterung 6 und der Laser 7 sind Bestandteile der Vor richtung 3 zur Bearbeitung laseraushärtbarer Flüssigkeit. Die Vorrichtung 1 besteht im wesentlichen aus einer ka stenförmigen Wanne 8, die mit einer laseraushärtbaren Flüssigkeit 9 gefüllt ist, einer innerhalb der Flüssigkeit 9, senkrecht zu deren Oberfläche 10, verschieblichen sieb artigen Halterung 6 für den bereits synthetisierten Teil 11 des herzustellenden Körpers sowie dem Laser 7, dessen energiereicher Strahl 12 auf die Flüssigkeitsoberfläche 10 gerichtet ist. Der Laserstrahl 12 ist mittels der oben be schriebenen Steuerung derart auslenkbar, daß auf der Flüs sigkeitsoberfläche 10 Schichten 13 aushärtbar sind, die das Volumen des herzustellenden Körpers begrenzen. Die Halterung 6 wird dabei derart angesteuert, daß sie, ausge hend von der Flüssigkeitsoberfläche 10, schrittweise in die Flüssigkeit 9 eintaucht. Die Form des herzustellenden Körpers wird von den Bewegungsabläufen des Laserstrahls 7 und der Halterung 6 bestimmt. Im Rahmen des Auslenkungs spielraumes des Laserstrahls 12 ist bei entsprechender Wannengröße jeder beliebig geformte Körper generierbar. The bracket 6 and the laser 7 are components of the device 3 for processing laser-curable liquid. The device 1 consists essentially of a ka-shaped trough 8 , which is filled with a laser-curable liquid 9 , one within the liquid 9 , perpendicular to the surface 10 , displaceable sieve-like holder 6 for the already synthesized part 11 of the body to be produced and the Laser 7 , the high-energy beam 12 of which is directed onto the liquid surface 10 . The laser beam 12 can be deflected by means of the control described above such that 10 layers 13 are hardenable on the liquid surface, which limit the volume of the body to be produced. The bracket 6 is controlled so that it, starting from the liquid surface 10 , gradually immersed in the liquid 9 . The shape of the body to be produced is determined by the movement sequences of the laser beam 7 and the holder 6 . Within the scope of the deflection of the laser beam 12 , any body of any shape can be generated with a corresponding tub size.

Aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß der bereits generierte Teil 11 dem Originalkörper 1 bis zur Meßebene 14 ent spricht.From Fig. 1 it can be seen that the already generated part 11 speaks ent the original body 1 to the measurement plane 14 .

Eine hohe Genauigkeit und eine möglichst glatte Oberfläche erfordern eine große Anzahl der computertomographisch aus zumessenden Ebenen und eine große Meßwertdichte. Falls die vorhandenen gerätetechnischen Voraussetzungen keine aus reichende Genauigkeit garantieren, können weitere Ebenen b_j und fiktive Meßwerte ai mittels eines externen Rechners 15 interpoliert werden. Die Meßwerte zweier durch ebenen weises Abtasten aufeinander folgend ermittelter, benach barter Meßebenen des Orginalkörpers werden dabei durch In terpolation der Geometriedaten einander benachbarter Punk te, Meßwerte der benachbarten Ebenen mittels des Rechners 15 Zwischenwerte errechnet. Die Meßwerte werden dabei bei spielsweise mit den Adreßwerten b_j und b_j+3 eingespei chert, während die dazwischenliegenden Adreßwerte b_j+1 und b_j+2 für die Einspeicherung interpolierter Zwischenwerte reserviert sind. Auf diese Weise ist eine dreifache Ebene nanzahl und somit eine dreifach stärkere Auflösung des herzustellenden Körpers möglich.A high degree of accuracy and a surface that is as smooth as possible require a large number of planes to be measured by computed tomography and a large density of measured values. If the existing technical requirements do not guarantee sufficient accuracy, further levels b _j and fictitious measured values ai can be interpolated using an external computer 15 . The measured values of two successively ascertained by planar wise scanning of adjacent measuring planes of the original body are calculated by interpolation of the geometry data of mutually adjacent points, measured values of the neighboring planes by means of the computer 15 intermediate values. The measured values are, for example, stored with the address values b _j and b _{j + 3} , while the intermediate address values b _{j + 1} and b _{j + 2} are reserved for storing interpolated intermediate values. In this way, a three-fold number of planes and thus a three-fold stronger resolution of the body to be produced is possible.

Fig. 2a zeigt einen computertomographisch auszumessenden bzw. abzutastenden Körper 16 mit angedeuteten Meßebenen 17a, 17b, 17c und 17d. In Fig. 2b ist der mittels der Meßdaten gemäß Fig. 2a synthetisierten Körper 18 darge stellt. Aus diesen Figuren ist ersichtlich, daß aufgrund der weit auseinanderliegenden Meßebenen 17a, 17b und 17c eine ausgeprägt stufige Oberflächenstruktur des syntheti sierten Körpers 18 entsteht. Der herzustellende Körper ist prinzipiell aus mehreren achsparallele Begrenzungen auf weisenden Schichten konstanter Dicke zusammengesetzt. Ein kegelförmiger Originalkörper wird beispielsweise durch konzentrisch übereinandergetürmte Zylinder nachgebildet. Die in der Fig. 2a dargestellte Körperform eines Ellip soidabschnittes 16 besteht in der synthetisierten Kopie aus vier den Meßebenen 17a, 17b, 17c und 17d zugeordneten zylinderförmigen Schichten 19a, 19b, 19c und 19d. Die Schichtdicke stimmt dabei mit dem Abstand benachbarter Me ßebenen überein. Fig. 2a shows a computed tomography be measured or scanned body 16 with indicated measuring planes 17 a, 17 b, 17 c and 17 d. In Fig. 2b, in accordance with means of the measurement data of Fig. 2a synthesized Darge body 18 provides. From these figures it can be seen that due to the widely spaced measuring planes 17 a, 17 b and 17 c, a pronounced step surface structure of the synthesized body 18 is formed. The body to be produced is basically composed of several axially parallel boundaries on pointing layers of constant thickness. A conical original body is reproduced, for example, by cylinders piled concentrically one above the other. The body shape shown in FIG. 2a of an ellipse section 16 consists in the synthesized copy of four cylindrical layers 19 a, 19 b, 19 c and 19 d assigned to the measurement planes 17 a, 17 b, 17 c and 17 d. The layer thickness coincides with the distance between adjacent measurement planes.

In Fig. 3a ist ein Körper 20 wiedergegeben, dessen Kontu ren mit denen des in Fig. 2a dargestellten Körpers 16 übereinstimmt, wobei jedoch eine wesentlich höhere Anzahl für die Nachbildung zugrunde zu legender Ebenen 21 vorge sehen ist. Den nach diesem Original 20 synthetisierten Körper 22 mit einer angedeuteten geringen Reststufung 23 zeigt Fig. 3b. Die verringerte Oberflächenstufung 23 ist entweder das Resultat einer vergrößerten Meßebenendichte oder einer rechnerunterstützten Interpolation von Meßebe nen.In Fig. 3a, a body 20 is shown , the contours ren with those of the body 16 shown in Fig. 2a coincides, however, a much higher number is provided for the reproduction of the planes 21 as a basis. The synthesized according to this original 20 body 22 with an indicated low Reststufung 23 shows Fig. 3b. The reduced surface gradation 23 is either the result of an increased measurement plane density or a computer-aided interpolation of measurement planes.

In einem weiteren bevorzugten, hier nicht dargestellten, Verfahren wird eine Gießform als Abformung des Orginalkör pers 1 um eine vorgegebene Schichtdicke in bezug auf den herzustellenden Körper 11 vergrößert erzeugt. Die Oberflä chenkoordinaten werden dabei ebenfalls mit der computerto mografischen Einrichtung 2 ermittelt. Eine zusätzliche Eingabevorrichtung gestattet die Änderung bzw. Ergänzung der Daten für die Ansteuersignale des Lasers 7 derart, daß die Gießform Sollbruchstellen, Einfüllöffnungen und Entlüf tungsöffnungen erhält. Weiterhin werden die Steuerungsda ten so für den Laser 7 im Speicher 4 über Eingabevorrich tung geändert, daß die Negativform in bezug auf die end gültigen Abmessungen des herzustellenden Körpers 11 um ei ne Schichtdicke vergrößert hergestellt wird. Ein in einem nachgeschalteteten Rechner integrierter Inverter inver tiert die Steuerungsdaten des Lasers 7 für die Aktivier ungs- und Auslenkungsvorgänge des Lasers 7, wobei Gießform direkt mit der Vorrichtung 3 herstellbar ist. Mit dieser Gießform kann nun ohne weiteres der herzustellende Körper 11 gegossen und anschließend mittels eines Aufdampfverfah rens mit einer gleichmäßigen Schichtdicke überzogen wer den.In a further preferred method, not shown here, a casting mold as an impression of the original body 1 is produced enlarged by a predetermined layer thickness in relation to the body 11 to be produced. The surface coordinates are also determined with the computer tomographic device 2 . An additional input device allows the data for the control signals of the laser 7 to be changed or supplemented in such a way that the casting mold is provided with predetermined breaking points, filling openings and ventilation openings. Furthermore, the control data for the laser 7 in the memory 4 are changed via input device such that the negative shape with respect to the final dimensions of the body 11 to be produced is made enlarged by a layer thickness. An inverter integrated in a downstream computer inverts the control data of the laser 7 for the activation and deflection processes of the laser 7 , wherein the casting mold can be produced directly with the device 3 . With this casting mold, the body 11 to be produced can now be cast easily and then coated with a uniform layer thickness by means of a vapor deposition process.

Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungsbei spiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch machen.The invention is not restricted in its implementation to the preferred embodiment given above game. Rather, a number of variants are conceivable which of the solution shown also in principle make use of different types.

Claims

1. Process for the production of any shape of body, in particular of bone sculptures and endoprostheses, using a device consisting of a tub filled by high-energy radiation-curable liquid, a device that can be moved within the liquid in the vertical direction, in particular a tray-like, holding for the body and a source for the high-energy radiation, in particular a laser, the beam of which is directed onto the liquid surface and can be deflected in such a way that in the liquid phase contours can be hardened in the region of the surface, which form the volume of the body to be generated in layers, the holder in steps corresponding essentially to the depth of hardening are immersed increasingly deeper into the liquid, characterized in that data relating essentially to surface coordinates and the density of an original body ( 1 , 16 , 20 ) are at least partially computed tomograph nich, layer by layer from the original body ( 1 , 16 , 20 ) by scanning and fed to a memory ( 4 ), wherein in the memory ( 4 ) this data control data for activating and deflecting the radiation source ( 7 ) are assigned.

2. The method according to claim 1, characterized in that from the data of two successively determined adjacent planes ( 14 , 17 , 21 ) of the original body ( 1 , 16 , 20 ) by interpolation of the geometry data of mutually adjacent points of the neighboring planes ( 14 , 17 , 21 ) by means of a downstream computer ( 15 ), intermediate values are calculated and fed to the memory ( 4 ), the intermediate values, which describe a parallel intermediate level with respect to the two adjacent levels, also corresponding in the memory ( 4 ) Control data for activating and deflecting the radiation source ( 7 ) are assigned.

3. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the data of the original body ( 1 , 16 , 20 ) determined level by level is read into the memory ( 4 ) level by level and their assigned control data also level by level, accordingly the processing sequence of the radiation source ( 7 ) can be called up one after the other to create a replica of the original body ( 1 , 16 , 20 ) in layers.

4. The method according to claim 3, characterized in that the control of the holder ( 6 ) takes place synchronously with the addressing of the control data of the corresponding level ( 14 , 17 , 21 ) from the memory ( 4 ) to the radiation source ( 7 ).

5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the intensity and / or the speed of movement of the radiation source ( 7 ) is selected so that the curing depth corresponds to the distance between adjacent measurement or interpolation planes ( 14 , 17 , 21 ) .

6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the activation and deflection processes of the radiation source by means of an inverter, switchable white memory, by changing the memory ( 4 ) or by changing the control data in the memory ( 4 ) ( 7 ) are inverted in such a way that a negative shape of the body ( 11 , 18 , 22 ) to be produced is produced.

7. The method according to claim 6, characterized in that the data for controlling the device ( 3 ) in the memory ( 4 ) or in the further memory are changed such that the body to be manufactured ( 11 , 18 , 22 ) by the device ( 3rd ) reduced by a predetermined layer thickness with respect to the final dimensions or the negative shape with respect to the final dimensions of the body to be produced ( 11 , 18 , 22 ) is produced in an enlarged manner.

8. The method according to claim 6 or 7, characterized in that by means of which, in particular as a mold, negative mold from the curable liquid ( 9 ) is made, and that finally with this negative mold of the body to be produced by ( 11 , 18 , 22 ) is manufactured.

9. The method according to any one of claims 7 or 8, there characterized by that on the Surface of the body reduced by the layer thickness, especially by evaporation, a uniform surface layer is generated.