La simulazione FEM con la ceramica ibrida fornisce nuove informazioni sulla biomeccanica
Il Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA) ha esaminato a mezzo FEM (Finite Elemente Methode) il comportamento macroscopico di deformazione della ceramica ibrida VITA ENAMIC. Nel corrispondente test virtuale sono state simulate differenti situazioni di carico, per esaminare le tensioni e dilatazioni che si verificano su restauri dentali in VITA ENAMIC e ceramica tradizionale. Il Prof. Oliver Röhrle, PhD (Università di Stoccarda, Istituto di Meccanica, Stoccarda, Germania e Fraunhofer IPA, Stoccarda, Germania) riferisce sui risultati della simulazione.
DV: Nei materiali dentali picchi di tensione che si verificano sotto carico possono causare la formazione di fessure e danni. Quali informazioni può fornire una simulazione FE?
Prof. Oliver Röhrle: Con l'analisi dei picchi di tensione si possono identificare zone vulnerabili nella struttura e provocando il danno della struttura si determina Il carico massimo. Questi dati servono per progettare materiali e geometrie affinché, in condizioni di carico normale, le tensioni si distribuiscano più efficacemente.
DV: Come si comporta la matrice ceramicopolimerica di VITA ENAMIC nelle situazioni di carico simulato e in che modo la struttura reticolare duale può minimizzare picchi di tensione?
Prof. Oliver Röhrle: La concentrazione di tensioni, che altrimenti porterebbe alla propagazione della fessura, viene intercettata dalla matrice polimerica dilatabile.
DV: Nella simulazione FE di una situazione di carico quale comportamento meccanico mostra la ceramica ibrida e in cosa questo si distingue dalla ceramica tradizionale?
Prof. Oliver Röhrle: In generale si può asserire che le ceramiche tradizionali presentano un'elevata resistenza alla pressione, ma sono anche molto fragili. VITA ENAMIC invece, grazie alla componente polimerica, è molto duttile.
DV: I risultati con VITA ENAMIC consentono di prevedere un rischio minore di formazione di fessure, dato che sotto carico il materiale mostra una dilatabilità relativamente elevata?
Prof. Oliver Röhrle: Per una valutazione più precisa del rischio sarebbe necessaria un'analisi numerica non lineare. Ma effettivamente una deformabilità plastica impedisce un danno strutturale improvviso.
DV: Secondo lei quali sono le particolarità del materiale dentale VITA ENAMIC per quanto riguarda le sue caratteristiche meccaniche?
Prof. Oliver Röhrle: Dato che il polimero è in grado di intercettare parte dell'energia che si libera con una fessura e si deforma conseguentemente, sotto carico costante viene impedita la propagazione della fessura.
Relazione 03/16
Per questa simulazione sono stati realizzati virtualmente un dente completo in ceramica ibrida e uno in ceramica tradizionale, per eseguire su questi modelli, aventi proprietà merceologiche ideali, un tipico test di carico: su una sfera, posizionata sul dente, viene applicata una forza. In rosso è rappresentata la dilatazione principale massima, l'area blu significa nessuna o minima deformazione. Il confronto diretto mostra che nel provino virtuale in VITA ENAMIC, rispetto al modello del dente in ceramica, quasi l'intera corona è da verde a rosso, la ceramica ibrida ha ceduto molto di più e quindi è stata in grado di assorbire la pressione.
