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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.58.2020.tde-03102022-143449
Document
Author
Full name
Thaisa Theodoro de Oliveira
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Ribeirão Preto, 2020
Supervisor
Committee
Reis, Andréa Candido dos (President)
Borges, Ana Flávia Sanches
Lopes, José Fernando Scarelli
Pinelli, Ligia Antunes Pereira
Title in Portuguese
Correlação estrutura-propriedades de novos modelos de mini-implantes obtidos por usinagem e manufatura aditiva
Keywords in Portuguese
Biomecânica
Edentulismo
Implantes dentários
Manufatura aditiva
Osseointegração
Abstract in Portuguese
A implantodontia promoveu grande avanço na reabilitação de pacientes edêntulos com grande reabsorção óssea, apresentando baixa retenção e estabilidade nos casos de próteses totais convencionais. Os mini-implantes são uma opção para pacientes com rebordos alveolares estreitos, permitindo maior simplicidade dos procedimentos cirúrgicos, minimizando necessidade de retalhos e enxertos, com menor morbidade pós-operatória e custo reduzido. A associação de mini-implantes e novas tecnologias como a manufatura aditiva ou impressão 3D pode colaborar para avanços no tratamento odontológico permitindo a confecção de futuros implantes personalizados, com redução do tempo de reabilitação e preservação de tecidos. O objetivo do presente trabalho foi propor a fabricação de um novo design de mini-implante para suporte de overdenture através da tecnologia de manufatura aditiva, e compará-lo por meio da correlação estrutura-propriedades com mini-implantes obtidos por usinagem. Para obtenção dos mini-implantes por manufatura aditiva foram elaborados desenhos técnicos por profissionais especializados e estes foram convertidos em arquivos.stl. A fabricação se deu através de pó de liga Ti6Al4V por Fusão Seletiva a Laser (SLM), realizado pelo equipamento REALIZER GmbH SLM 50®. Foram avaliados 4 modelos de mini-implantes com dimensões de Ø 2,0 mm x 10 mm de comprimento sendo eles: Intra-lock, Helicoidal, Rosqueado Usinado (RUS) e Rosqueado por Manufatura Aditiva (RMA) (n=10). Foi realizada a caracterização físico química através de análise morfológica por microscopia eletrônica de varredura (MEV); composição química via Espectroscopia por Energia Dispersiva de Raios X (EDS); avaliação da estabilidade primária através de torque de inserção e ensaio de arranchamento; e análise de distribuição de tensões através de análise fotoelástica e correlação de imagens digitais (CID), com carregamento puntiformes axiais e oblíquos (inclinação dos modelos de 30°), com cargas de 100 N para análise fotoelástica e de 250 N axial e 100 N oblíquo na CID. A distribuição dos dados foi verificada pelo teste de Kolmogorov-Smirnov. Foram aplicados os testes de análise de variância ANOVA com correção de Bonferroni e pos-hoc de Tukey, e teste não paramétrico Kruskal-Wallis. Nível de significância de 5% (α = 0,05). Observou-se possibilidade de obtenção de mini-implantes através da técnica de manufatura aditiva, sem perda de elementos da liga ou adição de contaminante, mantendo as dimensões do implante, resultando numa superfície visivelmente rugosa, porém com redução de precisão de detalhes em comparação aos mini-implantes usinados. Com relação à estabilidade primária mensurada através do torque de inserção os mini-implantes RMA apresentaram valores significantemente menores em relação aos modelos RUS e Intra-lock (p<0,001), e semelhante com relação ao Helicoidal; da mesma forma no ensaio de arrancamento o modelo RMA teve valores semelhantes ao modelo Helicoidal porém com valores significantemente menores que os modelos RUS e Intra-lock (p<0,001). Com relação a fotoelasticidade e CID, considerando o método de fabricação, verificou-se que a manufatura aditiva não interferiu na distribuição de tensões, apresentando-se semelhante ao modelo Rosqueado US. Com relação ao macro design, de maneira geral, tensões menores foram observadas no terço cervical e maiores com a inclinação oblíqua do modelo.
Title in English
Structure-properties correlation of new mini-implant models obtained by machining and additive manufacturing
Keywords in English
Additive manufacturing
Biomechanic
Dental implants
Edentulism
Osseointegration
Abstract in English
Implantology has made great progress in the rehabilitation of edentulous patients with great bone resorption, with low retention and stability in cases of conventional complete dentures. Mini-implants are an option for patients with narrow alveolar ridges, allowing greater simplicity of surgical procedures, minimizing the need for flaps and grafts, with less postoperative morbidity and reduced cost. The association of mini-implants and new technologies such as additive manufacturing or 3D printing can contribute to advances in dental treatment, allowing the manufacture of future personalized implants, with reduced rehabilitation time and tissue preservation. The objective of the present work was to propose the manufacture of a new mini-implant design to support overdenture through the additive manufacturing technology, and to compare it through the structure-properties correlation with mini-implants obtained by machining. To obtain mini-implants by additive manufacture, technical drawings were prepared by specialized professionals and these were converted into .stl files. The manufacturing was made by Ti6Al4V alloy powder by Selective Laser Fusion (SLM), performed by the REALIZER GmbH SLM 50® equipment. Four models of mini-implants with dimensions of Ø 2.0 mm x 10 mm in length were evaluated: Intra-lock, Helical, Threaded Machined (RUS) and Threaded by Additive Manufacturing (RMA) (n = 10). Physical-chemical characterization was performed through morphological analysis using scanning electron microscopy (SEM); chemical composition via X-ray Dispersive Energy Spectroscopy (EDS); primary stability assessment through insertion torque and pullout test; and stress distribution analysis through photoelastic analysis and digital image correlation (CID), with axial and oblique point loading (inclination of 30 ° models), with loads of 100 N for photoelastic analysis and 250 N axial and 100 N oblique in the CID. The distribution of data was verified by the Kolmogorov-Smirnov test. ANOVA analysis of variance tests with Bonferroni correction and Tukey's post-hoc tests, and Kruskal-Wallis non-parametric test were applied. Significance level of 5% (α = 0.05). It was observed the possibility of obtaining mini-implants through the additive manufacturing technique, without loss of alloy elements or addition of contaminant, maintaining the dimensions of the implant, resulting in a visibly rough surface, but with reduced precision of details compared to machined mini-implants. Regarding the primary stability measured through the insertion torque, the RMA mini-implants showed significantly lower values in relation to the RUS and Intra-lock models (p <0.001), and similar in relation to the Helical; similarly in the pullout test, the RMA model had values similar to the Helical model but with significantly lower values than the RUS and Intra-lock models (p <0.001). Regarding photoelasticity and CID, considering the manufacturing method, it was found that additive manufacturing did not interfere with the stress distribution, being similar to the US Threaded model. Regarding macro design, in general, lower tensions were observed in the cervical third and higher tensions with the oblique inclination of the model.
 
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Publishing Date
2022-10-04
 
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