Unha tese achega melloras aos métodos de fabricación aditiva na industria protésica dental

As próteses dentais adoitan estar fabricadas con metais como o titanio ou aliaxes de cobalto e cromo, pero unha investigación desenvolvida na UVigo permite desenvolver novos métodos de fabricación que, partindo das mesmas materias primas, se obteñan materiais con iguais ou incluso mellores propiedades. O estudo conforma a tese de doutoramento de Óscar Barro, que foi desenolvida no Grupo de Aplicacións Industriais dos Láseres (FA5). Barro levou a cabo un estudo de viabilidade da técnica de depósito de enerxía dirixida por láser (LDED) como método de fabricación aditiva na industria protésica dental. En concreto, como método de xeración de estruturas metálicas empregadas en próteses dentais metalo-cerámicas. Para o estudo empregáronse os materiais máis usados na actualidade nesta industria, como a aliaxe de titanio comercialmente pura e as aliaxes dentais Co-Cr (cobalto e cromo). 

Para levar a cabo a fabricación do material, Barro deseñou, construíu e puxo a punto unha nova estación de fabricación aditivos de LDED, de tal xeito que se cumprisen os requisitos necesarios para o procesamento destas aliaxes de alto valor. Para o deseño e fabricación da estación foi necesario deseñar e fabricar os elementos máis importantes: o cabezal de procesamento e a cámara de fabricación con atmosfera inerte controlada. Estes elementos de fabricación propia integráronse con outros elementos comerciais e, deste xeito, logrouse con éxito o deseño e fabricación dunha estación de fabricación LDED con aporte coaxial de partículas e capaz de procesar materiais nunha atmosfera inerte totalmente controlada, alcanzando niveis de osíxeno inferiores a 0,1 partes por millón no interior da cámara. Unha vez construída a estación de fabricación realizouse a posta a punto e posteriormente xeráronse os materiais para a súa avaliación. O material de titanio comercialmente puro grao 4 obtido coa nova estación de fabricación de aditivos LDED comparouse cun titanio da mesma aliaxe obtido pola técnica de mecanizado de disco, que é a que actualmente emprega a industria dental.

Metodoloxía de traballo

Esta comparación fíxose desde o punto de vista microestrutural, mecánico e electroquímico, seguindo as directrices das normas internacionais ISO 22674 e ISO 10271, que definen as condicións e requisitos necesarios para a avaliación de materiais metálicos para o seu uso na industria das restauracións dentais. Os resultados deste estudo demostraron que ambos materiais teñen rendementos adecuados para a súa aplicación en próteses dentais implantosoportadas e obteñen unha clasificación de material tipo 4 segundo a norma ISO 22764. Non obstante, cómpre ter en conta que o titanio xerado por LDED presenta un comportamento mecánico superior ao material obtido por mecanizado, con aumentos significativos da tensión de rotura (mellora do 7,0%), do alongamento de rotura (12,9%), dureza (16,7%) e tenacidade (30,1%). O material de aliaxe dental Co-Cr obtido coa nova estación de fabricación aditiva LDED comparouse con outras aliaxes dentais de Co-Cr obtidas mediante as técnicas empregadas actualmente na industria de protésico-dental: fundición por colado de cera perdida, mecanizado a partir de disco e fusión selectiva por láser (SLM). Estes catro materiais comparáronse desde os puntos de vista microestrutural, mecánico e electroquímico, avaliando ademais a influencia dos ciclos de tratamento térmico do proceso de deposición de cerámica en todos eles. Todo isto seguindo as directrices das normas internacionais ISO 22674 e ISO 10271. 

Viabilidade verificada

Os resultados deste estudo verifican a viabilidade da técnica LDED para a fabricación de estruturas Co-Cr cun comportamento xeral adecuado. Este material ten propiedades mecánicas similares ás obtidas polo material mecanizado a partir de disco, sendo ambos materiais os que maior alongamento de rotura e tenacidade mostraron. Como conclusión final, esta tese de doutoramento demostrou a viabilidade da deposición de enerxía dirixida por láser (LDED) como técnica de fabricación aditiva na industria dental, que se pode implementar para xerar estruturas protésicas con altas propiedades mecánicas e electroquímicas, en materiais tan diversos como o titanio comercialmente puro ou as aliaxes dentais de Co-Cr. Este proceso de fabricación pode competir directamente coas técnicas de fabricación empregadas na actualidade. Isto é posible xa que esta técnica combina as vantaxes doutras técnicas: material de calidade (semellante ao disco macizo de mecanizado) e xeración de formas libres (ao ser unha técnica de fabricación aditiva como o SLM).