A Steger-módszer alkalmazás a fogászati kopások méréséhez

A Steger-módszer alkalmazás a fogászati kopások méréséhez

Enrico Steger (ZTM) Carlos Omar Trejo Caballero (Dipl. Maschinenbau u. MSc. Systems Design)

Zirkonzahn GmbH / Srl An der Ahr 7 39030 Gais - Südtirol - Italy 28. Juni 2010

Tartalomjegyzék 1. Bevezetés ....................................................................................................................... 3 2. Az eljárás metodikája ..................................................................................................... 4 3. A minták előkészítése .................................................................................................... 5 4. Koptatótest ..................................................................................................................... 6 5. Eredmények ................................................................................................................... 7 6. Zárszó ............................................................................................................................. 8 7. Irodalomjegyzék ............................................................................................................. 9


2

1. Bevezetés E tanulmány a különböző fogászati anyagok, mint pl. a természetes fogzománc, a rétegkerámia (Zirkonzahn ICE Zirkon kerámia) és a Prettau Zirkon, koptatótesttel kifejtett abráziós hatással szembeni ellenállását mutatja be. Abrázió alatt általánosságban a fog anyagának veszteségét értjük, amely külső erőknek a fogfelszínre gyakorolt hatása miatt következik be. [1-2]. A fogzománc abráziós vizsgálatai kimutatták, hogy a premolárisok esetén az éves abrázió mértéke kb. 15-20 μm között van. Különböző kutatóintézetek speciális készülékeket és módszereket fejlesztettek ki a fogászati

anyagok

mechanikai

tulajdonságainak

vizsgálatára.

Ezen

vizsgálatok

eredményei útmutatást adnak a meglévő anyagok jobb megmunkálásához, ill. új termékek kifejlesztéséhez. [4-6] Korábbi vizsgálatokban az abráziót természetes fogakon módosított MINIMET® polírozó segítségével mérték. A tanulmányokban megállapították, hogy a természetes fogak kopásának oka egyrészt az anyag felületi kiképzésében, másrészt annak porozitásában keresendő. [6] Az itt bemutatott kísérlet célja a fogászati kerámia, a Zirkonzahn Prettau Zirkon abráziós hatásának reprodukálható módon történő mérése, és a kapott eredmények összevetése a természetes fogakon mért kopással.


3

2. Az eljárás metodikája A koptató hatással szembeni viselkedés rekonstruálásához két abráziós modell kifejlesztésére került sor (lásd 1. és 2. ábra). Mindegyik rendszernek része egy polírozógép, amely 8400/perc rotációs sebességgel dolgozik (lásd 1.a ábra). Mindkét rendszernél a gép mindkét oldalára 1-1 súlyt helyezünk, így hozva létre a mintadarabok felszínén a 48,5 N-os (5 kg) nyomóerőt (lásd 1.b. ábra). Az erőhatás mértéke megfelel az állkapocs zárásának kezdeti fázisában kialakuló erőknek, továbbá a próbatest alakváltozását nem a nyomóerő okozza, hanem csupán a vizsgált mintatest porozitásától függ. Egy vízzel teli tartály (1.e. ábra) úgy kerül elhelyezésre, hogy a koptatótest (1.c. ábra) és a próbatest (1.d. ábra) víz alatt érintkezzen, ami meggátolja a koptatótest súrlódás miatti felmelegedését.

F= 48.5 N

a. Polírozó gép

b. Súly

c. Koptatótest

d. Mintatest

e. Víz

1. ábra: A koptatási vizsgálat sematikus ábrázolása

a

b

2. ábra: Polírozó gép a) víztartály nélkül, b) víztartállyal


4

3. A minták előkészítése Mint azt a 3. ábrán láthatjuk, 1 db koptatótestet (3.a ábra) és 3 db különböző próbatestet készítettünk elő. Az első próbatest (3.b. ábra) egy természetes fog, a második (3.c. ábra) anyaga rétegkerámia (ICE Zirkon kerámia a Zirkonzahn-tól), a harmadik (3.d. ábra) pedig Prettau Zirkon, a Zirkonzahn terméke. Az egyenletesen sima felületek biztosítása érdekében mindhárom minta felületét políroztuk. A mintatestek felülete ugyanakkor nem kapott zománcozást, mert a kísérlet célja, a mintatestek anyagának összehasonlítása volt. Az egységesen zománcozott felületek befolyásolhatnák a tiszta anyagtulajdonságokat, ami megbízhatatlan vizsgálati eredményre vezetne.

a

3. ábra:

b

a) PMMA koptatótest

c

b) Fog

c) Rétegkerámia


d

d) Prettau Zirkon

5

4. Koptatótest A 4. ábrán a kísérletben használt, 8mm-es átmérőjű, polimetilmetakrilát (PMMA) anyagú koptatótestet mutatjuk be. A vízállósági és anyag-homogenitási követelmények kielégítése érdekében a koptatótest PMMA-ból készült. A PMMA anyagjellemzői mérethű koptató testek kialakítását teszik lehetővé, ami a pontos mérési eredmények alapja.

Ø 8 mm

Ø 8 mm

4. ábra: A PMMA koptató test sematikus ábrázolása

Az 5. ábra a próbatest és a PMMA koptatótest érintkezését mutatja. A jobb szemléltetés érdekében az érintkezési helyet most a víztartály nélkül mutatja az ábra.

5. ábra: A próbatest és a koptató test érintkezése


6

5. Eredmények Minden egyes próbatestet 6 órán keresztül teszteltünk, ami 3,024 millió ciklust jelent. Az 1. táblázat grafikusan mutatja be a koptatási vizsgálat eredményeit.

Wear in the indenter (µm)

1. táblázat: 8.400 fordulat percenként 6 órán* keresztül, mintatestenként 5 kg-os súllyal:

Samples

Fogzománc

ICE Zirkon kerámia

Prettau Zirkon

* 3,024 millió ciklusnak felel meg

A vizsgálati eredmények azt mutatják, hogy a Zirkonzahn által gyártott Prettau Zirkon próbatest a PMMA koptatótest hatására szinte nem mutat kopást (0 μm), míg az ICE Zirkon kerámia átlagban 20 μm-t, a természetes fog pedig 10 μm-t kopott. A 6. ábra sematikusan mutatja a három próbatest kopásának összehasonlítását.

0

0 10 µm

Zahnschmelz

28µm

ICE Zirkon Keramik

0 µm

Prettau Zirkon

6. ábra: A különböző anyagú próbatestek kopásának ábrázolása


7

6. Zárszó Az elvégzett vizsgálatok igazolják, hogy a polírozott Zirkonzahn Prettau Zirkon szinte egyáltalán nem kopik a koptatótest hatására. Ezt az eredményt a Prettau Zirkon egyedülálló felületi kialakításának tulajdonítjuk. A természetes fog 10 μm-es kopást mutatott. A tanulmány eredményeképpen azt is megállapíthatjuk, hogy a rétegkerámia mintegy 2,8-szer (28 μm) nagyobb kopást mutat a természetes fogzománchoz képest. Ez a tanulmány előzetes eredményeket tartalmaz. Vizsgálatainkat tovább folytatjuk annak érdekében, hogy még átfogóbb képet adhassunk az itt megnevezett anyagok abráziós viselkedéséről


8

7. Irodalomjegyzék

[1]

Emili Cuenca Sala, Pilar Baca García, “Odontología preventiva y comunitaria. Principios, métodos y aplicaciones” 3ª Edición. Capítulo 11, Alteraciones del esmalte. 2005

[2]

Professor Stuart Burguess, Dr. Kazem Alemzadeh, Dr. Anthony Ireland, Dr. Andrew Harrison, Mr. Daniel Raabe and Ms. Lin Wang . “The Chewing Robot: a new biologically-inspired way to test dental materials. Design and nature”. University of Bristol, 2008.

[3]

M. Addy, R.P. Shellis, “Interaction between Attrition, Abrasion and Erosion in Tooth Wear, Applied Clinical Research Group, Bristol University Dental School, UK. 2006

[4]

Tom Simonite, “Dental Robot Chews over a Toothy Problem”. June 2007. http://www.newscientist.com/article/dn12152-dental-robot-chews-over-atoothy-problem.html

[5]

Raabe D, Alemzadeh K, Harrison AL, Ireland AJ. “The chewing robot: a new biologically-inspired way to evaluate dental restorative materials.” Department of Mechanical Engineering, University of Bristol, University Walk, BS8 1TR, Bristol, UK. [email protected]. 2009

[6]

John Burgess, D.D.S., M.S., Deniz Cakir, D.D.S., M.S., “Tooth wear against ceramic”, School of Dentistry UAB, 29 Jan 2010


9

A Steger-módszer alkalmazás a fogászati kopások méréséhez

Recommend Documents