3D-tulostetun med610-biomateriaalin soveltuvuus purentakiskomateriaaliksi : Purentakiskomateriaalien kulutuskestävyysvertailu

Abstract

Opinnäytetyössä tutkittiin eri purentakiskomateriaalien kulutuskestävyyttä. Vertailussa oli mukana neljä eri materiaalia, joista kolme oli erilaisia keitto- ja kylmäakryylejä ja yksi oli bioyhteensopiva 3D-tulostettava med610 PMMA -fotopolymeeri.

3D-tulostaminen yleistyy hammasteknisellä alalla, joten uusia materiaaleja kehitetään jatkuvasti. Akryylistä ja bioyhteensopivista tulostemateriaaleista valmistetaan erilaisia kojeita, joista suurimman vaatimuksen kestävyydelle asettaa purentakisko. Oppilaitoksella käytettävissä olevasta med610 PMMA -fotopolymeeristä ei ollut tehty kulutuskestävyystutkimusta, joten materiaalille toteutettiin kulutuskestävyysvertailu pidempään käytössä olleiden materiaalien kanssa.

Kokeeseen valmistettiin tutkittavista materiaaleista kiekkoja, joita kulutettiin Pin-On-Disckulutuskojeella. Kuluttavana kappaleena käytettiin zirkoniakuulaa. Koekappaleisiin syntyi kulutusuria, jotka kuvattiin pyyhkäisyelektronimikroskoopilla. Kuvista mitattiin tarkat uraleveydet sekä saatiin tärkeää informaatiota materiaalien mikrorakenteesta. Osana opinnäytetyötä tulostettiin myös purentakisko kliinistä seurantaa varten. Tarkoituksena oli kerätä lisää tietoa digitaalisesti suunnitellun ja tulostetun purentakiskon valmistusprosessista.

3D-tulostetuissa koekappaleissa havaittiin suurimmat keskinäiset eroavuudet kulutusurienleveyksissä, sekä kappaleisiin syntyneiden kulutusurien pinnanmuodoissa. Urien vaihteluväli oli 1737 mikrometriä. Muiden materiaalien kuluminen oli tasaisempaa: kulutusuraleveyksien vaihteluväli oli 143 – 189 mikrometriä. Muut materiaalit myös näyttivät kulutuspinnoiltaan tasaisemmilta.

Opinnäytetyön tuloksia voidaan hyödyntää hammaslaboratorioissa materiaalien ja valmistusmenetelmien valinnassa. Jatkotutkimuksia kulutuskestävyydestä voisi suorittaa erilaisten tulostettavien biomateriaalien välillä.

The thesis studied the wear resistance of various bite splint materials. The comparison included four different materials: three of the materials were hot and cold curing acrylics and one was a biocompatible and 3D-printable med610 PMMA photopolymer.

The field of 3D printing is growing in dental technology and new materials are constantly being developed. Different types of dental appliances are being produced from acrylic and 3D-printable biocompatible materials. In general, bite splints require a strong and wear resistant material. No study was found on wear resistance of med610 PMMA-photopolymer, therefore a comparative study on the wear resistance of four different bite splint materials was carried out.

Samples were produced out of the four materials to be used in the test. The device used was a Pin-On-Disc tribometer and the abrasive piece used was a zirconia ball. For maximum precision, a scanning electron microscope was used to measure the width of the indentations and to examine the surface microstructure. A 3D-printed bite splint for clinical monitoring was also produced as a part of the thesis. The aim was to gather information about the manufacturing process of a digitally designed bite splint.

Out of the measured samples, the width of the indentations between the 3D-printed samples varied the most as well as the surface microstructure. Width variation between the indentations was 1737 µm. The wear of the other materials was more even: variations between the indentations were 143 - 189 µm. The worn surfaces of the other materials also seemed smoother.

The results of the thesis can be used in dental laboratories in the selection of materials and manufacturing methods. Further studies about the wear resistance between different kinds of 3D-printable biomaterials would prove useful.