Impresión 3D de circona para aplicaciones dentales

Abstract

La irrupción de las tecnologías de impresión 3D ha permitido el desarrollo de distintos tipos de materiales mucho más similares estructuralmente a los que se encuentran en los organismos vivos. Otra de las ventajas de las impresoras 3D es la posibilidad de modificar y reproducir distintos prototipos sin coste extra alguno, además de permitir estructuras complejas con una gran variedad de materiales. En este trabajo se describirán y estudiarán matrices cúbicas de circona creadas usando impresión 3D y PICN (polymer-infiltrated ceramic network). La geometría de los cubos se obtuvo por deposición capa por capa perpendicular de policristal de circona tetragonal estabilizada con Itrio (TZ-3YSB-E). Se prepararon 2 series de muestras con relleno al 50 % y al 40% respectivamente con una pasta al 73% de parte cerámica y 27% de hidrogel. Posteriormente se sinterizaron los cubos en un horno eléctrico y se pulieron sus caras superior e inferior. Después se usó polímero epoxy comercial para rellenar el volumen vacío de los andamios cerámicos. Finalmente se caracterizaron las muestras usando nanoindentación y espectroscopia Raman, lo que permitió determinar la dureza (H), el módulo de Young (E) y el espectro Raman. Este trabajo ha permitido estudiar en mayor profundidad las características superficiales …. Indicando que tanto la composición como el tratamiento térmico de sinterización tienen la mayor influencia en los resultados. Se esperaba que la dureza y el módulo de Young fueran mayores en la zona cerámica y fueran disminuyendo a medida que se aproxima al límite con la zona polimérica. Los ensayos confirman dicha suposición; mostrando además que la interfase tiene una mayor dispersión de valores de dureza, siendo la zona polimérica mucho menos dura pero más estable en la dispersión de valores.

La irrupció de les tecnologies d'impressió 3D ha permès el desenvolupament de diferents tipus de materials molt més similars estructuralment als que es troben als organismes vius. Un altre dels avantatges de les impressores 3D és la possibilitat de modificar i reproduir diferents prototips sense cap cost extra, a més de permetre estructures complexes amb una gran varietat de materials. En aquest treball es descriuran i estudiaran matrius cúbiques de zircona creades usant impressió 3D i PICN (polymer-infiltrated ceramic network). La geometria dels cubs es va obtenir per deposició capa per capa perpendicular de policristal de zircona tetragonal estabilitzada amb Itrio (TZ-3YSB-E). Es van preparar 2 sèries de mostres amb farciment al 50% i al 40% respectivament amb una pasta al 73% de part ceràmica i 27% d'hidrogel. Posteriorment es van sinteritzar els cubs en un forn elèctric i es van polir les cares superior i inferior. Desprès es va usar polímer epoxy comercial per omplir el volum buit de les bastides ceràmiques. Finalment es van caracteritzar les mostres usant nanoindentació i espectroscòpia Raman, la qual cosa va permetre determinar la duresa (H), el mòdul de Young (E) i l'espectre Raman. Aquest treball ha permès estudiar amb més profunditatles característiques superficials …. Indicant que tant la composició com el tractament tèrmic de sinterització tenen la major influència en els resultats. S'esperava que la duresa i el mòdul de Young fossin més grans a la zona ceràmica i anessin disminuint a mesura que s'aproxima al límit amb la zona polimèrica. Els assajos confirmen aquesta suposició; mostrant a més que la interfície té més dispersió de valors de duresa, sent la zona polimèrica molt menys dura però més estable en la dispersió de valors.

The advent of 3D printing technologies has allowed the development of different types of materials much more structurally similar to those found in living organisms. Another advantage of 3D printers is the possibility of modifying and reproducing different prototypes at no extra cost, as well as allowing complex structures with a wide variety of materials. In this work, cubic zirconia monoliths created using 3D printing and PICN (polymer-infiltrated ceramic network) will be described and studied. The geometry of the cubes was obtained by perpendicular layer-by-layer deposition of yttrium-stabilized tetragonal zirconia polycrystal (TZ-3YSB-E). Two sets of samples were prepared with 50% and 40% filling with a paste of 73% ceramic part and 27% hydrogel. Subsequently, the cubes were sintered in an electric furnace and their upper and lower faces were polished. After that, commercial epoxy polymer was used to fill the void volume of the ceramic scaffolds. Finally, the samples were characterized using nanoindentation and Raman spectroscopy, which allowed to determine the hardness (H), the Young's modulus (E) and the Raman spectrum. This work has allowed us to study in greater depth the surface characteristics. Indicating that both the composition and the sintering heat treatment have the greatest influence on the results. Hardness and Young's modulus were expected to be higher in the ceramic zone and to decrease as the boundary with the polymeric zone was approached. Tests confirm this assumption; also showing that the interface has a greater dispersion of hardness values, the polymeric zone being much less hard but more stable in the dispersion of values.