3D-tulostetun lasikuitu-nylon-vahvikkeen pintakäsittelyn vaikutus proteesiakryylin taivutuslujuuteen

Abstract

3D-tulostaminen, eli lisäävä valmistaminen on menetelmänä kehittynyt valtavasti ja vuonna 2021 sen käyttö hammastekniikan alalla on jo saanut jalansijaa. Nykyään on mahdollista 3D-tulostaa erittäin kevyitä, pienikokoisia, mutta silti kestäviä kuituvahvikkeita, joita voitaisiin hyödyntää myös hammastekniikassa esimerkiksi akryylisten irtoproteesien vahvistamiseen.

Tämä opinnäytetyö oli kvantitatiivinen tutkimus siitä, miten eri menetelmin pintakäsitellyt 3D-tulostetut lasikuitu-nylon-vahvikkeet vaikuttavat proteesiakryylin taivutuslujuuteen. Tarkoituksena oli saada selville, miten pintakäsittely vaikuttaa 3D-tulostettujen kuituvahvikkeiden toimivuuteen proteesiakryylin kanssa ja pystyisikö 3D-tulostettuja vahvikkeita ylipäätään käyttämään hammastekniikan tarkoituksiin muiden perinteisempien ja jo markkinoilla olevien vahvikevaihtoehtojen tilalla.

Opinnäytetyön testiryhminä toimivat monomeerinesteellä käsitellyt 3D-tulostetut vahvikkeet, Rocatec-menetelmällä ja silanoinnilla käsitellyt vahvikkeet, alumiinioksidilla hiekkapuhalletut vahvikkeet sekä täysin käsittelemättömät vahvikkeet. Lasikuitu-nylon-vahvikkeet, jotka muodostuivat Nylon White muovista ja Fiberglass lasikuidusta, tulostettiin Markforged Mark Two 3D-tulostimella. Testikappaleet läpikävivät standardinmukaisen (ISO-20975-1:2013) kolmipistetaivutustestin, jossa mitattiin taivutuslujuutta, kuormankantokykyä ja kimmomoduulia. Lisäksi tuloksiin laskettiin vahvikkeiden kuituvolyymi ja lopuksi analysoitiin testikappaleisiin muodostuneita murtumia murtumatyypeittäin.

Testitulosten perusteella 3D-tulostettujen lasikuitu-nylon-vahvikkeiden pintakäsittely paransi jonkin verran proteesiakryylin taivutuslujuutta. Rocatec-ryhmä oli kontrolliryhmään verrattuna vahvin taivutuslujuudeltaan (96MPa), kun taas hiekkapuhallettu pintakäsittelyryhmä oli heikoin (84MPa). Kuituvolyymi jäi vahvikkeiden osalta odotettua matalammaksi n. 0,89 t%. Keskimäärin jokainen pintakäsittelyryhmä paransi sidoslujuutta kontrolliryhmään verrattuna. Tämän opinnäytetyön perusteella 3D-tulostetut lasikuitu-nylon-vahvikkeet eivät tällä hetkellä sovellu akryylisten irtoproteesien vahvistamiseen ja 3D-teknologiaa on vielä kehitettävä, jotta hammastekniikan alalla saataisiin käyttöön toimivia 3D-tulostettuja vahvikkeita.