Simulações numéricas de comportamento mecânico de implantes dentários cerâmicos à base de Y-TZP e Ce-TZP/Al₂O₃

• Autor(a) principal: Ward, Pedro Araújo da Costa
• Data de Publicação: 2023
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense (RIUFF)
• Texto Completo: http://app.uff.br/riuff/handle/1/28834
• topic: Implantes dentários; Cerâmica 3Y­-TZP; Compósito Ce-­TZP/Al₂O₃; Resistência à flexão; Simulação numérica; Método dos elementos finitos; Cerâmica de zircônia; Compósitos cerâmicos; Biomaterial; Engenharia Metalúrgica; Produção intelectual; Dental implants; 3Y-­TZP ceramic; Ce-­TZP/Al₂O₃ composite; Flexural strength; Numerical simulation; Finite element method

Este estudo baseia-se na simulação numérica da resposta mecânica de implantes dentários de cerâmica de zircônia estabilizada com ítrio (3Y-TZP) e de compósitos cerâmicos à base de zircônia estabilizada com Cério e reforçada com alumina ZrO₂ (CeO₂)-Al₂O₃ em função de sua geometria intrínseca e de diferentes cargas mastigatórias. Amostras cerâmicas foram compactadas, sinterizadas a 1500 °C -2h e caracterizadas por difração de raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura e densidade relativa. A resistência à flexão foi obtida usando o teste de pistão em três esferas (P-3B). Desenhos autorais de implante dentários (incisal e molar) e, para fins de comparação, modelos CAD de implantes comerciais foram usados neste estudo como uma geometria inicial de implante aplicados em uma anatomia de mandíbula adulta típica. A partir das técnicas CAD e CAE, foram gerados modelos de elementos finitos para todas as geometrias de implantes. Os casos de carga mastigatória foram considerados com base em diferentes intensidades (100 a 500N) e ângulos de orientação (45° ou 90°) para reproduzir os esforços mastigatórios humanos. As previsões numéricas foram comparadas com simulações de elementos finitos de implantes de titânio considerados padrão¬ouro. As cerâmicas sinterizadas 3Y-TZP e Ce-TZP/Al2O₃ apresentaram alta densificação, dureza de 1325 HV e 1427 HV, além de tenacidade à fratura de 7,2 MPa.m½ e 11,3 MPa.m½ foram obtidas para cerâmicas 3Y-TZP e Ce-TZP/Al₂O3, respectivamente. A resistência à flexão média do 3Y-TZP e Ce-TZP/Al₂O₃ obtidas foram de 1192 MPa e 860,7 MPa respectivamente. Para ambas as geometrias de implantes dentários, independente do valor da carga mastigatória ou do ângulo de orientação, todas as previsões de elementos finitos são 50% inferiores aos valores estabelecidos pelo critério de falha de Mohr Coulomb, mesmo considerando o estudo de perda de propriedades ósseas até 80 anos de idade, permitindo viabilizar, preliminarmente, as cerâmicas propostas para aplicações de implantes dentários sem risco de fratura.