WYśSZA SZKOŁA INśYNIERII DENTYSTYCZNEJ IM. PROF. MEISSNERA W USTRONIU

WYśSZA SZKOŁA INśYNIERII DENTYSTYCZNEJ IM. PROF. MEISSNERA W USTRONIU Wytrzymałościowe badanie porównawcze podbudowy cyrkonowej wykonanej w systemie CAD/CAM Kamińska Gabriela Praca dyplomowa napisana napisana pod kierunkiem naukowym Prof. dr hab. inż. Janusz Juraszek

WSTĘP Dynamiczny rozwój protetyki sprawił, Ŝe pacjenci stają się bardzie wymagający a uzupełnienia protetyczne muszą być estetyczne i bardziej wytrzymałe. Dzięki nowoczesnemu systemowi CAD/CAM prace wykonane na bazie tlenku cyrkonu stają się estetyczne a tym samym zauwaŝa się, Ŝe coraz większe uznanie pacjentów mają uzupełnienia pełnoceramiczne.

CEL I ZAKRES PRACY Celem pracy, jest określenie wytrzymałości mostów cyrkonowych na zginanie. Analiza obejmuje dwa mosty wykonane z tlenku cyrkonu. Dokonano analizy w zakresie obciąŝeń na zginanie.

Schemat pracy Etapy wykonania podbudowy Wykonane badania Skanowanie Most nr I Most nr II Modelowanie Frezowanie Strona A Synteryzacja Obrabianie pracy Strona B

TLENEK CYRKONU WPROWADZENIE Badania nad cyrkonem prowadzono na Uniwersytecie w Zurychu. Wykazały, Ŝe moŝe on mieć zastosowanie w: protetyce, ortopedii, innych dziedzinach nauki. Cyrkon (Zr) jest pierwiastkiem chemicznym z grupy 4 jest to srebrzystobiały metal, odporny chemicznie, trudno topliwy. W przyrodzie cyrkon moŝna spotkać w minerałach: cyrkonii (ZrSiO4) oraz baddeleicie ZrO2.

CYRKON JAKO PODBUDOWA PROTETYCZNA Tlenek cyrkonu (ZrO2) jest materiałem do wykonywania podbudowy pod protetyczne uzupełnienia pełnoceramiczne. Cyrkon w pierwotnej fazie jest materiałem kruchym a jego ostateczna forma zostaje nadana poprzez zsyntetyzowanie podbudowy. MoŜna z niego wykonywać wszystkie stałe uzupełnienia protetyczne począwszy od koron i mostów do skomplikowanych prac na implantach.

CYRKON JAKO PODBUDOWA PROTETYCZNA Uzupełnienia protetyczne z tlenku cyrkonu to: pojedyncze korony, mosty od 3 do 14 punktów, mosty jednobrzeŝne, mosty dwubrzeŝne, łączniki do implantów, korony teleskopowe, korony częściowe,

ZALETY CYRKONU: przezierność zbliŝona do naturalnej zębiny pacjenta; wyjątkowa szczelność uzupełnień w jamie ustnej pacjenta; najwyŝsza czystość materiału; wysoka wytrzymałość i odporność mechaniczna podbudowy; biozgodność nie powoduje reakcji alergicznych. Stopy stosowane w uzupełnieniach protetycznych w środowisku jamy ustnej ulegają korozji.

ZALETY CYRKONU Organizm człowieka moŝe róŝnie reagować na te jony, moŝe je akceptować lub odpowiadać alergicznie. W przypadku uzupełnień pełnoceramicznych takie zjawisko nie występuje, poniewaŝ cyrkon jest całkowicie obojętne dla tkanek organizmu. Badania wykazały, Ŝe na powierzchni uzupełnienia ze szkła ceramicznego stwierdza się występowanie płytki bakteryjnej w stopniu mniejszym niŝ w przypadku jakiegokolwiek materiału słuŝącego do odbudowy protetycznej.

TECHNOLOGIA CAD/CAM CAD to skrót od angielskiego computer aided design, co znaczy: komputerowo wspomagane projektowanie.

TECHNOLOGIA CAD/CAM Oprogramowanie w systemie CAD/CAM to gałąź wiedzy związana z metodami i technikami mechanicznej obróbki. Na techniku, który wykonuje prace CAD/CAM ciąŝy odpowiedzialność za wprowadzone parametry oraz za frezowanie pracy protetycznej.

TECHNOLOGIA CAD/CAM Od modułu CAM zaleŝy wykonanie właściwego kształtu. Konieczne jest uwzględnienie charakterystyki materiału z którego będzie frezowana podbudowa. Przygotowywanie całej procedury, obliczanie ścieŝek narzędzi obejmuje wiele operacji matematycznych na sekundę przeprowadzanych z uŝyciem znacznych obszarów pamięci komputera, któremu zabiera to nawet kilkanaście minut przy zastosowaniu wydajnych kart pamięci.

ETAPY PRACY 1. SKANOWANIE CAD/CAM Etapy skanowania: skanowanie całego modelu protetycznego skanowanie pojedynczych kikutów.

ETAPY PRACY- SKANOWANIE Od wielkości mostu zaleŝy długość skanowania. Skanowaniu zostają poddane wszystkie mikromodele z modelu protetycznego. Po zeskanowaniu cały powstały obraz z mikromodeli zostaje wpasowany we wcześniej zeskanowaną pracę. Obrazy te powinny się nakładać na siebie tworząc jedną całość- jeden obraz

ETAPY PRACY SKANOWANIE Czynniki które wpływają na nieprawidłowo zeskanowany model: nieprawidłowo oszlifowane zęby z widocznymi bruzdami, nieprawidłowo wykonany model, nieprawidłowe umiejscowienie modelu w skanerze, wykonanie modelu z kruchego gipsu, przerwanie pracy skanera protetycznego.

ETAPY PRACY SKANOWANIE NIEPRAWIDŁOWO ZESKANOWANY MODEL

ETAPY PRACY 2. MODELOWANIE Preparacacja określana jest na słupkach. Konieczne jest dokładne rozpoznanie zasięgu pracy poniewaŝ moŝe wystąpić sytuacja, Ŝe korona będzie za krótka lub będzie wychodzić poza granicę szyjki zęba. Do tego celu słuŝą narzędzia oprogramowania.

ETAPY PRACY- MODELOWANIE Projektowanie czapeczki na słupku.

ETAPY PRACY - MODELOWANIE Dodawanie materiałów po ustaleniu miejsca na cement zostaje nadany kształt kaŝdej pojedynczej koronki. Program sam ustala kształt. MoŜna jednak ingerować w pracę i dowolnie ją rozbudowywać na szerokość i wysokość.

ETAPY PRACY- MODELOWANIE Zmiany w programie zostają zapisane za pomocą pliku graficznego a efekt modelowania wyświetlony na ekranie komputera. Sprawdzanie mostu z przeciwzgryzem

ETAPY PRACY 3. FREZOWANIE

ETAPY PRACY - FREZOWANIE Cała praca jest wycinana w powiększeniu około 25%. Dokładność frezowania zaleŝy od narzędzi tnących- frezów. KaŜde uzupełnienie protetyczne wymaga indywidualnego programu frezowania. KaŜda praca jest indywidualna. Uzupełnienie protetyczne stanowi więc kompleks geometrycznych struktur przestrzennych. Wymagają one skomplikowanych ruchów, które wykonuje frezarka. Ruchów tych nie da się odtworzyć za pomocą prostej frezarki.

ETAPY PRACY- FREZOWANIE Podczas wycinania mostu naleŝy zwrócić szczególną uwagę na : nie obcinać kanałów zbyt blisko podbudowy, uŝywać frezu wyłącznie do cyrkonu, chwytać cyrkon czystymi narzędziami.

ETAPY PRACY 5. SYNTERYZACJA Ciągle jeszcze sproszkowany most trafia do pieca do syntetyzacji gdzie zostaje poddany syntetyzacji w temperaturze 1500 oc przez okres 11 godzin. Zostaje uwzględniony skurcz materiału. Praca protetyczna nabiera właściwą wielkość.

ETAPY PRACY 6. OBRABIANIE CYRKONII TWARDEJ Przed napaleniem ceramiki naleŝy: usunąć twarde kanały po synteryzacji, dopasować do modelu, wypolerować most.

WYTRZYMAŁOŚĆ Wytrzymałość mechaniczna na złamanie sięgająca do 1200 MPa jest podstawowym parametrem umoŝliwiającym wykonywanie rozległych konstrukcji mostów. Bardzo często padają pytania: jak długie mogą być to konstrukcje, ile przęseł moŝna umieścić pomiędzy filarami oraz czy wszystkie kształty łuku zębowego moŝna odbudowywać z podobnym efektem wytrzymałości. Wszystko zaleŝy od warunków jakie panują w jamie ustnej.

ObciąŜenia jakie mogą przyjmować zęby.

PRZEBIEG I WYNIKI BADAŃ Badanie doświadczalne przeprowadzona na maszynie wytrzymałościowej F 100, w Laboratorium Wytrzymałości Materiałów w Ustroniu. Do badań przygotowano dwa cyrkonowe mosty protetyczne. Pierwszy most poddany badaniu obejmuje cztery punkty natomiast drugi most protetyczny poddany badaniu jest w formie całego łuku.

PRZEBIEG I WYNIKI BADAŃ Do wyfrezowania badanych mostów cyrkonowych uŝyto cyrkonu firmy Zirconzahn. Producent podaje informację co do wytrzymałości, twardości cyrkonu: materiał w próbie zginania wytrzymałościowej powyŝej 1400 MPa, twardość Vickersa 1250,

PRZEBIEG I WYNIKI BADAŃ Pierwszy poddany został badaniu wytrzymałościowemu most składający się z czterech punktów. Most ten został wymodelowany w systemie CAD/ CAM, wyfrezowany oraz stynteryzowany przez autorkę pracy. Most nr I poddany badaniu wytrzymałościowemu

PRZEBIEG I WYNIKI BADAŃ Próba zniszczenia mostu - F max 1370 N moment gnący 13,7 [N mm] napręŝenie 447,67[MPa]

PRZEBIEG I WYNIKI BADAŃ Drugi most poddany badaniu wytrzymałościowemu składa się z trzynastu punktów. Most do badania został podzielony na stronę A oraz na stronę B. Został wymodelowany w systemie CAD/ CAM, wyfrezowany oraz stynteryzowany przez autorkę pracy.

PRZEBIEG I WYNIKI BADAŃ Próba zniszczenia mostu - F max 1165 N moment gnący 13,1 [N mm] napręŝenie 1558,41 [MPa]

PRZEBIEG I WYNIKI BADAŃ Próba zniszczenia mostu - F max 1162 N moment gnący 9,3 [N mm] napręŝenie 324,99 [MPa]

PORÓWNIANIE WYNIKÓW Porównanie największa siłą zginająca Fmax w badanych mostach.

PORÓWNIANIE WYNIKÓW Moment gnący 14 12 10 8 6 13,1 N/mm 13,7 N/mm 9,3 N/mm 4 2 0 MOST 1 MOST 2 strona A MOST 2 strona B Porównanie sił wewnętrznych w mostach.

PORÓWNIANIE WYNIKÓW Wykres naprężeń 1600 1400 1200 1000 1558,41 MPa 800 600 400 447,67 MPa 324,99 MPa 200 0 MOST 1 MOST 2 strona A Porównanie sił napręŝeń w mostach. MOST 2 strona B

PORÓWNIANIE WYNIKÓW Przeprowadzono serię wstępnych badań obciąŝających. Wykresy z badań

PORÓWNIANIE WYNIKÓW Wykresy z badań

WNIOSKI Przeprowadzono badania porównawcze mostów, wyznaczono ich rzeczywistą wytrzymałość na zginanie. Największą wartość otrzymano dla mostu II strona A- z przęsłem dwupunktowym i wyniosła ona 1558 MPa.

WNIOSKI Najmniejsza wartość wytrzymałościowa wystąpiła dla mostu II strona B. W tej sytuacji występuje ścinanie dla których napręŝenie dopuszczalne jest 3 krotnie mniejsze od zginania.

WNIOSKI Otrzymane wartości rzeczywiste wytrzymałości mostów są znacznie mniejsze od deklarowanych przez producenta dla przypadku ścinania mostu. Wynika to z faktu, Ŝe badane przedmioty w warunkach laboratoryjnych nie uwzględniają złoŝonego podparcia mostów i wynikającego z niego złoŝonego stanu obciąŝeń.

DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ