La simulación MEF con cerámica híbrida aporta nuevos hallazgos sobre la biomecánica
El Instituto Fraunhofer para tecnologías de producción y automatización (IPA) estudió mediante MEF (método de los elementos finitos) el comportamiento de deformación macroscópico de la cerámica híbrida VITA ENAMIC. En un ensayo de resistencia virtual se simularon diversas situaciones de carga a fin de analizar las tensiones y las deformaciones que se producen en las prótesis confeccionadas con VITA ENAMIC y con cerámica convencional. El doctor y catedrático Oliver Röhrle (Universidad de Stuttgart, Instituto de Mecánica, Stuttgart, Alemania y Fraunhofer IPA, Stuttgart, Alemania) expone en la siguiente entrevista los resultados de la simulación.
DV: Los picos de tensión que aparecen bajo carga pueden provocar grietas y daños en los materiales dentales. ¿Qué información puede aportar a este respecto una simulación EF?
Oliver Röhrle: El análisis de picos de tensión permite identificar puntos débiles en el diseño, y provocando un fallo estructural es posible determinar la capacidad de carga máxima. Estos datos pueden utilizarse para diseñar el material y la geometría de tal manera que las tensiones se distribuyan de manera más eficiente en condiciones de carga normales.
DV: ¿Cómo se comporta la matriz de cerámica y polímero de VITA ENAMIC en casos de carga simulados y cómo puede la matriz dual minimizar los picos de tensión?
Oliver Röhrle: La matriz polimérica extensible absorbe la concentración de tensión que, de otro modo, conduciría a una propagación de la grieta.
DV: ¿Qué comportamiento mecánico muestra la cerámica híbrida en la simulación EF de una situación de carga y en qué se diferencia este con respecto a la cerámica convencional?
Oliver Röhrle: En general puede decirse que, si bien las cerámicas convencionales acreditan una elevada resistencia a la presión, también son muy frágiles. En cambio, VITA ENAMIC posee una gran ductilidad gracias a su proporción de polímero.
DV: ¿Permiten los resultados de VITA ENAMIC esperar un menor riesgo de formación de grietas dado que el material acredita una expansión relativamente elevada bajo carga?
Oliver Röhrle: Para una estimación más exacta de los riesgos sería necesario un estudio numérico no lineal. Pero sí, la deformabilidad plástica evita un fallo estructural repentino.
DV: ¿Dónde residen, en su opinión, las particularidades del material dental VITA ENAMIC por lo que respecta a sus propiedades mecánicas?
Oliver Röhrle: Dado que el polímero absorbe parcialmente la energía liberada en caso de una grieta y se deforma en consecuencia, se evita – si la carga es constante – que la grieta se propague.
Artículo 03/16
Para esta simulación se confeccionaron virtualmente sendos dientes completos de cerámica híbrida y de cerámica convencional, para a continuación someter los modelos dentales a un ensayo de esfuerzo típico con supuestos de material idealizados: se aplica fuerza sobre una esfera situada sobre el diente. El color rojo representa en el resultado la deformación principal máxima, mientras que la zona de color azul corresponde a la ausencia de deformación o a una deformación mínima. La comparación directa revela que en el caso del cuerpo de ensayo virtual de VITA ENAMIC, a diferencia del modelo dental de cerámica, casi la totalidad de la corona es de color verde a rojo, esto es, la cerámica híbrida ha cedido en mucho mayor medida y, por consiguiente, ha absorbido la presión.
