Hammaslaboratoriossa käytettävien kruunumateriaalien vahvuus : kuituvahvistettu komposiitti ja lasikeraami
Oljakka, Mari; Velling, Riikka (2019)
Oljakka, Mari
Velling, Riikka
2019
All rights reserved. This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2019052913299
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2019052913299
Tiivistelmä
Hammasteknisellä alalla käytettäviä biomateriaaleja kehitetään aktiivisesti. Keraameja, komposiitteja ja kuituvahvikkeita on tutkittu runsaasti. CAD/CAMillä työstettävästä, jyrsittävästä kuituvahvistetusta komposiitista on kuitenkin vain vähän tutkittua tietoa hammasteknikoiden tarpeisiin.
Tämä opinnäyte on kvantitatiivinen tutkimus biomateriaalitieteiden alueelta. Opinnäytteessä tutkitaan testikappaleiden avulla kruunumateriaaleina käytettävien materiaalien mekaanisia ominaisuuksia ja arvioidaan jyrsittävän kuituvahvistetun komposiitin soveltuvuutta kruunun runkomateriaaliksi. Tutkittavat materiaalit ovat sekä manuaalisesti valmistettu että jyrsittävä kuituvahvistettu komposiitti. Kontrollimateriaaleina ovat lasikeraami ja vahvistamaton komposiitti. Tutkimusmenetelminä käytettiin kruunun kuormitustestiä ja ISO 6872:2015-standardin mukaista kolmipistetaivutustestiä. Analysointimenetelminä käytettiin tilastollisia menetelmiä ja murtuma-analyysiä.
Materiaalien murtovoima vaihteli välillä 588-990 N. Suurin murtovoima oli kahdella verkkokuitukerroksella vahvistetulla komposiitilla (990 N) ja se erottui tilastollisesti merkittävästi muista materiaaleista. Pienin murtovoima oli vahvistamattomalla komposiitilla (588 N). Materiaalien taivutuslujuus vaihteli välillä 124-287 MPa. Suurin taivutuslujuus oli jyrsittävällä verkkokuituvahvistetulla komposiitilla (287 MPa) ja pienin vahvistamattomalla komposiitilla (124 MPa). Materiaalit jakautuivat taivutuslujuudeltaan kolmeen toisistaan erottuvaan ryhmään, mutta niiden sisällä ei ollut merkittäviä eroja. Varsinaisissa tutkittavissa materiaaleissa yleisin murtumatyyppi oli kohesiivinen murtuma komposiitissa sekä aineiden rajapinnassa (58%), kun tarkastellaan koko aineistoa. Manuaalisen ja jyrsittävän kuiturunkorakenteen murtumakäyttäytymisessä oli eroja.
Jyrsittävä kuituvahvistettu komposiitti Fibra Composite Bio-C soveltuu tämän tutkimuksen perusteella epäsuorien kruunujen valmistusmateriaaliksi, mikäli otetaan huomioon materiaalien rajapinnan heikkous ja runkorakenteen muovimatriisin yhteensopivuus päälle kerrostettavan komposiitin kanssa. Kuituvahvistetun rungon ja komposiittipinnan sidostusta tulisi vahvistaa.
Saaduilla tutkimustuloksilla ja vertailutiedolla on arvoa ennen kaikkea hammasteknikoille materiaalivalintojen tueksi. Tulokset voivat vaikuttaa myös hammaslaboratorioiden investointipäätöksiin ja edesauttaa hankittujen laitteiden monipuolisempaa hyödyntämistä. Biomaterials used in the dental technology are being actively developed. Ceramics, composites and fiber-reinforcements have been studied extensively. However, there is not so much research of fiber-reinforced composites (FRCs) for CAD/CAM systems to support the needs of dental technicians.
This thesis is a quantitative research in the field of biomaterial sciences. The thesis investigates the mechanical properties of materials for the fabrication of crowns by means of test samples in order to evaluate the suitability of FRC for CAD/CAM system as a crown material. The materials to be studied are milled FRC and conventional, manually made FRC with control materials glass-ceramic and composite. The crown load test and the ISO 6872:2015 three-point bending test were used as research methods. Statistical methods and fracture analysis were used as analytical methods.
The fracture load value (Load at Break) of the material test groups ranged from 588 to 990 N. The highest fracture load value was on FRC with two layers of fiber-reinforcement net (990 N). Statistically this was significant when compared to other material test groups of this study. The lowest fracture load value was on composite (588 N). The flexural strength of the material test groups (Maximum Bending Stress at Maximum Load) ranged from 124 to 287 MPa. The highest flexural strength was with milled FRC (287 MPa) and the lowest was with composite (124 MPa). The material test groups were divided into three distinct groups of flexural strength, but there were no significant statistical differences within them. In the material test groups under investigation, without control groups, the most common type of fracture was cohesive fracture in composite and at the interface of materials (58%) when looking at the entire material of this study. There were differences in the breaking behavior of milled and manually made FRC substructures.
Based on this study, Fibra Composite Bio-C FRC for CAD/CAM systems is suitable as a material for the fabrication of indirect crowns, given in mind the weakness of the material interface and the compatibility of the substructure’s matrix with the layered composite polymer. The bonding of the FRC substructure and the composite surface should be strengthened.
The results obtained and the comparative data have a value above all to support the material choices of dental technicians. This can also affect investment decisions and facilitate the more versatile utilization of acquired equipment in dental laboratories.
Tämä opinnäyte on kvantitatiivinen tutkimus biomateriaalitieteiden alueelta. Opinnäytteessä tutkitaan testikappaleiden avulla kruunumateriaaleina käytettävien materiaalien mekaanisia ominaisuuksia ja arvioidaan jyrsittävän kuituvahvistetun komposiitin soveltuvuutta kruunun runkomateriaaliksi. Tutkittavat materiaalit ovat sekä manuaalisesti valmistettu että jyrsittävä kuituvahvistettu komposiitti. Kontrollimateriaaleina ovat lasikeraami ja vahvistamaton komposiitti. Tutkimusmenetelminä käytettiin kruunun kuormitustestiä ja ISO 6872:2015-standardin mukaista kolmipistetaivutustestiä. Analysointimenetelminä käytettiin tilastollisia menetelmiä ja murtuma-analyysiä.
Materiaalien murtovoima vaihteli välillä 588-990 N. Suurin murtovoima oli kahdella verkkokuitukerroksella vahvistetulla komposiitilla (990 N) ja se erottui tilastollisesti merkittävästi muista materiaaleista. Pienin murtovoima oli vahvistamattomalla komposiitilla (588 N). Materiaalien taivutuslujuus vaihteli välillä 124-287 MPa. Suurin taivutuslujuus oli jyrsittävällä verkkokuituvahvistetulla komposiitilla (287 MPa) ja pienin vahvistamattomalla komposiitilla (124 MPa). Materiaalit jakautuivat taivutuslujuudeltaan kolmeen toisistaan erottuvaan ryhmään, mutta niiden sisällä ei ollut merkittäviä eroja. Varsinaisissa tutkittavissa materiaaleissa yleisin murtumatyyppi oli kohesiivinen murtuma komposiitissa sekä aineiden rajapinnassa (58%), kun tarkastellaan koko aineistoa. Manuaalisen ja jyrsittävän kuiturunkorakenteen murtumakäyttäytymisessä oli eroja.
Jyrsittävä kuituvahvistettu komposiitti Fibra Composite Bio-C soveltuu tämän tutkimuksen perusteella epäsuorien kruunujen valmistusmateriaaliksi, mikäli otetaan huomioon materiaalien rajapinnan heikkous ja runkorakenteen muovimatriisin yhteensopivuus päälle kerrostettavan komposiitin kanssa. Kuituvahvistetun rungon ja komposiittipinnan sidostusta tulisi vahvistaa.
Saaduilla tutkimustuloksilla ja vertailutiedolla on arvoa ennen kaikkea hammasteknikoille materiaalivalintojen tueksi. Tulokset voivat vaikuttaa myös hammaslaboratorioiden investointipäätöksiin ja edesauttaa hankittujen laitteiden monipuolisempaa hyödyntämistä.
This thesis is a quantitative research in the field of biomaterial sciences. The thesis investigates the mechanical properties of materials for the fabrication of crowns by means of test samples in order to evaluate the suitability of FRC for CAD/CAM system as a crown material. The materials to be studied are milled FRC and conventional, manually made FRC with control materials glass-ceramic and composite. The crown load test and the ISO 6872:2015 three-point bending test were used as research methods. Statistical methods and fracture analysis were used as analytical methods.
The fracture load value (Load at Break) of the material test groups ranged from 588 to 990 N. The highest fracture load value was on FRC with two layers of fiber-reinforcement net (990 N). Statistically this was significant when compared to other material test groups of this study. The lowest fracture load value was on composite (588 N). The flexural strength of the material test groups (Maximum Bending Stress at Maximum Load) ranged from 124 to 287 MPa. The highest flexural strength was with milled FRC (287 MPa) and the lowest was with composite (124 MPa). The material test groups were divided into three distinct groups of flexural strength, but there were no significant statistical differences within them. In the material test groups under investigation, without control groups, the most common type of fracture was cohesive fracture in composite and at the interface of materials (58%) when looking at the entire material of this study. There were differences in the breaking behavior of milled and manually made FRC substructures.
Based on this study, Fibra Composite Bio-C FRC for CAD/CAM systems is suitable as a material for the fabrication of indirect crowns, given in mind the weakness of the material interface and the compatibility of the substructure’s matrix with the layered composite polymer. The bonding of the FRC substructure and the composite surface should be strengthened.
The results obtained and the comparative data have a value above all to support the material choices of dental technicians. This can also affect investment decisions and facilitate the more versatile utilization of acquired equipment in dental laboratories.