Manufactura de limas endodonticas con diseño protaper universal con técnica combinada de prototipado rápido y cera perdida en la aleación níquel, cromo, molibdeno
Autor: Alayón Vargas, Miguel Alfredo
Asesor: Cortes, Carlos Julio (Thesis advisor)
Fecha: 2015
Programa: Bogotá - Medicina - Especialidad en Anestesiología y Reanimación
Facultad: Facultad de Medicina

Resumen: Con la introducción de los instrumentos de Níquel Titanio se han disminuido la cantidad  de errores durante la conformación y limpieza de los conductos radiculares, disminuyendo  la cantidad de instrumentos necesarios así como el tiempo necesario requerido  para el procedimiento. Sin embargo uno de los problemas más frecuentes es la fractura  de los instrumentos dentro de los canales radiculares disminuyendo el pronóstico de los  dientes tratados endodonticamente. Actualmente no existe reporte en la literatura del  proceso de manufactura de limas endodónticas para su uso en odontología.  Por esta razón el objetivo del presente estudio fue proponer un proceso de manufactura  de limas endodonticas rotatorias con diseño protaper universal. Se eligió la técnica  combinada de prototipado rápido y cera perdida debida a la geometría compleja de los  instrumentos endodonticos, y su capacidad de reproducirse en varios tipos de aleaciones  metálicas. Se generaron modelos tridimensionales para la fabricación de prototipo  en cera (induracast) utilizando la técnica de prototipado rápido específicamente la impresora  solidscape T66. Para su posterior proceso de fundición a cera perdida en la  aleación níquel, cromo, molibdeno.  Se obtuvo una lima F2 de Protaper universal ® en la aleación níquel, cromo, molibdeno.  Funcional y con buenas características de terminado. Se observó que la aleación  níquel, cromo, molibdeno no presenta características físicas necesarias, para la preparación de los conductos radiculares. La metodología propuesta es un proceso tiempo,  costo-efectivo para la manufactura de instrumentos endodónticos con geometrías complejas.  Así mismo se requieren mayores estudios de manufactura con la técnica descrita  con aleaciones alternativas como el níquel titanio.

MANUFACTURA DE LIMAS ENDODONTICAS CON
˜
DISENO PROTAPER UNIVERSAL CON TECNICA
COMBINADA DE PROTOTIPADO RAPIDO Y CERA
PERDIDA EN LA ALEACION NIQUEL, CROMO,
MOLIBDENO
Miguel Alfredo Alayo´n Vargas
Universidad Nacional de Colombia
Facultad de Odontologia , Posgrado de Endodoncia
Bogot´a, Colombia
An˜o 2015MANUFACTURA DE LIMAS ENDODONTICAS CON
˜
DISENO PROTAPER UNIVERSAL CON TECNICA
COMBINADA DE PROTOTIPADO RAPIDO Y CERA
PERDIDA EN LA ALEACION NIQUEL, CROMO,
MOLIBDENO
Miguel Alfredo Alayo´n Vargas
Tesis presentada como requisito parcial para optar al t´ıtulo de: Endodoncista
Especialidad En Endodoncia
Director:
Javier Nin˜o M. Sc.
Codirector: Carlos Julio Cortes Phd
.
Grupo de investigacion en biomecanica
Universidad Nacional de Colombia
Facultad de Odontologia , Posgrado de Endodoncia
Bogot´a, Colombia
An˜o 2015Dedicatoria
A Dios y a mi familia.
A mis padres por su incondicional apoyo
y orientaci´on.
A Tatiana por su comprensi´on y apoyo.Agradecimientos
Quiero agradecer al Doctor Javier Nin˜o por su incansable a´nimo de transmitir sus
conocimientos, paciencia y apoyo para el desarrollo de este proyecto as´ı como de mi
formacio´n como odonto´logo y endodoncista.
Al profesor Carlos Julio Cortes por su orientaci´on en el desarrollo de este proyecto.
A mis compan˜eros de especialidad por su compan˜´ıa y apoyo,
Y Finalmente a la Universidad Nacional De Colombia ya que sin su apoyo nada de
esto hubiera sido posible.Resumen
Con la introducci´on de los instrumentos de N´ıquel Titanio se han disminuido la canti-
dad de errores durante la conformacio´n y limpieza de los conductos radiculares, dismi-
nuyendo la cantidad de instrumentos necesarios as´ı como el tiempo necesario requerido
para el procedimiento. Sin embargo uno de los problemas ma´s frecuentes es la fractura
de los instrumentos dentro de los canales radiculares disminuyendo el prono´stico de los
dientes tratados endodonticamente. Actualmente no existe reporte en la literatura del
proceso de manufactura de limas endodo´nticas para su uso en odontologia.
Por esta raz´on el objetivo del presente estudio fue proponer un proceso de manufactu-
ra de limas endodonticas rotatorias con disen˜o protaper universal. Se eligio´ la t´ecnica
combinada de prototipado ra´pido y cera perdida debida a la geometr´ıa compleja de los
instrumentos endodonticos, y su capacidad de reproducirse en varios tipos de aleacio-
nes meta´licas. Se generaron modelos tridimensionales para la fabricaci´on de prototipo
en cera (induracast) utilizando la t´ecnica de prototipado ra´pido espec´ıficamente la im-
presora solidscape T66. Para su posterior proceso de fundicio´n a cera perdida en la
aleacio´n n´ıquel, cromo, molibdeno.
Se obtuvo una lima F2 de Protaper universal fi en la aleacio´n n´ıquel, cromo, molib-
deno. Funcional y con buenas caracter´ısticas de terminado. Se observo´ que la aleaci´on
n´ıquel, cromo, molibdeno no presenta caracter´ısticas f´ısicas necesarias, para la prepa-
racio´n de los conductos radiculares. La metodolog´ıa propuesta es un proceso tiempo,
costo-efectivo para la manufactura de instrumentos endodo´nticos con geometr´ıas com-
plejas. As´ı mismo se requieren mayores estudios de manufactura con la t´ecnica descrita
con aleaciones alternativas como el n´ıquel titanio.
Palabras clave: Aleacio´n de n´ıquel titanio, preparacio´n del canal radicular,
instrumentos dentales, materiales manufacturados.
ABSTRACT
Withtheintroductionofnickeltitaniuminstrumentshavereducedthenumberoferrors
during the shaping and cleaning the root canal, reducing the number of instruments
as well as the time required for the procedure. However one of the most common pro-
blems is the fracture of the instruments within the root canal, decreasing the prognosis
of endodontically treated teeth. Currently there is no report in the literature of the
manufacturing process of endodontic files for use in endodontics.III
Therefore the objective of this study was to to propose a manufacturing process with
rotary endodontic files ProTaper universalfi design. The combined technique of lost
waxandrapidprototypingduetothecomplexgeometryoftheendodonticinstruments,
and their ability to reproduce in various types of metal alloys are chosen. Three di-
mensional models were generated for prototype manufacturing wax (induracast) using
the technique of rapid prototyping printer specifically Solidscape T66. For further pro-
cessing of investment casting in the nickel alloy, chromium, molybdenum.
An F2 fi Universal Protaper lime was obtained in the alloy nickel, chromium, molyb-
denum. Functional and good characteristics over. It was observed that the alloy nickel
, chromium, molybdenum no physical characteristics necessary for him root canal pre-
paration. The proposed methodology is a long process, cost-effective manufacturing
endodontic instruments with complex geometries. Also further studies with the ma-
nufacturing technique described is required, with alternatives such as nickel titanium
alloys
Keywords: Nickel-titanium alloy , Root Canal Preparation, dental instru-
ments, Manufactured Materials´
Indice general
Agradecimientos. I
Resumen II
1. Introduccio´n 1
2. Justificacio´n 3
3. Objetivos 5
3.1. Objetivo General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
3.1.1. Proponer un proceso de manufactura de limas endodonticas ro-
tatorias con disen˜o protaper universal . . . . . . . . . . . . . . 5
3.2. Objetivo especifico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
3.2.1. Fabricarlimasendodo´nticasprotaperuniversalfi(Dentsplaymai-
llefer) F2, con t´ecnica combinada de prototipado r´apido y cera
perdida. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
3.2.2. Estandarizar un proceso de manufactura de limas endod´onticas
a base de la aleacion niquel, cromo, molibdeno. . . . . . . . . . 5
4. Marco teorico 6
4.1. Transformacio´n martens´ıtica inducida por esfuerzos . . . . . . . . . . . 9
4.2. Manufactura de instrumentos de n´ıquel titanio . . . . . . . . . . . . . . 9
4.3. Fractura de instrumentos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
4.3.1. Prevalencia de fractura de instrumentos . . . . . . . . . . . . . 15
4.3.2. Los factores predisponentes a la fractura . . . . . . . . . . . . . 17
4.4. Prototipado rapido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
4.4.1. Estereolitografia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
4.4.2. Modelado por deposicio´n fundida . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
IV´
INDICE GENERAL V
4.4.3. Sistema basado en inyeccio´n de tinta . . . . . . . . . . . . . . . 23
4.5. Proceso de fundicio´n de precisio´n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
4.5.1. Prototipado ra´pido en microfundicion . . . . . . . . . . . . . . . 26
4.6. Aleacio´n n´ıquel, cromo, molibdeno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
5. Materiales y m´etodos 29
5.1. Fase de desarrollo del modelo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
5.2. Fase de fabricacio´n del prototipo en cera . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
5.3. Fase de fundicio´n con t´ecnica de cera perdida . . . . . . . . . . . . . . 34
6. Resultados 40
7. Discusio´n 43
8. Conclusiones 46´
Indice de figuras
4.0.1.Fresa endod´ontica Buetelrock en una pieza de mano de ´angulo flexible de
1992. Tomado de [9] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
4.1.1.Curva de esfuerzo deformacion: (linea roja) Acero inoxidable, (linea ne-
gra) n´ıquel titanio. Limite elastico: maximo estres sin deformacion per-
manente; Limite de fractura: estres en el cual ocurre la fractura;% de
elongacion: se refiere a la deformacion que resulta de la aplicacion de un
estres tensil, calculado como (cambio en longitud/ longitud original) x
100%. Tomado de [1]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
4.2.1.Representacio´n esquem´atica del proceso de manufactura de la aleaci´on
de Nitinol fi. Tomado de [8] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
4.2.2.SEM microfotograf´ıa de marcas de fresado en un instrumento de n´ıquel
titanio rotatorio. Tomado de [8] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
4.3.1.Instrumentos descartados despu´es de fractura torsional posterior a su
uso cl´ınico. Tomado de [11]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
4.3.2.Instrumentos descartados despu´es de fractura flexural posterior a su uso
cl´ınico. Tomado de [11]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
4.3.3.Grietas en un borde de corte de un instrumento usado Profile #25/.04.
Tomado de [18]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
4.3.4.Distorsio´n grave de la superficie de fractura de instrumento ProFile tor-
sionalmente fracturado clinicamente. El grado de distorsi´on es evidente
cuando se compara con las superficies no distorsionados de fig 4.3.5.
Tomado de [13]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
4.3.5.Superficie de fractura del instrumento rotatorio de n´ıquel titanio que
demuestralacaracter´ısticademicrohuecosresultantedelaflexi´onfatiga
(c´ıclico) . La formaci´on de micro huecos implica a toda la superficie de
la fractura. Tomado de [13]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
4.4.1.Principio de prototipado rapido. Tomado de [22]. . . . . . . . . . . . . 21
4.4.2.Esquema de SLA. Tomado de [22]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
4.4.3.Esquema FDM. Tomado de [22] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
4.4.4.Esquema de sistema basado en inyeccio´n de tinta. Tomado de [22]. . . . 24
VI´
INDICE DE FIGURAS VII
4.5.1.La producci´on de cabezas de armas antiguas de fundici´on de precisi´on:
( a) La toma de patrones de cera que se ensamblan entre s´ı , ( b) el
vertido del metal fundido en el molde despu´es del drenaje de la cera,
( c) rompimiento del molde de arcilla para obtener la pieza fundida
solidificada y ( d ) armas separadas y acabadas. Tomado de [25]. . . . . 25
5.1.1.Plano de la parte activa lima S1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
5.1.2.Plano de la parte activa lima S2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
5.1.3.Plano de la parte activa lima F1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
5.1.4.Plano de la parte activa lima F2. Tomado de [40]. . . . . . . . . . . . . 31
5.1.5.Plano del mango y vastago unido a la parte activa de la lima F2 . . . . 32
5.1.6.Proyector de perfiles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
5.1.7.Modelo tridimensional con disen˜o F2 de protaper universal, generado
en el programa autodesk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
5.2.1.Prototipo final de lima endodontica con disen˜o protaper universal F2 en
induracast para fundicion con tecnica de cera perdida. . . . . . . . . . . 35
5.3.1.Patron de cera y colocacion de bebederos . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
5.3.2.Colocacion del patron de cera en el anillo para revestimento . . . . . . 37
5.3.3.Colocacion de aminato en la parte interior del anillo . . . . . . . . . . . 37
5.3.4.Colocacion de revestimento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
5.3.5.Colocacion en horno para combustion de cera . . . . . . . . . . . . . . 38
5.3.6.Fundicion de la aleacion metalica con soplete de gas oxigeno . . . . . . 39
5.3.7.Retiro del revestimento posterior al colado . . . . . . . . . . . . . . . . 39
6.0.1.Limaenaleacionniquel,cromo,molibdenocondisen˜oprotaperuniversal
F2. Producto final del proceso de manufactura. . . . . . . . . . . . . . 40
6.0.2.Compatibilidad de la lima con disen˜o protaper universal F2 en la alea-
cion niquel, cromo,molibdeno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
6.0.3.Acercamiento de la parte activa de la lima fabricada en niquel, cromo,
Molibdeno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
6.0.4.Motor endodontico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42Cap´ıtulo 1
Introduccio´n
Lacariesdentalas´ıcomoeltraumadentoalveolarsonlasprincipalescausasdeenferme-
dad pulpar y periapical; la terapia endodo´ntica ha sido la primera opcio´n terap´eutica
para la conservaci´on dental en dientes que se encuentra comprometido su complejo
pulpo dentinal.
Un objetivo fundamental del tratamiento endod´ontico es prevenir o curar la perio-
dontitis apical, ha sido bien documentado que la infecci´on bacteriana del conducto
radicular es la primera causa de la enfermedad periapical. En dientes con periodonti-
tis apical son las bacterias las que invaden y colonizan completamente el sistema del
canal radicular y el tratamiento est´a directamente encaminado a la eliminacio´n de los
microorganismos del canal radicular y a prevenir la reinfecci´on [1].
En la pra´ctica en endodoncia se han utilizado diferentes materiales para la conforma-
cio´n del conducto radicular entre ellos, el acero inoxidable y las aleaciones de n´ıquel
titanio (NITI). Histo´ricamente Pierre Fauchard en 1746 fabrico´ el primer instrumen-
to endodo´ntico el cual ten´ıa la finalidad de extraer el tejido pulpar del conducto. Lo
fabrico´ de alambre reforzado, templado y cortado a longitudes adecuadas y montado
en un mango. En 1838, Mynard, disen˜a el primer instrumento (lima) endodo´ntico a
partir de un muelle de reloj [2].
Histo´ricamente una variedad de t´ecnicas han sido desarrolladas espec´ıficamente para
la preparaci´on de canales utilizando instrumentos de manuales de acero inoxidable que
presentan una conicidad constante de 0.02 siguiendo las normas ISO[1]. Para la pre-
paracio´n de conductos rectos, las etapas de limpieza y conformaci´on son relativamente
sencillas, por lo contrario la preparaci´on de conductos curvos puede llevar a errores
como perforaciones, desviacio´n del conducto o incluso la fractura del instrumento[3].
En los principios de 1960 una aleacio´n de n´ıquel titanio fue desarrollada por W.F
buehler, un metalu´rgico que estaba investigando aleaciones que fueran no magn´eticas,
resistentes a la sal e impermeables, para el programa espacial del laboratorio naval
Ordance en Silver Springs, Mryland USA. En esta aleaci´on intermetalica, se encontra-
ron propiedades termodina´micas que fueron capaces de producir un efecto de memoria
de forma y su´per elasticidad cuando se llevaba a cabo un tratamiento de control de
1´ ´
CAPITULO 1. INTRODUCCION 2
calor. La aleacio´n llamada nitinolfi es una sigla por los elementos del cual, el material
esta´ compuesto: ni: n´ıquel, ti: titanio y nol: Naval Ordnance Laboratory[8].
Esta aleacio´n disminuyo los errores cometidos dentro de la preparaci´on biomeca´nica,
adapta´ndose a morfolog´ıas complejas del sistema de conductos radiculares, disminu-
yendo tanto la cantidad de instrumentos requeridos como el tiempo necesario para la
conformacio´n del conducto.
Sin embargo pueden sufrir de algunos inconvenientes como fracturas por fatiga cuando
se utiliza en conductos curvos debido a los ciclos de tensi´on / compresi´on a la que esta´n
sometidos cuando se flexiona en la regi´on de m´axima curvatura de los canales [3, 4, 5].
Debido a los altos costos de los instrumentos fabricados en n´ıquel titanio, el acceso
para gran parte de la poblacio´n colombiana es limitado, as´ı mismo las fracturas de
estos instrumentos dentro de los canales radiculares, pueden disminuir el pron´ostico de
la terap´eutica endodontica, requiriendo procedimientos quiru´rgicos adicionales como
cirug´ıa apical o incluso la p´erdida del diente.
De all´ı surge la necesidad de investigar materiales con caracter´ısticas similares al n´ıquel
titanio y que nos permitan alcanzar los objetivos de la preparaci´on y conformacio´n de
los conductos radiculares. Por otra parte no se ha revelado el proceso completo de
manufactura de limas endodo´nticas a base de n´ıquel titanio, la fabricacio´n de estos
instrumentos es ma´s compleja que la de instrumentos de acero inoxidable, ya que las
limastienenquesermecanizadasenlugardeentorchadasdebidoalasu´per-elasticidad
de la aleacio´n no permite mantener una espiral con deformacio´n permanente.
Los intentos de torcer los instrumentos de una manera convencional, probablemente
dara´ como resultado la fractura de los instrumentos, la alternativa es el proceso de
maquinado donde el perfil del instrumento (disen˜o) tiene que ser tallado sobre la su-
perficie del alambre de n´ıquel titanio. Algunas dificultades pueden surgir durante la
produccio´n que incluyen la eliminacio´n de irregularidades de la superficie (marcas de
fresado) y en los bordes cortantes que puedan comprometer la capacidad de corte de
estos instrumentos y potencialmente causar problemas como la corrosio´n [8].
En la actualidad surge una herramienta que facilita la fabricacio´n de instrumentos con
geometr´ıas complejas, conocido como el prototipado ra´pido, en el cual a trav´es de un
disen˜o y fabricacio´n asistido por computador podemos generar desde prototipos en
cera para su posterior proceso de fundici´on de precisio´n, hasta productos terminados
en diferentes tipos de materiales.
Ya que en la literatura no se encuentra completamente descrito el proceso de manu-
factura de instrumentos de n´ıquel titanio se genera la necesidad de explorar procesos
alternativos de manufactura no solo para su uso en endodoncia s´ıno tambi´en en la
odontolog´ıa en general. El propo´sito de esta investigacio´n ser´a generar un proceso de
manufactura de limas endodo´nticas con disen˜os espec´ıficos utilizando la tecnica de
prototipado rapido y cera perdida.Cap´ıtulo 2
Justificacio´n
El objetivo de la terapia endodo´ntica consiste en la conformacio´n preparacio´n y desin-
feccio´n de los conductos radiculares, para su posterior, obturacio´n tridimensional con
un material sellador que permita generar las condiciones ´optimas para prevenir, curar
o regenerar los tejidos periapicales.
La buena pra´ctica endod´ontica se basa en el cumplimiento de principios ba´sicos de
conformacio´n y limpieza del conducto radicular, en los cuales se han empleado a trav´es
del tiempo distintos materiales, (acero al carbono, acero inoxidable, n´ıquel titanio)
con diferentes disen˜os que permiten abarcar principios de conformaci´on del conduc-
to como: Conservar la centralidad del conducto radicular, realizar una preparacio´n
con estrechamiento continuo de cervical hacia apical evitando la transportacio´n del
foramen, perforaciones radiculares, creacio´n de escalones o fracturas de instrumentos
dificultando la limpieza de los conductos radiculares.
En las u´ltimas d´ecadas se ha ampliado el uso de instrumentos fabricados en aleaciones
de n´ıquel- titanio las cuales ofrecen propiedades ben´eficas para alcanzar los objetivos
de conformaci´on y limpieza del conducto, como superelasticidad, alta resistencia a la
corrosio´n, memoria de forma, alta biocompatibilidad. Sin embargo estos instrumentos
siguen presentando dificultades entre ellas: fractura por fatiga ciclica o fratura por
tosion, lo que llevaria a un numero de usos limitados del instrumento asociado est´o, a
los altos costos de fabricacion.
La fractura de instrumentos es una preocupacio´n de gran importancia en endodoncia
ya que en gran parte de los casos quedan atrapadas dentro del conducto radicular impi-
diendo su limpieza y conformaci´on. Debido a que los instrumentos de acero inoxidable
por lo general se deforman antes de que se fracturen, los cl´ınicos pueden inspeccio-
narlos en busca de signos visibles de deformacio´n de los instrumentos. Sin embargo
los instrumentos de n´ıquel titanio no presentan caracter´ısticas fa´cilmente detectables
antes de la fractura del instrumento.
Debido a las tasas de fractura de instrumentos endodonticos dentro de los conductos
radiculares, que se encuentran entre un 20% a un 10%, disminuyendo el prono´stico
del tratamiento endodontico hasta en un 19% surge la necesidad de estudiar nuevas
3´ ´
CAPITULO 2. JUSTIFICACION 4
aleaciones alternativas al n´ıquel titanio que puedan disminuir el porcentaje de fractura
de instrumentos.
Ya que los procesos de manufactura de instrumentos endodonticos de n´ıquel titanio no
seencuentrancompletamentedescritosenlaliteraturaylosqueseencuentrandescritos
como lo son el entorchado y maquinado pueden presentar defectos que aumentan la
probabilidad de fractura, se propone investigar procesos de manufactura que puedan
disminuir la tasas de fractura y nos permitan alcanzar adecuadamente los objetivos de
la preparaci´on y conformacio´n de los conductos radiculares.
Una aleaci´on previamente utilizada en odontolog´ıa, como lo es la aleacio´n de n´ıquel,
cromo,molibdeno(wironiafi),quealanalizaralgunaspropiedadesf´ısicascomoloson:
Densidad 8,2 g/cm‡, dureza Vickers 200 HV 10, mo´dulo de elasticidad 200 GPa, l´ımite
de alargamiento 470 MPa , resistencia a la traccio´n 880 MPa como tambi´en su punto
de fundicio´n 1350 (cid:176)C . Que no estan tan lejanas a las propiedades f´ısicas del n´ıquel
titanio: Densidad 6.45 g/cm‡, mo´dulo de elasticidad 120 GPa, l´ımite de alargamiento
379 MPa, resistencia a la tracci´on 690-1380 MPa, y su punto de fundici´on 1310 (cid:176)C,
presentando unas caracter´ısticas que lo hacen un posible material de elecci´on para la
manufactura de instrumentos endodonticos.
La aleaci´on wironia fi presenta una composicio´n de 59.6% de n´ıquel, 24% de cromo
y 9.8% de molibdeno [42], es de f´acil adquisicio´n en Colombia y posee resistencia
meca´nica, buena biocompatibilidad con el medio ambiente oral, facilidad de fusio´n,
baja densidad , bajo costo , f´acil procesamiento y buena resistencia a la corrosio´n[43].
Por esta raz´on se plantea desarrollar un proceso de manufactura de limas endodonticas
a base de la aleaci´on n´ıquel, cromo, molibdeno.
Por otra parte el prototipado ra´pido surge como una herramienta prometedora para
su uso en odontolog´ıa, espec´ıficamente en el desarrollo de patrones en cera para su
posterior, proceso de fundicio´n. Existen reportes del uso de prototipado ra´pido en
varias ´areas de la odontolog´ıa como: diagnostico, planeaci´on quiru´rgica, fabricacio´n
de pro´tesis entre otras, sin embargo, no existe reporte en la literatura de su uso para
la fabricacio´n de instrumentos de uso odontol´ogico, espec´ıficamente limas rotatorias
endodonticas, as´ı mismo este proceso abre posibilidades de fabricacio´n en materiales y
aleaciones alternativas al n´ıquel titanio.
De all´ı surge nuestra pregunta de investigacio´n ¿C´omo generar un proceso de manufac-
tura de limas rotatorias de endodoncia con t´ecnica combinada de prototipado r´apido
y cera perdida en la aleacio´n de n´ıquel, cromo, molibdeno?Cap´ıtulo 3
Objetivos
3.1. Objetivo General
3.1.1. Proponer un proceso de manufactura de limas endo-
donticas rotatorias con disen˜o protaper universal
3.2. Objetivo especifico
3.2.1. Fabricar limas endod´onticas protaper universalfi (Den-
tsplay maillefer) F2, con t´ecnica combinada de proto-
tipado r´apido y cera perdida.
3.2.2. Estandarizar un proceso de manufactura de limas en-
dod´onticas a base de la aleacion niquel, cromo, molib-
deno.
5Cap´ıtulo 4
Marco teorico
Un objetivo fundamental del tratamiento endod´ontico es prevenir o tratar la perio-
dontitis apical, ha sido bien documentado que la infecci´on bacteriana del conducto
radicular es la primera causa de la enfermedad periapical; en dientes con periodon-
titis apical son las bacterias que invaden y colonizan completamente el sistema de
canal radicular, el tratamiento est´a directamente encaminado a la eliminacio´n de los
microorganismos del canal radicular, y prevenir la reinfeccio´n [1].
La preparacion quimico mecanica del canal radicular se lleva acabo atravez de la com-
binacion de una instrumentacion mecanica y una irrigacion antibacteriana este es un
procedimiento critico durante la desinfeccion del canal radicular. Lo cual es seguido
por la colocacion de un material de relleno radicular y una restauracion definitiva en
orden de prevenir la entrada de microorganismos dentro del canal radicular y sepultar
cualquier microorganismo remanente y prevenir su proliferacion[1, 9].
Dentro de los principios de la preparacio´n biomec´anica se encuentran los siguentes
objetivos biol´ogicos:
(cid:136) Mantener la instrumentacio´n dentro de los canales radiculares.
(cid:136) No forzar detritos necroticos mas alla del foramen.
(cid:136) Remover todo el tejido del espacio del canal radicular.
(cid:136) Crear suficiente espacio para la colocacion de medicamentos intra canal [7, 9].
Los objetivos tecnicos de la preparacion estan directamente encaminados a la confor-
macion del canal radicular para permitir los objetivos biologicos[1]. La conformacion
del canal debe ser realizada con respecto a la anatomia unica de cada raiz y en relaci´on
de la t´ecnica de obturacio´n del canal radicular, cumpliendo con algunos par´ametros
como:
(cid:136) Conicidad continua desde la cavidad de acceso hasta el foramen apical.
(cid:136) La preparacion del canal radicular debe mantenerse en el camino original del canal
radicular.
(cid:136) El foramen apical debe mantenerse en su posicion original.
6´
CAPITULO 4. MARCO TEORICO 7
(cid:136)Elforamenapicaldebemantenersetanpequen˜ocomoseapracticamenteposible[7,9].
Una limpieza y conformacio´n adecuada y segura de los canales radiculares depende
del comportamiento de los instrumentos endodo´nticos. Un conocimiento insuficiente
de las caracter´ısticas de los instrumentos puede conllevar a errores en procedimientos
y/o fractura de los instrumentos en el canal radicular[6].
En la pr´actica en endodoncia se han utilizado diferentes materiales para la confor-
macio´n del conducto radicular entre ellos el acero inoxidable y aleaciones de n´ıquel
titanio (NITI). Hist´oricamente Pierre Fauchard en 1746 fabrico´ el primer instrumento
endod´ontico el cual ten´ıa la finalidad de extraer el tejido pulpar del conducto. Lo fa-
brico´ de alambre reforzado, templado y cortado a longitudes adecuadas y montado en
un mango. A finales del siglo 18 estaban disponibles algunos instrumentos manuales
primitivos y excavadoras, algunos instrumentos de hierro y unos cuantos instrumentos
delgados y flexibles para uso endodontico. En 1838, Mynard, disen˜a el primer instru-
mento (lima) endod´ontico a partir de un muelle de reloj [2, 9].
Los libros de texto de mediados del siglo 19 recomiendan que los canales radiculares
deber´ıan ser ensanchados con “brocas” y el mejor m´etodo para la conformacio´n de los
canales es con una broca con tres o cuatro lados, c´onica, de punta afilada. En 1885
las fresas Gates Glidden fueron introducidas y en 1915 las limas tipo K. Sin embargo,
la estandarizacio´n de los instrumentos fue propuesta hasta 1929 por Trebistch y de
nuevo por Ingle en 1958. Las especificaciones ISO para los instrumentos endodo´nticos
no fueron publicados antes de 1974 [9].
La primera descripci´on de uso de dispositivos rotatorios parece haber sido por Oltra-
mare. El reporto el uso de agujas finas con un corte transversal rectangular el cual era
montado en una pieza de mano dental. Estas agujas eran pasivamente introducidas
dentro del canal radicular hasta el foramen apical y luego la rotacio´n iniciaba.
Usualmente el mun˜o´n pulpar era completamente removido y se promov´ıa el uso de
agujas delgadas, en canales radiculares curvos para prevenir fractura de los instrumen-
tos. En los an˜os siguientes una variedad de sistemas rotativos fueron desarrollados y
comercializados utilizando principios similares fig 4.0.1 [9].
Posteriormente la preparacio´n de conductos radiculares se realizaba con instrumentos
de acero al carbono, que presentaba desventajas como baja flexibilidad y baja resis-
tencia a la corrosi´on [3]. Los problemas de corrosio´n se han resuelto con el uso de
instrumentos de acero inoxidable, pero el mo´dulo de elasticidad de estos materiales es
todav´ıa relativamente alto, y la ocurrencia de fallos durante la instrumentaci´on de los
conductos radiculares curvos continua dependiendo exclusivamente de la experiencia
del endodoncista [3].
Propiedadesmecanicasimportantesdelinstrumentoincluyenflexibilidadyresistenciaa
lafractura.Laflexibilidadpuedeserdefinidacomolaflexionelasticadeuninstrumento
endodontico cuando es sujeto a una carga aplicada en un extremo, en una direccion
que sea perpendicular al eje longitudinal del instrumento[6].
Histo´ricamente una variedad de t´ecnicas han sido desarrolladas espec´ıficamente para
la preparaci´on de canales utilizando instrumentos de acero inoxidable manuales que´
CAPITULO 4. MARCO TEORICO 8
Figura 4.0.1: Fresaendod´onticaBuetelrockenunapiezademanode´anguloflexiblede1992.
Tomado de [9]
presentan una conicidad constante de 0.02 siguiendo las normas ISO[1]. Para la pre-
paracio´n de conductos rectos las etapas de limpieza y conformacio´n son relativamente
sencillas, por lo contrario la preparaci´on de conductos curvos puede llevar a errores co-
mo perforaciones, desviacio´n del conducto o incluso la separacio´n del instrumento[3].
En los principios de 1960 una aleacio´n de n´ıquel titanio fue desarrollada por W.F
Buehler, un metalu´rgico que estaba investigando aleaciones que fueran no magn´eticas,
resistentes a la sal e impermeables para el programa espacial del laboratorio naval Or-
dance en Silver Springs, Mryland USA. En esta aleacio´n intermetalica, se encontraron
propiedades termodin´amicas que fueron capaces de producir un efecto de memoria de
forma y su´per elasticidad cuando se llevaba a cabo un tratamiento de control de calor.
Esta aleacion descrita por Buehler toma el nombre de nitinolfi ya que es un acr´onimo
de los elementos del cual esta´ compuesto: ni: n´ıquel, ti: titanio y nol: Naval Ordnance
Laboratory[8]
Las aleaciones de n´ıquel titanio usadas en el tratamiento del canal radicular contienen
aproximadamente 56% de n´ıquel y 44% de titanio [1, 8]. En algunas aleaciones de
n´ıquel titanio un pequen˜o porcentaje de n´ıquel (menos del 2%) puede ser substituido
por cobalto. La combinaci´on resultante es una relaci´on at´omica uno a uno (equiatomi-
ca) de los componentes mayores y as´ı como sucede con otros sistemas meta´licos, esta
aleacio´n puede existir en varias formas cristalogra´ficas[8].
El t´ermino gen´erico para estas aleaciones es Nitinol 55fi; estas tienen una capacidad
inherente para alterar su tipo de enlace ato´mico que provoca cambios u´nicos y signifi-
cativos en las propiedades meca´nicas y disposicio´n cristalogr´afica de la aleacio´n. Estos
cambios ocurren en funcio´n a la temperatura y el esfuerzo. Las dos u´nicas caracter´ısti-´
CAPITULO 4. MARCO TEORICO 9
cas de relevancia para la odontolog´ıa cl´ınica ocurren como resultado de la transicio´n
de la fase austenitica a martensitica de la aleaci´on n´ıquel titanio. Estas caracter´ısticas
son llamadas memoria de forma y su´per-elasticidad[8]
Debido a que los instrumentos de n´ıquel titanio son en la actualidad la referencia para
los procesos de manufactura de instrumentos endodonticos, se hace necesario conocer
algunas propiedades y comportamiento del material.
4.1. Transformaci´on martens´ıtica inducida por es-
fuerzos
La transici´on de la fase austen´ıtica a la martens´ıtica puede ocurrir como resultado
de la aplicacio´n de un esfuerzo, como ocurre durante la preparaci´on del canal radicu-
lar. En la mayor´ıa de los metales, cuando un esfuerzo excede el limite ela´stico, causa
una deformacio´n permanente; sin embargo con las aleaciones de n´ıquel titanio una
transformacio´n martensitica por esfuerzo es inducida[8].
La superelasticidad de los instrumentos de n´ıquel titanio esta´ relacionada a una fase
de esfuerzo inducido, con la transformacio´n en la estructura cristalina del material. La
fase austen´ıtica se transforma en fase martens´ıtica y en esta forma requiere una fuerza
leve para doblarla. Despu´es de liberar el esfuerzo el metal regresa a la fase austen´ıtica
y la lima recupera su forma original. La su´per elasticidad del n´ıquel titanio permite la
deformacio´n hasta un 8% donde puede ser completamente recuperada, en comparaci´on
con un ma´ximo de 1% con aleaciones como el acero inoxidable fig. 4.1.1. [1, 8]. Asi
mismo, otras aleaciones tales como cobre - zinc, cobre - aluminio, oro - n´ıquel- cadmio
y niobio se han encontrado que poseen propiedades super- ela´sticas[8].
Sin embargo debido a estas propiedades de su´per elasticidad y memoria de forma la
aleacio´n de n´ıquel titanio puede pasar de un l´ımite ela´stico, a un l´ımite de fractura sin
signos perceptibles macrosco´picamente y de esta manera fracturarse durante su uso en
los conductos radiculares, en comparacion a los instrumentos de acero inoxidable que
si pueden presentar una deformaci´on visible antes de alcanzar su l´ımite de fractura y
pueden ser descartados antes de su fractura.
4.2. Manufactura de instrumentos de n´ıquel titanio
La producci´on de la aleacio´n de n´ıquel titanio es un proceso bastante complejo que
consta de los siguentes pasos: Fundici´on al vacio, prensa de forja, estampacio´n rotativa
y formacion del alambre laminado fig 4.2.1 [8]. El proceso de fabricacio´n de fusio´n de
vac´ıo doble garantiza la pureza y calidad mantiendo las propiedades meca´nicas de la
aleacio´n. Las materias primas son cuidadosamente formuladas antes de que la aleacio´n
se funda por inducci´on de vac´ıo. Despu´es de este proceso, la refusio´n por arco en vac´ıo
tiene lugar, con el fin de mejorar la qu´ımica de la aleaci´on , la homogeneidad y la´
CAPITULO 4. MARCO TEORICO 10
Figura4.1.1:Curvadeesfuerzodeformacion:(linearoja)Aceroinoxidable,(lineanegra)
n´ıquel titanio. Limite elastico: maximo estres sin deformacion permanente; Limite de
fractura:estresenelcualocurrelafractura;%deelongacion:serefierealadeformacion
que resulta de la aplicacion de un estres tensil, calculado como (cambio en longitud/
longitud original) x 100%. Tomado de [1].
estructura. Los lingotes fundidos se trabajan en caliente y luego se trabajan en frio
para obtener una gran variedad de formas y taman˜os segu´n las especificaciones del
producto, es decir, alambres, barras etc. Aleaciones para ortodoncia o de uso m´edico
se pueden producir meca´nicamente con superficies limpias.
El trabajo en caliente y en fr´ıo se puede llevar a cabo en las aleaciones de niquel titanio
por debajo de la temperatura de recristalizaci´on . La composici´on de la aleacio´n es
importante para el proceso de fabricacio´n y parece que el Nitinol- 55fi puede ser
procesado por todas las formas de trabajo en caliente con m´as facilidad que el Nitinol-
60fi.
El fortalecimiento de la aleaci´on se produce a trav´es de la deformacio´n a baja tempera-
tura y mantiene un m´ınimo de 12% de alargamiento a la traccio´n. Algunas aleaciones
de n´ıquel titanio parecen ser sensibles a los efectos del tratamiento termico que pueden
afectar tanto la forma, la memoria y el comportamiento pseudo- ela´stico.
La fabricacio´n de instrumentos endodo´nticos de n´ıquel titanio es m´as compleja que
la de instrumentos de acero inoxidable, ya que las limas tienen que ser mecanizadas
en lugar de entorchadas debido a la propiedad de su´per-elasticidad de la aleaci´on que
no permite mantener una espiral con deformacio´n permanente. El intento de torcer
los instrumentos de una manera convencional, probablemente dar´a como resultado la
fractura de los instrumentos.
El perfil del instrumento (disen˜o) tiene que ser tallado en la superficie del alambre de
n´ıqueltitanio.Algunasdificultadespuedensurgirdurantelaproducci´on,estasincluyen
la eliminaci´on de irregularidades de la superficie (marcas de fresado) y en los bordes´
CAPITULO 4. MARCO TEORICO 11
Figura 4.2.1: Representacio´n esquema´tica del proceso de manufactura de la aleacio´n
de Nitinol fi. Tomado de [8]
cortantes que puedan comprometer la capacidad de corte de estos instrumentos y
potencialmente causar problemas con la corrosi´on fig 4.2.2 [8] .
La composici´on de n´ıquel titanio que se utiliza para construir instrumentos endodo´nti-
cos es del 56% (en peso) de n´ıquel y 44% (en peso) titanio. Aunque so´lo un fabricante
(Dentsply, Maillefer Instruments SA, Ballaigues, Suiza) ha liberado la composicio´n ab-
soluta y parcialmente los detalles de fabricacio´n utilizados para construir instrumentos
de n´ıquel titanio, parece que esta es la u´nica composicio´n de aleacio´n que puede utilizar
las propiedades superela´sticas de la aleacio´n.
Es posible variar la composicio´n de la aleacio´n n´ıquel titanio para dar lugar a los
alambres con dos caracter´ısticas diferentes; ya sea para obtener una aleacio´n super-
ela´stica o para tener la propiedad de memoria de forma. Las diferencias entre las
aleaciones son en su contenido de n´ıquel y la temperatura de transicio´n para la aleacio´n
dada. Varios para´metros influyen en la temperatura de transformaci´on; un aumento
del contenido de n´ıquel o una sustitucio´n de elementos tales como el cobalto se traduce
en una disminucio´n en la temperatura de transformacion, mientras que un aumento en
la temperatura de recocido aumenta la temperatura de transformaci´on [8].´
CAPITULO 4. MARCO TEORICO 12
Figura 4.2.2: SEM microfotograf´ıa de marcas de fresado en un instrumento de n´ıquel
titanio rotatorio. Tomado de [8]
4.3. Fractura de instrumentos
En la practica de endodoncia los cl´ınicos pueden encontrar una variedad de acciden-
tes no deseados en el procedimiento y obsta´culos durante una terapia de rutina, en
cualquier fase del tratamiento. Uno de estos problemas es la fractura del instrumento
intracanal. La fractura de instrumentos en el canal radicular puede incluir limas en-
dod´onticas, fresas Gates Glidden entre otros. Y estos pueden ser fabricados de n´ıquel
titanio, acero inoxidable o acero al carbono[13].
Lafracturadeinstrumentosesunapreocupacio´nseriaenendodoncia,yaqueenmuchas
ocasiones impide la correcta conformacion y limpieza del conducto radicular. Debido
a que los instrumentos de acero inoxidable por lo general se deforman antes de que se
separen, los cl´ınicos pueden inspeccionarlos en busca de signos visibles de deformacio´n
del instrumento. Un instrumento deformado por lo general muestra flexio´n grave o
desenrollamiento de las estr´ıas, lo que indica que el l´ımite el´astico del metal ha sido
superado y que el instrumento debe ser desechado [4, 16]. Sin embargo, la deformacion
de esto´s no es una caracter´ıstica que podamos encontrar en los instrumentos de n´ıquel
titanio donde no es posible observar deformaciones previas a la separacio´n del instru-
mento lo que hace impredecible el momento de separacio´n del instrumento [11, 12].
Asimismo,estasaleacionespuedensufrirdealgunosinconvenientescomofracturaspor
fatiga cuando se utiliza en conductos curvos debido a los ciclos de tensi´on / compresi´on
a la que est´an sometidos cuando se flexiona en la regio´n de ma´xima curvatura de los´
CAPITULO 4. MARCO TEORICO 13
canales[3, 4, 5] .
La fractura de los instrumentos rotatorios de endodoncia puede producirse en dos
circunstancias: la fractura por torsi´on y la fatiga a la flexio´n. La fractura torsional se
produce cuando la punta o cualquier parte del instrumento esta´ bloqueado en un canal
mientras que el eje sigue girando; el instrumento supera el l´ımite el´astico del metal y
muestra la deformaci´on pla´stica seguido de la fractura [11, 17]. El otro tipo de fractura
del instrumento es causada por uso prolongado y fatiga del metal, lo que resulta en
la fractura por flexio´n. Con este tipo de fractura, el instrumento gira libremente en
un canal curvo. En el punto de curvatura, el instrumento se flexiona hasta el punto
de flexio´n m´axima donde se produce la fractura. La fractura por fatiga se produce a
trav´es de la iniciacio´n y propagaci´on de grietas, en niveles de esfuerzos que est´an por
debajo del limite de falla por fatiga, bajo una carga esta´tica[11, 12] .
Los instrumentos n´ıquel titanio que giran alrededor de una curvatura durante un
per´ıodo prolongado de tiempo, son sometidos a tracci´on repetida y tensiones de com-
presio´n, as´ı que durante cada rotacio´n de la superficie interior del instrumento este se
comprime y la superficie exterior est´a bajo tensio´n . Esto se traduce en aumento de
trabajo dentro del metal y la iniciacio´n de grietas que conduce a una eventual fatiga
por flexi´on c´ıclica [13].
Estos instrumentos muestran unos defectos asociados a la fractura que incluyen el
desentorchado,entorchadoreversoconacortamientodelasespiralesounacombinacio´n
de estas encima del punto de fractura fig 4.3.1. Por otra parte cuando se fractura por
fatigaflexuralseobservauncorteagudosinacompan˜amientodealgu´ndefectoysucede
en el punto de mayor curvatura Fig 4.3.2 .[11, 13].
Normalmente hay una iniciacio´n de grietas en la superficie del metal y la concentraci´on
de tensiones en la base de la grieta resulta en su propagacio´n, ya sea a lo largo de los
bordes de grano ( intergranular ) o entre planos cristalogr´aficos espec´ıficos ( escisi´on
fractura). As´ı, la grieta se comporta como un acumulador de esfuerzos, ya que la carga
aplicada, en lugar de ser repartida en una superficie lisa , sera´ concentrada en un
punto o a´rea. La magnitud de esfuerzo aplicada sera´ mucho ma´s alta y puede exceder
la resistencia a la tracci´on en ese punto o superficie.[13]
Enlasfracturasquebradizaslosfrentesdelasgrietascreancrestasqueseextiendenalo
largo de diferentes planos dentro de la aleacio´n y en general se irradian lejos del origen
de la grieta, produciendo el denominado patron de lineas de chevron. En fracturas
du´ctiles micro huecos se producen dentro del metal y la nucleacio´n, crecimiento y
coalescencia de micro huecos en u´ltima instancia debilitan el metal lo que resulta en
fractura[13].
La fatiga del metal resulta de aplicaciones repetidas de esfuerzos, lo que lleva a los
cambios acumulativos e irreversibles dentro del metal. Puede ser causado por las fuer-
zas de traccio´n, compresio´n, cizalladura as´ı como la corrosio´n, desgaste o los cambios
producidos por la expansio´n t´ermica y contraccio´n. El crecimiento de grietas por fatiga
se puede identificar por las marcas de estriaci´on en las superficies de la fractura, y se ha
demostrado en los instrumentos rotatorios de n´ıquel titanio fracturados Fig 4.3.3.[18].´
CAPITULO 4. MARCO TEORICO 14
Figura 4.3.1: Instrumentos descartados despu´es de fractura torsional posterior a su uso
cl´ınico. Tomado de [11].
Figura 4.3.2: Instrumentos descartados despu´es de fractura flexural posterior a su uso
cl´ınico. Tomado de [11].´
CAPITULO 4. MARCO TEORICO 15
Figura 4.3.3: Grietas en un borde de corte de un instrumento usado Profile #25/.04.
Tomado de [18].
La mayor´ıa de estudios que han evaluado la fractura de instrumentos de n´ıquel titanio
rotatorios, microsco´picamente sugieren que la fatiga del metal lleva a la fractura du´ctil.
Sin embargo, la evidencia reciente sugiere que la fractura puede ocurrir despu´es de
un solo evento de sobrecarga, basado en observaciones de la superficie de fractura y
ausencia de caracter´ısticas de estr´ıas asociados a la fractura por fatiga[13].
Laexaminacio´ndelasuperficiedelafracturausandomicroscopiaelectronicadebarrido
SEM usualmente revela diferentes caracter´ısticas que ayudan a identificar el tipo de
mecanismo de fractura involucrada Fig 4.3.4.
4.3.1. Prevalencia de fractura de instrumentos
Un nu´mero mayor al 10% de fracturas de instrumentos han sido reportadas para las
limasden´ıqueltitanio,indicandoqueestosinstrumentossonma´ssusceptiblesalafrac-
tura que los instrumentos de acero inoxidable convencionales [14]. Se ha reportado una
frecuencia de fractura del 21% de 378 instrumentos Quantec descartados recolectados
en un periodo de 6 meses de la pra´ctica de un endodoncista [11, 13]. Otro estudio invo-
lucro 7,159 instrumentos rotatorios de niquel titanio descartados, de 14 endodoncistas
reportando una frecuencia de fractura de 5% y de desentorchado del 12%. Un estudio
similar encontro´ una tasa similar del 5.1% de 882 instrumentos rotatorios de n´ıquel
titanio descartados. Otro estudio con 1376 pacientes reporto una tasa de fractura del
1.83% y del 7.1% que ven´ıan con instrumentos fracturados. Por otra parte, un estudio
reporto una tasa de fractura de 0.9% de 786 instrumentos n´ıquel titanio nuevos, que
eran usados solamente una vez en casos de varios grados de dificultad en una pra´ctica
de especialista en endodoncia. [11, 13, 16, 15].
Es importante recordar que las razones para que se produzca la fractura de instru-
mentos rotatorios son complejas y multifactoriales, entre ellas tenemos caracteristicas
del instrumento como: taman˜o, disen˜o, corte transversal, conicidad y tipo de mate-´
CAPITULO 4. MARCO TEORICO 16
Figura4.3.4:Distorsio´ngravedelasuperficiedefracturadeinstrumentoProFiletorsio-
nalmentefracturadoclinicamente.Elgradodedistorsio´nesevidentecuandosecompara
con las superficies no distorsionados de fig 4.3.5. Tomado de [13].
Figura 4.3.5: Superficie de fractura del instrumento rotatorio de n´ıquel titanio que
demuestra la caracter´ıstica de micro huecos resultante de la flexi´on fatiga (c´ıclico) . La
formacio´n de micro huecos implica a toda la superficie de la fractura. Tomado de [13].´
CAPITULO 4. MARCO TEORICO 17
rial, as´ı como experiencia, habilidad del operador y complejidad radicular que pueden
explicar la variabilidad en las tasas de prevalencia de fractura de instrumentos[13].
La incidencia de fractura de instrumentos rotatorios de n´ıquel titanio es aproximada-
mente el doble que la incidencia de fractura de instrumentos de acero inoxidable, sin
embargo, las diferentes circunstancias en las cuales son usadas no hace posible concluir
que los instrumentos de acero inoxidable son menos propensos a la fractura. Por ejem-
plo, rutinariamente los instrumentos de acero son usados en una t´ecnica apico-coronal
o “Step Back” a diferencia de los instrumentos de n´ıquel titanio que son usados con
una t´ecnica corono apical “Crown- Down”. As´ı mismo la fractura de los instrumentos
de acero inoxidable se puede provocar por excesiva presio´n apical o rotacio´n del ins-
trumento a diferencia de los de n´ıquel titanio que suceden por fatiga flexural o fatiga
torsional[15].
En los porcentajes de instrumentos fracturados de acuerdo al tipo de diente y locali-
zacio´n se observa un 55.5% en molares mandibulares seguido por 33.3% en molares
maxilares, los canales mesovestibulares y distovestibulares de los molares maxilares,
as´ı como los canales meso vestibulares en molares mandibulares tienen una mayor in-
cidencia de fractura de instrumentos. Estos canales son usualmente ma´s delgados con
una curvatura apical mayor que predispone a una mayor frecuencia de fractura [15, 17].
La probabilidad de fractura de un instrumento en el canal mesovestibular de un molar
superior es casi tres veces mayor en comparacio´n con el canal distovestibular. Una
probabilidad similar se encontro´ para los molares inferiores cuando se comparan los
canales mesovestibular y mesolingual. El canal mesovestibular del molar mandibular es
conocido por su curvatura mayor. Adema´s, los conductos mesiales de molares inferiores
se unen para formar un foramen principal en un 49% de los casos. Los canales se
unen entre s´ı, en el tercio apical con el canal principal, curva´ndose gradualmente a su
terminal y uni´endose al otro canal terminando en un a´ngulo abrupto. El u´ltimo tipo
de canal debe ser instrumentando al punto donde se une con el canal principal, ya
que instrumentar a plena longitud de trabajo obligara´ a la lima a desplazarse en una
curvatura abrupta lo que podr´ıa llevar a una fractura del instrumento[17].
4.3.2. Los factores predisponentes a la fractura
En muchos casos la fractura de los instrumentos de niquel titanio ocurre debido al inco-
rrecto o excesivo uso, as´ı mismo, muchos factores han sido relacionados a la propensio´n
a la fractura de estos instrumentos.
Disen˜o del instrumento:
El disen˜o del a´rea y del corte transversal pueden afectar la resistencia a la fractura
cuando esta´n sujetos a la carga flexural o torsional. Los instrumentos con di´ametros
amplios son ma´s susceptibles a la fatiga flexural m´as ra´pidamente, que los que poseen
dia´metros m´as pequen˜os ya que parecen tener una mayor acumulaci´on de esfuerzo
interno. As´ı mismo un incremento en el dia´metro del instrumento y un incremento en´
CAPITULO 4. MARCO TEORICO 18
el a´rea de corte transversal pueden contribuir a incrementar la resistencia a la fatiga
torsional[13].
Modelosmatema´ticosqueevalu´anelefectodeldisen˜odeinstrumentosrotatoriosn´ıquel
titanio, concluyeron que los instrumentos con un disen˜o de triple u y un ´area de corte
transversal ma´s pequen˜a, fueron m´as flexibles que el disen˜o triangular de triple h´elice,
pero fue ma´s d´ebil cuando era sometido al esfuerzo torsional. Sin embargo, la distribu-
cio´ndelestr´esenlosinstrumentosprotaperconundisen˜otriangular,fuema´sfavorable,
que los instrumentos profile sugiriendo que los instrumentos de protaper pueden ser
ma´s fuertes debido a su habilidad de resistir fuerzas externas m´as efectivamente. Otro
estudio confirma la relaci´on entre el a´rea de corte transversal y la flexibilidad compa-
rando5marcasdeinstrumentosden´ıqueltitanio,ellosreportaronquelosinstrumentos
profile y race fueron m´as flexibles que instrumentos con a´rea de corte transversal m´as
grande[19].
El proceso de manufactura:
Este puede ser un factor, que influencia la fractura de los instrumentos de n´ıquel tita-
nio. Una variedad de inclusiones, tales como part´ıculas de o´xido, nitr´ogeno o carbono
pueden llegar a ser incorporados en el metal durante su procesamiento y manufactura,
generando precipitados lo que podria resultar en un debilitamiento en los l´ımites de
grano, ya que las part´ıculas de o´xido del proceso de fabricacio´n funcionan como si-
tios de nucleacio´n para los micro-huecos y orificios que pueden llevar a la fractura del
instrumento .
Adema´s, la fabricaci´on y mecanizado de instrumentos rotatorios de n´ıquel titanio a
menudo resulta en un instrumento que tiene una superficie irregular, caracterizado por
ranuras de fresado, mu´ltiples grietas, hoyos y regiones de variaciones del metal. Estos
sitios pueden actuar como ´areas de concentraci´on de esfuerzos ( elevadores de esfuerzo
) y a la iniciacio´n de grietas durante uso cl´ınico. La direcci´on de las grietas es por lo
general perpendicular al eje largo del instrumento pero la presencia de grietas que se
propagan axialmente y conectan otras regiones ha sido recientemente reportado[13]. El
ana´lisis de Difraccio´n de rayos X ( XRD) (u´til para la determinacio´n cristalogr´afica de
la estructura de un metal), pruebas de microdureza y calorimetr´ıa de exploraci´on han
confirmado que el proceso de fabricacio´n puede influenciar el comportamiento de los
instrumentos rotatorios de n´ıquel titanio resultando en ´areas de fragilidad propensas
a agrietarse.
La implantaci´on de iones se ha propuesto como un m´etodo de modificacio´n de su-
perficies para que los instrumentos sean ma´s resistentes al desgaste, mientras que la
implantacio´n de boro produce una superficie de n´ıquel titanio m´as duro que el acero
inoxidable. La deposicio´n f´ısica de vapor se define como un grupo de t´ecnicas de recu-
brimientos al vac´ıo, que se utilizan para depositar una capa delgada de recubrimientos
que mejoran las propiedades y el desempen˜o de herramientas, asi mismo la deposicio´n
quimica de vapor, que consiste en la reaccio´n de una mezcla de gases en el interior de
unac´amaradevac´ıo,daralugaralaformaci´ondeunmaterialenformadecapadelgada
de part´ıculas de nitruro de titanio, que han demostrado ser prometedores; esta capa de´
CAPITULO 4. MARCO TEORICO 19
nitruro de titanio creado en el superficie de los instrumentos aumenta la eficiencia de
corte y lo hace mas resistente en la superficie y por lo tanto ma´s eficaz en su capacidad
de conformaci´on; El tratamiento criog´enico aumenta la dureza superficial del n´ıquel
titanio pero no a niveles cl´ınicamente detectables. Tales t´ecnicas de implantaci´on no
son rutinariamente o comu´nmente utilizadas por los fabricantes, presumiblemente por
consideraciones econ´omicas[13, 20].
El electropulido es otro m´etodo utilizado por algunos fabricantes para mejorar la resis-
tenciadelosinstrumentosrotatoriosden´ıqueltitanio,yconsisteenunprocesoqu´ımico
para el acabado de superficie de metales. El proceso implica que la aleacio´n (que actu´a
como ´anodo) est´a sumergido en una soluci´on electrol´ıtica (por lo general una combi-
nacio´n de ´acidos) que contiene un c´atodo cargado negativamente. A baja corriente se
hace pasar a trav´es de la solucio´n, causando la eliminaci´on selectiva de defectos de la
superficie que sobresale de aleaciones de niquel titanio en una tasa de 2,1 a 3.5 m /
min. Por tanto, elimina o reduce el nu´mero y la extensio´n de los defectos superficiales,
datos experimentales preliminares indican que la superficie resultante m´as lisa de los
de instrumentos de n´ıquel titanio lo convierten en un instrumento ma´s fuerte que es
ma´s resistente a la fractura[13].
4.4. Prototipado rapido
La palabra prototipado ra´pido ( RP ) fue utilizada por primera vez en el campo de
la ingenier´ıa meca´nica en la d´ecada de 1980 para describir el acto de producir un
prototipo, un producto u´nico, el primer producto o de un modelo de referencia. En
el pasado, los prototipos fueron realizados a mano por escultura o fundicio´n y su
fabricacio´n exig´ıa mucho tiempo. Cualquier prototipo debe someterse a evaluacio´n,
correccio´n de defectos, y la aprobacio´n antes del comienzo de su producci´on a gran
escala[21].
Con el desarrollo de la tecnolog´ıa de la informacio´n, los modelos tridimensionales pue-
den ser ideados y construidos sobre la base de prototipos virtuales. A trav´es de compu-
tadoras se pueden crear proyectos con precisio´n, que se pueden evaluar desde diferentes
perspectivas, en un proceso conocido como el disen˜o asistido por computador ( CAD
). Para materializar objetos virtuales usando CAD, se ha desarrollado un proceso de
fabricacio´n asistido por computador ( CAM ). Para transformar un archivo virtual en
un objeto real, CAM funciona con una m´aquina conectada a un computador, de forma
similar a una impresora o dispositivo perif´erico[21, 22, 23].
En 1987, Brix y Lambrecht utilizaron, por primera vez, un prototipo en el cuidado
de la salud. Fue un modelo tridimensional fabricado, usando un dispositivo de con-
trol num´erico computarizado, un tipo de m´aquina que fue el predecesor de RP. En
1991 los modelos de anatom´ıa humana producidos con una tecnolog´ıa denominada es-
tereolitograf´ıa se utilizaron por primera vez en una cl´ınica de cirug´ıa maxilofacial en
Viena.´
CAPITULO 4. MARCO TEORICO 20
Estasimpresorastridimensionalespermitenalosdisen˜adoresgenerarra´pidamentepro-
totiposdefinidosdesusdisen˜os,enlugardelasima´genesbidimensionalessimples.Estos
prototipos proporcionan valiosas ayudas visuales. El paso de lo visual a la representa-
cio´n visual-t´actil de los objetos f´ısicos introdujo un nuevo tipo de interacci´on. En los
primeros d´ıas de RP, las industrias automotriz y aeroespacial dominaron la aplicacio´n
de RP. Pero esto ya no es el caso, ya que el RP se ha extendido a muchas otras indus-
trias. Campos t´ıpicos para aplicaciones m´edicas de los modelos RP son planificacio´n y
simulacio´n quiru´rgica, la comunicacio´n entre el personal m´edico y el paciente asi como
el disen˜o de implantes y pro´tesis individuales[21, 23].
Tecnolog´ıas de RP son un nuevo enfoque para la planificaci´on quiru´rgica y la simula-
cio´n. Que reproducen objetos anato´micos como modelos f´ısicos tridimensionales, que
dan al cirujano una impresi´on realista de estructuras complejas antes de una interven-
cio´n quiru´rgica. La necesidad de hacer frente a la complejidad geom´etrica ha introduci-
do RP en el campo de la odontolog´ıa. Tiene el potencial para convertirse en la pro´xima
generacio´n en los m´etodos de fabricaci´on de la odontolog´ıa. Ma´s all´a de su contribuci´on
relacionada con el diagno´stico, la educacio´n y la planificacio´n quiru´rgica. Esta tecno-
log´ıa se utiliza en amplias ´areas de la odontolog´ıa, incluyendo pro´tesis[21]. Aunque no
existe reporte en la literatura de su uso en manufactura de limas endodonticas.
El concepto ba´sico de prototipado ra´pido es discretizaci´on y apilamiento secuencial,
como se muestra en la Fig 4.4.1. Por discretizacio´n, un problema complejo de construc-
cio´n 3D se puede cambiar en un problema de construcci´on 2D simple y sin la limitacio´n
de la complejidad.
Por apilamiento secuencial el material de construcci´on es depositado en un orden pre-
determinado para formar el modelo 3D deseado. Si un modelo tiene caracter´ısticas
como salientes, como se muestra en la Fig 4.4.1, se necesitaran capas de soporte para
apoyar el material de construccio´n, de lo contrario este se derrumbara´. Para ciertos
sistemas de RP, no se necesita material de apoyo por separado debido a que la acu-
mulacio´n de material en s´ı, tambi´en puede ser el material de soporte. Sin embargo,
para otros sistemas, un material separado es necesario para la generacion de la capa
de soporte. El material de soporte tambi´en ha de ser cortado y depositado capa por
capa [22].
Todos los procesos de prototipado ra´pido parten de un modelo CAD en 3D que se
pueden derivar de otros paquetes de CAD o datos escaneados. El modelo se corta
en mu´ltiples capas a lo largo de una direccio´n (por lo general Direccio´n Z) con un
espesor de capa predeterminado. Cada capa contiene informacio´n de los contornos
del modelo y rellenos interiores del modelo. A continuaci´on, la informacio´n de capa
se utiliza para generar co´digos de control de la ma´quina y se env´ıa a un sistema de
prototipado ra´pido para dirigir la boquilla o para fabricar cada capa del modelo f´ısico.
El modelo f´ısico esta´ construido en forma de capas, con cada capa firmemente pegada a
la anterior. Actualmente, sistemas de RP populares incluyen la estereolitograf´ıa (SLA),
sinterizacio´n selectiva l´aser (SLS), modelado por deposici´on fundida (FDM)[21].´
CAPITULO 4. MARCO TEORICO 21
Figura 4.4.1: Principio de prototipado rapido. Tomado de [22].
4.4.1. Estereolitografia
Por el proceso de SLA se construyen piezas de pl´astico u objetos de una capa a la vez
mediante el trazado de un haz de l´aser en la superficie sobre un fotopol´ımero l´ıquido
como se muestra en la Fig 4.4.2. Cuando la luz UV golpea la superficie del pol´ımero
l´ıquido, se solidifica una capa de pol´ımero. Una vez la primera capa que se adhiere a la
plataforma, ha sido completamente polimerizada, el ascensor baja a la profundidad de
la capa siguiente. Posterior a esto se forma una capa sobre la previamente polimerizada
se recubre luego con resina para formar una nueva capa de resina l´ıquida y luego el
proceso de luz UV es repetido, formando otra capa en la parte superior de la capa
anterior. Este proceso continu´a capa por capa hasta que la parte de fabricacio´n se ha
completado.
La propiedad autoadhesiva de los materiales causa que las capas se unan entre s´ı y
finalmente forman un Objeto 3D completo. Para algunos objetos que tienen salientes
o muescas, deben ser apoyadas durante el proceso de fabricaci´on por estructuras de
apoyo. Estos son ya sea manualmente o automa´ticamente disen˜ado y fabricado junto
con el objeto. Al finalizar del proceso de fabricaci´on, el objeto se eleva y los sopor-
tes se cortan. Algunos otros pasos de procesamiento posterior incluyen la limpieza y
post curado. Actualmente, algunos materiales cambian de color selectivamente para
aplicaciones biom´edicas y otros se mantienen igual, proporcionando una visualizaci´on
superior resaltando caracter´ısticas en un color diferente.
Algunas ventajas del Proceso SLA incluyen alta precisio´n, acabado de superficie lisa,
detalles de construcci´on fina, alta resistencia meca´nica, etc. Para el sistema de SLA
7000 construida por el sistema 3D, el m´ınimo espesor de capa es de 0,0254 mm. Todas´
CAPITULO 4. MARCO TEORICO 22
Figura 4.4.2: Esquema de SLA. Tomado de [22].
estas ventajas en su mayor´ıa resultan de un control m´as preciso del posicionamiento
del rayo la´ser y la exposicio´n a un mayor nivel que la mayor´ıa de los procesos de RP
relacionadas con el calor. Desventajas de este proceso incluyen un equipo costoso y el
costo de material, manejo de materiales hu´medos, y post –procesamiento.
4.4.2. Modelado por deposicio´n fundida
FDMestambi´enunatecnolog´ıadeprototipadora´pidoampliamenteutilizada.Estauti-
liza una cabeza de temperatura controlada para la extrusio´n de material termopla´stico
capa por capa. Como se muestra en la Fig 4.4.3., un filamento de pl´astico se desenrolla
de una bobina de material. La boquilla se calienta para fundir el pl´astico a un estado
semil´ıquido y tiene un mecanismo que permite el flujo del pla´stico fundido que se en-
ciende y se apaga. El sistema funciona en los ejes X , Y, y Z. A medida que la boquilla
se mueve sobre la mesa en la trayectoria requerida, deposita una gota fina de pla´stico
extruido para formar cada capa.
El pl´astico se solidifica inmediatamente despu´es de ser eyectado desde la boquilla y se
une a la capa de abajo. El sistema entero est´a contenido dentro de una ca´mara que se
mantiene en una temperatura justo por debajo del punto de fusi´on del pl´astico.
El proceso FDM permite una variedad de materiales y colores de modelado, tales como
ABS (acrilonitrilo, butadieno estireno) y cera de fundici´on de precisio´n. FDM es apro-
piado para la creaci´on de modelos de hueso, ya que emplea materiales de construccion
que producen modelos robustos en un solo paso en el proceso de manufactura.´
CAPITULO 4. MARCO TEORICO 23
Figura 4.4.3: Esquema FDM. Tomado de [22]
Por otra parte, FDM puede producir modelos, as´ı como gu´ıas y plantillas quiru´rgicas,
que son esterilizables, translu´cidas y que cumplen con todos los requisitos de la FDA
para su uso temporal dentro del cuerpo. Adema´s, FDM puede proporcionar una vi-
sualizacio´n superior poniendo de relieve las caracter´ısticas seleccionadas en un color
diferente.
Se necesita material de apoyo para geometr´ıas complejas y este es eliminado del objeto.
FDM es bastante r´apido en la construccio´n de piezas pequen˜as en el orden de unas
pocas pulgadas cu´bicas, o aquellas que tienen factores de forma altos y delgados. Sin
embargo, podr´ıa ser muy lento para piezas con secciones transversales anchas. Para los
pla´sticos ABS, el FDM puede producir modelos con espesor de capa de 0,127 mm y la
precisio´n alcanzable es de – 0,127 mm.[24, 22].
4.4.3. Sistema basado en inyecci´on de tinta
Un ejemplo de este sistema es Solidscape Inc. Su principio de funcionamiento es similar
a la impresora de inyeccio´n de tinta 2D pero difiere ya que las impresiones de inyeccio´n
de tinta 3D termopla´stica o en materiales de cera deben contar con una cierta altura
para cada capa de impresio´n y cada nueva capa se construye despu´es de que el eje Z
aumente un espesor de capa. Fig 4.4.4. Esta ma´quina utiliza un solo chorro de cada
uno de los materiales de construccio´n de pl´astico y el material de apoyo similar a la
cera. Estos materiales se llevan en estado l´ıquido fundido.
El subsistema de inyecci´on de tinta dual se mantiene en una precisi´on X-Y y depo´sita´
CAPITULO 4. MARCO TEORICO 24
Figura 4.4.4: Esquema de sistema basado en inyeccio´n de tinta. Tomado de [22].
diminutas gotitas tanto de materiales termopl´asticos y cera sobre el sustrato de cons-
truccio´n para formar una capa del objeto. Los materiales se endurecen r´apidamente
disminuyendo la temperatura a medida que se depositan. Despu´es de que una capa es
impresa el carro de la unidad X -Y energiza un subsistema de fresado de superficie pla-
na para el mantenimiento preciso del dimensionamiento del eje Z del modelo retirando
el exceso de altura vertical de la generacio´n actual de la capa .
Las capas posteriores tendra´n una capa de referencia para seguir la construcci´on. Las
part´ıculas son aspiradas a medida que el fresado de los recortes de la parte superior se
capturan en un filtro. El proceso se repite para formar todo el objeto. Despu´es de que
se complet´o el objeto, el material de soporte de la cera se derrite o se disuelve.
Las ventajas del sistema de inyeccio´n de tinta Solidscape Inc. incluyen alta precisi´on,
espesor m´as delgado de la capa y menor costo del sistema. El espesor de capa de
construccio´n puede alcanzar 0,0127 mm y el m´ınimo taman˜o puede alcanzar hasta
0,254 mm. La rugosidad superficial puede alcanzar 0,8 a 1,6 micras. La tolerancia
dimensional y acabado superficial liso se basan en las caracter´ısticas innovadoras del
sistema Solidscape para la construcci´on de modelos y control de la tolerancia.
4.5. Proceso de fundici´on de precisio´n
La fundici´on de precisi´on (tambi´en conocido como cera perdida o colado de precisi´on
ha sido un proceso muy utilizado durante siglos. Es conocido por su capacidad pa-
ra producir componentes de superficie de excelente acabado, precisi´on dimensional y
formas complejas. Es especialmente u´til para hacer piezas de fundicio´n de geometr´ıas
de forma compleja, donde el mecanizado puede no ser posible o demasiado comple-´
CAPITULO 4. MARCO TEORICO 25
Figura 4.5.1: La produccio´n de cabezas de armas antiguas de fundicio´n de precisio´n: (
a) La toma de patrones de cera que se ensamblan entre s´ı , ( b) el vertido del metal
fundido en el molde despu´es del drenaje de la cera, ( c) rompimiento del molde de
arcilla para obtener la pieza fundida solidificada y ( d ) armas separadas y acabadas.
Tomado de [25].
jo. Tambi´en es considerado como el ma´s antiguo proceso de fabricacio´n de piezas de
fundicio´n de arte.
Los avances tecnol´ogicos tambi´en han hecho que sea el ma´s moderno y versa´til entre
todoslosprocesosdefundicio´ndemetal.Losprincipiosseremontana5000aC,cuando
el hombre primitivo utilizo este m´etodo para producir herramientas rudimentarias. Fig
4.5.1. representa la secuencia seguida por el hombre antiguo para hacer cabezas de
armas, utilizando el proceso de fundici´on de precisio´n . En un principio el hombre
hizo los modelos de cera de herramientas rudimentarias . Despu´es del ensamble de los
modelos de cera eran revestidos en el interior de un molde de arena, el cual se calienta,
loqueresultabaenunderretimientodelaceradelmoldedearena,dejandounacavidad
hueca dentro. El metal fundido se vert´ıa entonces en la cavidad. Las cabezas de las
armas solidificadas eran separadas y terminadas [25].
Diferentes aplicaciones y ventajas posee el proceso de fundicio´n de precisi´on en la
edad moderna. Este proceso de fundicio´n es usado para la fabricaci´on de piezas que
van desde las ruedas del turbocompresor hasta las cabezas de los palos de golf, desde
cajas electro´nicas hasta implantes de reemplazo de cadera, as´ı como en ingenier´ıa
aeroespacial.
Detalles muy finos y secciones delgadas as´ı como ranuras, agujeros, protuberancias,´
CAPITULO 4. MARCO TEORICO 26
letras e incluso algunos hilos se pueden realizar con ´exito por este proceso. Este pro-
ceso no implica herramientas costosas o procesos de fabricacio´n sin embargo un gran
trabajo manual se requiere en la preparacio´n de patrones de cera y pasta cer´amica. En
casi todos los campos de las aplicaciones de fundicio´n de precisi´on el proceso esta´ nor-
malmente limitado por el taman˜o y la masa de la pieza fundida[25].
El patro´n de fundicio´n de precisio´n tiene la geometr´ıa exacta de la pieza de fundici´on
final requerida pero con prestaciones dimensionales a compensar por su propia con-
traccio´n volum´etrica as´ı como la solidificaci´on y contraccio´n del metal fundido en el
molde de cera´mica. Cera, pla´stico, poliestireno o mercurio congelado son los materiales
de patrones comunes entre los cuales la cera es el ma´s ampliamente utilizado[25, 26].
Un patr´on de cera debe tener las siguientes caracter´ısticas:
1. Debe tener la m´as baja expansio´n t´ermica posible de modo que pueda formar
una figura con mayor precisio´n dimensional .
2. Su punto de fusio´n no debe ser mucho m´as alto que la temperatura ambiente de
manera que la distorsio´n de las secciones gruesas y cavitaci´on de superficie se
pueda impedir .
3. Debe ser resistente a la rotura, es decir, debe poseer la resistencia suficiente a
temperatura ambiente para que se se puede manejar sin dan˜os.
4. Debe tener una superficie suave y humectable de modo que se pueda obtener una
pieza de fundicio´n final con una superficie lisa.
5. Debe tener una baja viscosidad cuando se funden y llenan las secciones m´as
delgadas de la matriz.
6. Debe tener muy bajo contenido de ceniza de modo que no deja cenizas dentro de
la c´ascara de cer´amica.
7. Debe ser seguro para el medio ambiente, que no conduzca a la formaci´on de
materiales ambientalmente peligrosos o cancer´ıgenos sobre la combusti´on.
Los costos, disponibilidad, fa´cilidad de reciclar, toxicidad, etc., son los otros factores
importantesalseleccionarunpatro´ndecera.Laeficienciadelafundicio´ndeprecisi´onse
puedeaumentarmediantelamejoradeunaoma´scaracter´ısticasdelacera,mencionada
anteriormente, mezclando aditivos, mezclando diferentes ceras y para´metros variables
del proceso[26].
4.5.1. Prototipado r´apido en microfundicion
El proceso de fundici´on de precisio´n tradicional sufre de altos costos para la produccio´n
de patrones de cera. Como tal el proceso de fundicion de presicion es costoso para la´
CAPITULO 4. MARCO TEORICO 27
produccio´n de bajo volumen, como la creacio´n de prototipos, personalizados o produc-
ciones de componentes especializados. El plazo de ejecucio´n var´ıa entre varias semanas
o meses, dependiendo de la m´aquina de programaci´on y de sus capacidades. Como tal,
un fabricante de herramientas tiene que evaluar diferentes disen˜os de moldes antes de
comprometersealafabricacio´n,yaqueloserroresdedisen˜osuelensercarosyrequieren
mucho tiempo para solucionarse. La t´ecnica de prototipado r´apido se est´a convirtiendo
en una herramienta esta´ndar de disen˜o del producto y fabricaci´on[25].
Los recientes avances tecnol´ogicos han mejorado la precisi´on, el rendimiento y la du-
rabilidad de los productos finales de RP. Entre los usos del prototipado r´apido en la
fundicio´n de precisi´on podemos encontrar fundicio´n de joyer´ıa, fabricacio´n de equipos
deportivos e implantes m´edicos as´ı como de partes de alto rendimiento utilizados en el
moldeo por inyeccio´n y tambi´en se ha implementado su uso en las industrias automo-
triz y aeroespacial. Esto demuestra que los avances en la creaci´on ra´pida de prototipos,
en relaci´on con la inversio´n de fundici´on han convertido en la tecnolog´ıa l´ıder para la
produccio´n de fundicio´n de precisio´n ra´pida y econo´mica.
Con los avances en el prototipado r´apido, la fundici´on de precisi´on se ha convertido en
la tecnolog´ıa l´ıder para la producci´on de alta calidad de fundici´on r´apida y econo´mica.
El proceso de emplear t´ecnicas para fabricar patrones para el proceso de fundicio´n
de precisio´n se conoce como fundicio´n de precisi´on r´apida (RIC). Las ventajas de la
RIC son: alta flexibilidad de manufactura de las partes que produce que anteriormente
eran complejas o imposibles de fabricar mediante mecanizado, la asequibilidad y la
evaluaci´on ra´pida de disen˜os de herramientas, factibilidad de mejoramiento de disen˜o
para detectar defectos en la fundicio´n o el disen˜o de herramientas, capacidad para
facilitar la optimizacio´n de los para´metros de moldeo y capacidad para evaluar los
patrones moldeados con eficacia. Sin embargo, los beneficios econo´micos que pueden
obtenerse a partir de Patrones RP se limitan a la producci´on en pequen˜a cantidad,
debido a los altos costos de los materiales[25].
4.6. Aleaci´on n´ıquel, cromo, molibdeno
Las aleaciones de n´ıquel, cromo con contenido de cromo entre el 18 al 30% poseen
propiedades como alta resistencia meca´nica, biocompatibilidad con el medio ambiente
oral, alto mo´dulo de elasticidad, facilidad de fundicio´n, baja densidad, alta dureza,
resistencia a la flexi´on, de bajo costo, f´acil procesamiento, buena resistencia a la co-
rrosio´n[42, 43].
Otros metales se pueden an˜adir a la aleacio´n para mejorar algunas propiedades es-
pec´ıficas. Entre ellos podemos encontrar niobio, molibdeno y tungsteno que aumentan
la dureza de la aleacio´n. As´ı mismo el molibdeno es esencial para las reacciones de
oxidacio´n aumentando la afinidad superficial por el ox´ıgeno, la pasivacion superficial
es otro mecanismo de resistencia a la corrosio´n, el cual consiste en la formacio´n de una
pel´ıcula relativamente inerte sobre la superficie de la aleacion, que lo enmascara en
contra de la accio´n de agentes externos. Aunque la reaccio´n entre el metal y el agente´
CAPITULO 4. MARCO TEORICO 28
externo sea termodina´micamente factible a nivel macrosco´pico, la capa o pel´ıcula pasi-
vante no permite que estos puedan interactuar, de tal manera que la reacci´on qu´ımica
o electroqu´ımica se ve reducida o completamente impedida.
Especificamente la aleaci´on wironiafi presenta una composici´on de 59.6% de n´ıquel,
24% de cromo y 9.8% de molibdeno [42] es de fa´cil adquisici´on en Colombia, y es
utilizada en odontologia como aleacion para rehabilitacion oral. Esta aleacion presenta
las siguentes propiedades (tomado de [8, 42]):
Propiedades Wironiafi
Propiedades Nitinol 55fi
Densidad 8.2 (g/cm‡)
Densidad 6.45 (g/cm‡)
Dureza de Vickers 200 (HV 10)
Mo´dulo de elasticidad 120 (GPa)
Mo´dulo de elasticidad 200 (GPa)
L´ımite de alargamiento 379 (MPa)
L´ımite de alargamiento 470 (MPa)
Resistencia a la traccio´n 690-1380 (MPa)
Resistencia a la traccio´n 880 (MPa)
Punto de fundici´on 1310 (cid:176)C
Punto de fundici´on 1350 (cid:176)C
Al comparar las propiedades f´ısicas de wironiafi con las del nitinol 55fi se encuentra
que posee caracter´ısticas similares que teo´ricamente podr´ıan ser de utilidad para la
conformacio´n de los conductos radiculares, sin embargo, estas propiedades tomadas
de la literatura, no generan informacio´n suficiente para elegir la aleaci´on, ya que los
instrumentos endodonticos se encuentran sometidos a esfuerzos por torsi´on y esfuerzos
por flexi´on.
El proceso de fundici´on de estas aleaciones se lleva a cabo fa´cilmente por el uso de
una llama de gas ox´ıgeno con un soplete. Esto ha hecho que las aleaciones de n´ıquel,
cromo sean ampliamente utilizados para pr´otesis fija (por ejemplo, coronas meta´licas
, pr´otesis parciales fijas y base de metal de coronas metal cera´micas).
Debido a la facilidad de obtencio´n del material en Colombia y las propiedades anterior-
mente descritas se sugiere la aleacio´n de n´ıquel, cromo , molibdeno (wironia fi ) para
llevar a cabo el proceso de manufactura de limas endodonticas con t´ecnica combinada
de prototipado ra´pido y cera perdida.Cap´ıtulo 5
Materiales y m´etodos
5.1. Fase de desarrollo del modelo
Se tomo como guia la secuencia de instrumentos rotatios de n´ıquel titanio de la marca
protaper universal fi (Denstplay maillefer) que presenta las siguentes caracteristicas:
Presenta un cambio porcentual de las conicidades sobre la longitud de las hojas de
corte, tienen secciones transversales triangulares y convexas, tiene un cambio de a´ngu-
lo helicoidal y un pitch sobre sus hojas cortantes y no cortantes, este sistema tiene
una punta modificada como gu´ıa. Se compone de 3 instrumentos de conformacio´n
(SX,S1,S2) y 3 instrumentos de acabado (F1,F2,F3).
En la descripcion del instrumento D se denomina a el punto mm a mm en longitud
del cual se esta describiendo una caracteristica es decir que Do corresponde a la punta
del instrumento y D16 corresponde al mm 16 medido desde la punta del instrumento.
Todos tienen cada vez conicidades porcentuales m´as grandes a lo largo de la longitud
de sus hojas de corte que les permite cortar y preparar un a´rea espec´ıfica del conducto
y realizar su propia preparacio´n crown-down . Entre los instrumentos de acabado en-
contramos la F2 que tiene caracteristicas de mango rojo , Do= 0.25mm, conicidad de
25/08 y desde D4 a D14 cada instrumento tiene una conicidad decreciente [28] .
Basados en el proceso y planos generados de la parte activa de las limas de n´ıquel
titanio con disen˜o protaper universal S1,S2,F1 y F2 en un estudio anterior [40] Fig
5.1.1. Fig 5.1.2. Fig 5.1.3. Fig 5.1.4. Se realizaron en el laboratorio de metrologia de la
Facultad de Ingeniera de la Universidad Nacional de Colombia, un proceso de ingeniera
inversa mediante el cual se tomaron medidas de las limas rotatorias de Niquel-Titanio
con un proyector de perfiles Carl Zeiss Jenna Fig 5.1.6., con una resolucion de 0.01
mm para la generacio´n de medidas del mango y va´stago de la lima rotatoria. fig 5.1.5.
El proyector de perfiles es una herramienta de medicio´n ´optica que se encarga de au-
mentar las caracter´ısticas de la superficie de una muestra para permitirnos su medicio´n
en una escala lineal y/o circular; este se utilizo ya que las mediciones a realizar y los
detalles de estos pequen˜os elementos no era posible medirlos utilizando los elementos
29´ ´
CAPITULO 5. MATERIALES Y METODOS 30
Figura 5.1.1: Plano de la parte activa lima S1
Figura 5.1.2: Plano de la parte activa lima S2´ ´
CAPITULO 5. MATERIALES Y METODOS 31
Figura 5.1.3: Plano de la parte activa lima F1
Figura 5.1.4: Plano de la parte activa lima F2. Tomado de [40].´ ´
CAPITULO 5. MATERIALES Y METODOS 32
Figura 5.1.5: Plano del mango y vastago unido a la parte activa de la lima F2
de medici´on habituales. Este instrumento puede ampliar en 50, 100 o´ 200 veces el ta-
man˜o de la pieza. Se realizaron medidas directas por proyeccio´n del perfil. Adem´as de
las cabezas microm´etricas para tomar medidas longitudinales, se obtuvieron tambi´en
medidas angulares mediante una pantalla giratoria.
Las medidas se tomaron midiendo la pieza sobre la pantalla, con una escala graduada.
Al dividir la lectura por la amplificacio´n de la lente, el resultado ser´a la dimensio´n
“real” de la pieza medida y nivelando un eje de la pantalla con un lado de la pieza y
desplazando la mesa con una de las cabezas microm´etricas, hasta nivelar el mismo eje
con la otra cara de la pieza a medir. La lectura nos da el desplazamiento realizado con
la cabeza microm´etrica. Para medir a´ngulos se alineo un v´ertice del ´angulo a medir
con uno de los ejes de la pantalla y se giro la pantalla hasta que el eje se alinee con
el otro v´ertice del a´ngulo. La lectura se realiza sobre la escala graduada en grados de
la pantalla giratoria. Asegurandose que se ha seleccionado la lente correcta para cada
amplificacio´n en funcio´n de la precisio´n requerida. Estas medidas se utilizaron para la
generacion de datos y a su vez de planos Fig. 5.1.5. Posterior a esto se introduce a un
programa (inventor o autodesk) que genera el modelo tridimensional en un formato
(.stl) de la lima Fig 5.1.7.
5.2. Fase de fabricaci´on del prototipo en cera
Despues de generado el modelo tridimensional se utiliz´o una impresora 3D espec´ıfica-
mente la Solidscape T66fi para la produccio´n de modelos en cera de alta precisio´n
para la fundicio´n con la t´ecnica de cera perdida. En particular, las impresoras 3d en
cera Solidscapefi reciben informaci´on digital desde archivos con informacio´n tridimen-
sional (STL, SLC) para crear partes en 3D mediante un proceso aditivo de capa por
capa con espesores milim´etricos desde 0,00625 hasta 0,0762 mm y con una resolucio´n
de 5000 x 5000 x 8000 dpi. Los objetos producidos son de una resolucio´n y precisio´n´ ´
CAPITULO 5. MATERIALES Y METODOS 33
Figura 5.1.6: Proyector de perfiles´ ´
CAPITULO 5. MATERIALES Y METODOS 34
Figura 5.1.7: Modelo tridimensional con disen˜o F2 de protaper universal, generado en
el programa autodesk
extremas con excelentes detalles y acabados de superficies. La maquina de prototipado
rapido Solidscape T66fi Utiliza como material de construccio´n el induracast que es
un compuesto orga´nico con propiedades similares a la cera que se inyecta en forma de
micro-gotasparaformarunobjeto,elresiduoselimpiaduranteelprocesodefundici´on,
no genera ceniza residual ni contraccio´n. Presenta un bajo punto de fusi´on (95 ” - 115
” C) y no es t´oxico. As´ı mismo utiliza materiales de soporte en la creacio´n del objeto
como lo es el indurafill que es un compuesto de ceras orga´nicas y sint´eticas que actu´a
como soporte para la impresio´n en cera del prototipo, posee un punto de fusio´n de (49(cid:176)
- 70(cid:176) C).
AntesdeiniciarelprocesodeimpresionserevisanlosejesXyY,sehaceunvaciamiento
del aire de las boquillas, luego se introducen 3 ml de aire a cada boquilla. Se prepara la
plataformadeimpresi´on,ajustandolaalturaycortandosusuperficieconlaCuchilla.Se
seleccionaelarchivoaimprimir,deestamaneracomienzaeltrabajoconunacalibraci´on
automa´tica de la m´aquina. Terminada la pieza, se saca la plataforma y se pone en una
plancha caliente, esto ayuda a que los modelos se despeguen mas fa´cilmente. Una vez
despegados los modelos, se sumergen en una solucio´n VioAct VSO (Solvente derivado
de la parafina) a 50(cid:176)C. Esto nos genero como producto, un prototipo de una lima con
disen˜o protaper universal F2 lista para el proceso de fundicion por cera perdida fig
5.2.1.
5.3. Fase de fundici´on con t´ecnica de cera perdida
Una vez terminado el proceso de generacio´n del modelo en cera, se lleva a cabo el
proceso de fundicio´n a cera perdida que consiste en:´ ´
CAPITULO 5. MATERIALES Y METODOS 35
Figura 5.2.1: Prototipo final de lima endodontica con disen˜o protaper universal F2 en
induracast para fundicion con tecnica de cera perdida.
1) El revestido: Posterior a la colocacio´n de los bebederos que permitir´an la salida de
la cera y entrada del metal Fig 5.3.1. Fig 5.3.2. Puesta en revestimiento en la parte
interior del cilindro se pone una capa de 1 mm. de amianto para proporcionar una
zona de material compresible que absorba la dilatacio´n del revestimiento Fig 5.3.3.
Si no hubiera esta junta de dilatacio´n entre el revestimiento y el metal del cilindro, la
expansio´nseproducir´ıahaciaadentro,distorsionandoelmoldeyporlotanto,elcolado.
Adema´s, el amianto permite retirar, con ma´s facilidad, el revestimiento del cilindro.
Se rodea el patro´n de cera con un material que duplique con exactitud su forma y sus
detalles Fig 5.3.4. El material de revestimento es una mezcla de una matriz de yeso,
un excipiente refractario, s´ılice, y ciertos modificadores qu´ımicos. La matriz de yeso,
semihidrato de sulfato calcico, constituye el 30% al 35% del revestimiento y actu´a de
medio de unio´n. El material refractario, cuarzo o cristobalita, est´a en un 60% al 65%
y proporciona, al revestimiento, su expansio´n t´ermica.
2) La combustio´n de la cera: Se realiza un eliminado de la cera de modo que se forme
un molde en el que pueda entrar el metal fundido, En esta fase se prepara el molde
para recibir el metal fundido y se deja que tenga lugar el proceso de expansi´on del
revestimiento, se utiliza una temperatura de (482(cid:176) C). Se coloca el cilindro, con el
cra´ter hacia abajo, en un horno a 316(cid:176)C y se deja durante 30 minutos. Poni´endolo
boca abajo, la mayor parte de la cera, fluira´ fuera del molde en cuanto funda. Con
unas tenazas para crisoles, se pasa el cilindro al horno de temperatura alta (482(cid:176) C )
durante una hora Fig 5.3.5. El crisol, antes de colar, se debe poner 10 minutos con el
cra´ter hacia arriba, para permitir que se oxigene la parte interior del molde, ya que
con ello se mejora la eliminaci´on completa de los residuos de cera.´ ´
CAPITULO 5. MATERIALES Y METODOS 36
Figura 5.3.1: Patron de cera y colocacion de bebederos´ ´
CAPITULO 5. MATERIALES Y METODOS 37
Figura 5.3.2: Colocacion del patron de cera en el anillo para revestimento
Figura 5.3.3: Colocacion de aminato en la parte interior del anillo´ ´
CAPITULO 5. MATERIALES Y METODOS 38
Figura 5.3.4: Colocacion de revestimento
Figura 5.3.5: Colocacion en horno para combustion de cera´ ´
CAPITULO 5. MATERIALES Y METODOS 39
Figura 5.3.6: Fundicion de la aleacion metalica con soplete de gas oxigeno
3) El colado: introducci´on de la aleacio´n fundida en el molde previamente preparado.
Debido al alto punto de fusio´n de las aleacion n´ıquel, cromo, molibdeno , se emplea un
soplete con oxigeno y gas butano que puede alcanzar una temperatura hasta 2757(cid:176)C.
Fig 5.3.6, Se utilizo´ la t´ecnica de fundicio´n centr´ıfuga, donde el molde se hace girar
alrededor de su eje a gran velocidad (300 a 3000 rpm), como el metal fundido se vierte.
El metal fundido es fluye hacia el interior de la pared del molde, donde se solidifica
despu´es de la refrigeraci´on. Con esta metodolog´ıa desarrollamos el proceso de manu-
factura en la aleacio´n de n´ıquel, cromo, molibdeno (Wironiafi) que presenta un punto
de fundicion de 1350(cid:176)C . Despues del enfriamento del molde se retira el revestimento
Fig 5.3.7 y se realiza un proceso de arenado y pulimiento.
Figura 5.3.7: Retiro del revestimento posterior al coladoCap´ıtulo 6
Resultados
Con el proceso descrito anteriormente obtuvimos una lima rotatoria en la aleacio´n de
n´ıquel cromo, molibdeno, con disen˜o protaper universal F2 Fig 6.0.1. Este producto
es funcional y compatible con los motores endodo´nticos Fig 6.0.2. Sin embargo la
aleacio´n no presento las propiedades f´ısicas necesarias requeridas para la conformaci´on
y limpieza de conductos radiculares. Esta metodologia demostro ser un proceso viable
para la elaboracion de limas endodonticas y se adapta a la morfologia compleja de los
instrumentos utilizados en endodoncia.
Se estandarizo un proceso de manufactura de limas endodo´nticas en la aleacio´n de
n´ıquel cromo molibdeno que conlleva los siguientes pasos
1. Disen˜o y generaci´on de planos del instrumento a desarrollar.
2. Fabricacio´n de modelo tridimensional en programas como autodesk, autocad.
3. Generaci´on de archivo en formato stl (STereo Lithography).
4. Impresio´n del prototipo en cera (induracast) utilizando la m´aquina de prototipado
ra´pido solidscape T66.
5. Proceso de fundicio´n con t´ecnica de cera perdida en la aleaci´on de elecci´on.
Figura 6.0.1: Lima en aleacion niquel, cromo, molibdeno con disen˜o protaper universal
F2. Producto final del proceso de manufactura.
40´
CAPITULO 6. RESULTADOS 41
Figura 6.0.2: Compatibilidad de la lima con disen˜o protaper universal F2 en la aleacion
niquel, cromo,molibdeno´
CAPITULO 6. RESULTADOS 42
Figura 6.0.3: Acercamiento de la parte activa de la lima fabricada en niquel, cromo,
Molibdeno
Figura 6.0.4: Motor endodontico
Realizando un acercamiento a la parte activa se observa unas caracter´ısticas generales
similares al disen˜o original de Protaper universal F2 Fig 6.0.3, evidenciando la capaci-
dad del proceso realizado en este estudio de fabricar un instrumento endod´ontico en la
aleacio´n n´ıquel, cromo, molibdeno. Sin embargo se presentaron dificultades para el pu-
limiento superficial de la parte activa por su geometria compleja. Sin embargo tanto el
va´stago como el mango del instrumento, presentaron buenas caracter´ısticas superficia-
les y de pulido, as´ı mismo demostraron ser compatibles con los motores endodo´nticos
que generan tanto movimientos rotatorios como reciprocantes fig 6.0.4.Cap´ıtulo 7
Discusio´n
Algunos estudios reportan una tasa de disminucio´n del pron´ostico cuando se presenta
una fractura de instrumentos hasta del 19% [13], que puede estar asociada a la pre-
sencia preoperatoria de lesiones periapicales. Por el contrario tambien se ha reportado
que un instrumento fracturado por s´ı solo, generalmente no afecta negativamente el
prono´stico endodo´ntico del caso. Estos sugirieren que en la mayor´ıa de los casos, in-
dependientemente del diagno´stico pulpar y periapical preoperatorio, un instrumento
fracturado se debe intentar sobrepasar o llevar otro instrumento por las paredes denti-
nales adyacentes al instrumento fracturado para llegar hasta el punto de preparacio´n
biomeca´nica, que es la constricci´on apical dentina-cemento (CDC) y si no es posible re-
tirarlo, dejarel instrumento fracturado como parte dela obturacio´n radicular y realizar
controles peri´odicos[13, 31].
En la actualidad los esfuerzos para evitar la fractura de los instrumentos de n´ıquel
titanio y mejorar la calidad de los instrumentos esta´n enfocados al mejoramiento de
los procesos de manufactura. A pesar de que en la literatura no existe un informe que
revele completamente el proceso de manufactura para los instrumentos endodo´nticos
de n´ıquel titanio; La mayor´ıa de instrumentos endodo´nticos rotatorios de n´ıquel titanio
son fabricados por metodolog´ıas de maquinado o entorchamiento despu´es de un trata-
miento t´ermico de la aleaci´on[30]. En este estudio se realiz´o un proceso de manufactura
alternativo al maquinado, con t´ecnica combinada de prototipado ra´pido y cera perdi-
da donde demostr´o ser un proceso fiable para alcanzar geometr´ıas complejas. Algunos
estudios sugieren que el proceso de fabricacio´n por maquinado genera irregularidades
de superficie como marcas de fresado y defectos del metal en los bordes cortantes que
puedan comprometer la capacidad de corte de estos instrumentos y potencialmente
causar problemas de corrosio´n[8].
El uso del proyector de perfiles para la adquision de las medidas y generacio´n de planos
demostro´ ser una herramienta efectiva para la medici´on de geometr´ıas complejas con
alta precisio´n, esto se ve reflejado al comparar el diametro, conicidades y angulaciones
de las estrias, de una lima con disen˜o F2 de protaper universal con el modelo tridi-
mensional generado en este estudio. Como se ha reportado previamente por Montalvo
et. Al quienes usando tambi´en proyector de perfiles consiguieron generar modelos de
43´ ´
CAPITULO 7. DISCUSION 44
limas Profile GT[41].
La introduccio´n del prototipado ra´pido en ingenier´ıa, medicina y odontolog´ıa como en
otras a´reas del conocimiento, ampl´ıa las opciones de disen˜o, manufactura y materiales
que se pueden utilizar de una manera costo-efectiva. Los usos del prototipado en a´reas
de salud incluyen fabricacio´n de modelos pre- quiru´rgicos, andamios para el crecimien-
to celular en ingenier´ıa de tejidos y fabricaci´on de implantes m´edicos. En odontolog´ıa
se ha utilizado para el diagno´stico, visualizacio´n y educaci´on, planeaci´on quiru´rgi-
ca, fabricacio´n prot´esica, pro´tesis parciales removibles, pro´tesis totales, fabricaci´on de
patrones para el colado de cofias en pro´tesis fija, coronas completas, pero no existe
reporte en la literatura de su uso para la manufactura de instrumentos endodo´nticos,
espec´ıficamente limas rotatorias[22, 23, 24, 33, 34, 35, 36]
Este estudio demostro´ la capacidad de la t´ecnica de prototipado ra´pido, para la ge-
neracio´n de patrones de cera para la fundici´on con t´ecnica de cera perdida, donde
basados en un modelo tridimensional fabricado en el programa inventor de autodesk,
proporciono un modelo de geometr´ıa pequen˜a y compleja como lo es, el disen˜o de una
lima endodo´ntica rotatoria y puede alcanzar dimensiones con espesores milim´etricos
desde 0,00625 mm hasta 0,0762 mm. [27]
Otro de los factores que influencian la resistencia a la fractura torsional o flexural
es el disen˜o de la parte activa del instrumento, su masa, longitud de espirales, ta-
man˜o del instrumento, corte transversal entre otros[13]. Los instrumentos con mayor
dia´metro son mas r´ıgidos y ante una misma deflexion, son mas susceptibles a la fatiga
por deflexi´on que aquellos con dia´metros m´as pequen˜os, ya que parecen tener mayor
acumulacio´n de tensio´n interna[4, 13]. Un aumento del dia´metro del instrumento co-
rresponde a un incremento en el a´rea de la secci´on transversal, que puede contribuir
a un aumento en la resistencia a la fractura torsional[37]. Por esto el disen˜o de nue-
vos instrumentos con cortes transversales, ´areas de corte, a´rea de seccio´n transversal
adecuada puede disminuir el riesgo de fractura. Este estudio demuestra la eficacia del
modelado tridimensional y puede ser util en el desarrollo de nuevas geometr´ıas de
instrumentos rotatorios que disminuyan la frecuencia de fractura.
La t´ecnica de prototipado r´apido puede ser u´til en el disen˜o y fabricacio´n de nuevos
prototipos de instrumentos endod´onticos rotatorios, este trabajo demostro´ la fidelidad
y capacidad de la maquina solidscape T66 para la realizaci´on de prototipos en cera de
limas endodo´nticas con geometr´ıas de dif´ıcil realizacio´n con una t´ecnica manual, para
fundicio´n con t´ecnica de cera perdida. Asi mismo genera un m´etodo eficaz, ra´pido y
econo´mico de manufactura de limas endodo´nticas.
La aleacio´n de niquel, cromo, molibdeno no presento las propiedades f´ısicas esperadas,
para la conformacio´n y limpieza de los conductos radiculares a pesar de presentar
propiedadesf´ısicascomoloson:Densidad,durezaVickers,m´odulodeelasticidad,l´ımite
dealargamiento,resistenciaalatracci´oncomotambi´ensupuntodefundicio´n[42].Yal
compararlos con las propiedades f´ısicas del n´ıquel titanio, presenta unas caracter´ısticas
que lo hacen un posible material de eleccio´n para la manufactura de instrumentos
endodonticos. Sin embargo, su rigidez en geometr´ıas tan pequen˜as como las necesarias
para el desarrollo de instrumentos endod´onticos no presenta la flexibilidad y resistencia´ ´
CAPITULO 7. DISCUSION 45
a la fractura por torsi´on necesaria. Esto se vio reflejado en una prueba piloto, realizada
en un conducto simulado, en el cual el instrumento se fracturo al primer uso.Por estas
razones no es una aleacio´n adecuada para la conformaci´on de conductos radiculares.
Sinembargolaaleaci´ondeniqueltitanio(Nitinol55fi)presentaunpuntodefundicio´n
de (1310(cid:176)C) [8] similar, a la de aleacio´n n´ıquel, cromo, molibdeno, 1350 (cid:176)C[42] lo que
podr´ıa sugerir la posibilidad de utilizar el proceso de manufactura desarrollado en este
estudio, para la elaboracio´n de instrumentos rotatorios de n´ıquel titanio. Sin embargo,
el cambio estructural que puede sufrir el n´ıquel titanio por el proceso de fundicio´n,
podr´ıa conllevar a que los instrumentos no tuvieran las propiedades requeridas para la
conformacio´n del conducto radicular. Por otra parte se sugerir´ıa llevar a cabo estudio
experimental para comprobar si en realidad el proceso podr´ıa funcionar con la aleacio´n
de n´ıquel titanio o no.
Uno de los inconvenientes en el proceso de manufactura fue el pulido de la parte activa
del instrumento el cual, puede quedar con superficies irregulares caracterizada por
mu´ltiples grietas, hoyos entre otros, sin embargo se requieren mayores estudios para
determinar la calidad de la superficie y la necesidad de procesos complementarios como
el electropulido.
Otro de los inconvenientes en el desarrollo del proceso de manufactura es el tiempo y
costo requerido para la producci´on en masa de prototipos de cera para la fundici´on con
t´ecnica de cera perdida; a pesar de que la utilizaci´on de prototipado r´apido disminuye
los tiempos de desarrollo de producto final de 13-21 semanas con t´ecnicas convencio-
nales, a 4-5.5 semanas con fabricacio´n directa del patr´on[27] como la realizada en este
estudio. La producci´on en masa de estos prototipos se podr´ıa disminuir sus costos al
realizar un molde de inyecci´on de cera en pol´ımero, a trav´es de la t´ecnica de prototi-
pado ra´pido, que disminuir´ıa no solo el tiempo de producci´on si no tambi´en los costos
al poder utilizar ceras convencionales que poseen caracter´ısticas similares a las usadas
en este estudio como es el induracast.
As´ı mismo el proceso desarrollado en este estudio mostro ser una alternativa tiempo-
costo efectiva para la manufactura de instrumentos endodonticos. Y sugiere una alter-
nativa para el desarrollo de instrumentos en odontolog´ıa no descrita en la literatura.Cap´ıtulo 8
Conclusiones
Considerando los objetivos, el problema de investigacion y la pregunta de investigacion
planteadas se obtienen las siguientes conclusiones:
La utilizacio´n del m´etodo de prototipado ra´pido y cera perdida, es un proceso
efectivo en la reproducci´on de la geometr´ıa original de un instrumento, adicio-
nalmente se podr´ıa modificar el disen˜o cad para generar nuevos prototipos de
instrumentos que podr´ıan materializarse con esta metodolog´ıa.
La aleacion niquel, cromo, molibdeno no presenta propiedades fisicas necesarias
para la conformacion de conductos radiculares.
Se requiere mayor investigaci´on de materiales alternativos al niquel titano si-
guiendo el proceso desarrollado en este estudio.
46Recomendaciones
Recomendamos hacer el ana´lisis estructural y qu´ımico de otras aleaciones para su ma-
nufactura con la metodolog´ıa descrita en el estudio tales como: N´ıquel titanio, cobre
- zinc, cobre - aluminio , oro - n´ıquel- cadmio y niobio que pueden presentar carac-
ter´ısticas de superelasticidad.
47Bibliograf´ıa
[1] Young GR, Parashos P, Messer HH. The principles of techniques for cleaning root
canals. Aust Dent J. 2007;52(1 Suppl):S52-63. Epub 2007/06/06.
[2] Leonardo MR, Leonardo RT. Perfeccionamiento y simplificaci´on de las t´ecnicas
endodo´nticas. En: Hecht M. Botino MA. Sistemas rotatorios en endodoncia, ins-
trumentos de n´ıquel titanio. Sao Paulo. Editora artes m´edicas Ltda. 2002. P.2-34
[3] Marta Chaves Craveiro de Melo, MSc, Maria Guiomar de Azevedo Bahia, MSc,
and Vicente Tadeu Lopes Buono, Fatigue Resistance of Engine-Driven Rotary
Nickel Titanium Endodontic Instruments, journal of endodontics Vol. 28, No. 11,
November 2002.
[4] Pruett JP, Clement DJ, Carnes DL, Jr. Cyclic fatigue testing of nickel-titanium
endodontic instruments. J Endod. 1997;23(2):77-85. Epub 1997/02/01.
[5] Inan U, Gonulol N. Deformation and fracture of Mtwo rotary nickel-titanium
instruments after clinical use. J Endod. 2009;35(10):1396-9. Epub 2009/10/06.
[6] Lopes HP, Gambarra-Soares T, Elias CN, Siqueira JF, Jr., Inojosa IF, Lopes WS,
et al. Comparison of the mechanical properties of rotary instruments made of
conventional nickel-titanium wire, M-wire, or nickel-titanium alloy in R-phase. J
Endod. 2013;39(4):516-20. Epub 2013/03/26.
[7] Schilder H. Cleaning and shaping the root canal. Dent Clin North Am.
1974;18(2):269-96. Epub 1974/04/01.
[8] Thompson SA. An overview of nickel-titanium alloys used in dentistry. Int Endod
J. 2000;33(4):297-310. Epub 2001/04/20.
[9] Hu¤lsmannM,PetersOA,DummerPMH.Mechanicalpreparationofrootcanals:
shaping goals, techniques and means. Endod Topics 2005;10:30-76.
[10] Schafer E. Root canal instruments for manual use: a review. Endod Dent Trau-
matol. 1997;13(2):51-64. Epub 1997/04/01.
[11] SattapanB,NervoGJ,PalamaraJE,MesserHH.Defectsinrotarynickel-titanium
files after clinical use. J Endod. 2000;26(3):161-5. Epub 2001/02/24.
48´
BIBLIOGRAFIA 49
[12] Ounsi HF, Salameh Z, Al-Shalan T, Ferrari M, Grandini S, Pashley DH, et al.
Effect of clinical use on the cyclic fatigue resistance of ProTaper nickel-titanium
rotary instruments. J Endod. 2007;33(6):737-41. Epub 2007/05/19.
[13] Parashos P, Messer HH. Rotary NiTi instrument fracture and its consequences. J
Endod. 2006;32(11):1031-43. Epub 2006/10/24.
[14] Hulsmann M, Herbst U, Schafers F. Comparative study of root-canal prepara-
tion using Lightspeed and Quantec SC rotary NiTi instruments. Int Endod J.
2003;36(11):748-56. Epub 2003/12/04.
[15] Tzanetakis GN, Kontakiotis EG, Maurikou DV, Marzelou MP. Prevalence and
management of instrument fracture in the postgraduate endodontic program at
the Dental School of Athens: a five-year retrospective clinical study. J Endod.
2008;34(6):675-8. Epub 2008/05/24.
[16] SattapanB,NervoGJ,PalamaraJE,MesserHH.Defectsinrotarynickel-titanium
files after clinical use. J Endod. 2000;26(3):161-5. Epub 2001/02/24.
[17] Iqbal MK, Kohli MR, Kim JS. A retrospective clinical study of incidence of root
canal instrument separation in an endodontics graduate program: a PennEndo
database study. J Endod. 2006;32(11):1048-52. Epub 2006/10/24.
[18] Bahia MG, Buono VT. Decrease in the fatigue resistance of nickel-titanium rotary
instruments after clinical use in curved root canals. Oral Surg Oral Med Oral
Pathol Oral Radiol Endod. 2005;100(2):249-55. Epub 2005/07/23.
[19] Turpin YL, Chagneau F, Vulcain JM. Impact of two theoretical cross-sections on
torsional and bending stresses of nickel-titanium root canal instrument models. J
Endod. 2000;26(7):414-7. Epub 2001/02/24.
[20] Rapisarda E, Bonaccorso A, Tripi TR, Condorelli GG, Torrisi L. Wear of nickel-
titaniumendodonticinstrumentsevaluatedbyscanningelectronmicroscopy:effect
of ion implantation. J Endod. 2001;27(9):588-92. Epub 2001/09/15.
[21] Nayar S, Bhuminathan S, Bhat WM. Rapid prototyping and stereolithography in
dentistry. J Pharm Bioallied Sci. 2015;7(Suppl 1):S216-9. Epub 2015/05/28.
[22] Liu Q, Schmitt M, Rapid prototyping in dentistry: technology and application.
Int J Adv Manuf Technol (2006) 29: 317–335
[23] Petzolda R, Zeilhoferb H , Kalendera W. Rapid prototyping technology in medi-
cine - basics and applications. Computerized Medical Imaging and Graphics 23
(1999) 277–284
[24] Webb PA. A review of rapid prototyping (RP) techniques in the medical and
biomedical sector. J Med Eng Technol. 2000;24(4):149-53. Epub 2000/12/06.´
BIBLIOGRAFIA 50
[25] Pattnaik S, Karunakar D, Developments in investment casting process—A review,
Journal of Materials Processing Technology 212 (2012) 2332– 2348
[26] Craig, R.G., Eick, J.D., Peyton, F.A., 1965. Properties of natural waxes used in
dentistry. Journal of Dental Research 44 (6), 1308–1316.
[27] Cheah C, Chua K, Lee W Rapid prototyping and tooling techniques: a review
of applications for rapid investment casting Int J Adv Manuf Technol (2005) 25:
308–320
[28] C.j. Ruddle, The protaper technique, endodontics topics, 2005,10,187-190.
[29] Grossman LI. Guidelines for the prevention of fracture of root canal instruments.
Oral Surg Oral Med Oral Pathol. 1969;28(5):746-52. Epub 1969/11/01.
[30] Rodrigues RC, Lopes HP, Elias CN, Amaral G, Vieira VT, De Martin AS. In-
fluence of different manufacturing methods on the cyclic fatigue of rotary nickel-
titaniumendodonticinstruments.JEndod.2011;37(11):1553-7.Epub2011/10/18.
[31] Fox J, Moodnik RM, Greenfield E, Atkinson JS. Filling root canals with files:
radiographic evaluation of 304 cases. NY State Dent J 1972;38:154 –7.
[32] Lopes HP, Elias CN, Vieira VT, Moreira EJ, Marques RV, de Oliveira JC, et
al. Effects of electropolishing surface treatment on the cyclic fatigue resistance of
BioRace nickel-titanium rotary instruments. J Endod. 2010;36(10):1653-7. Epub
2010/09/21.
[33] Syam WP, Mannan M, Al-Ahmari A. Rapid prototyping and rapid manufacturing
in medicine and dentistry. Virtual and Physical Prototyping. 2011;6(2):79-109.
[34] Lima JMC, Anami LC, Araujo RM, Pavanelli CA. Removable partial dentures:
use of rapid prototyping. Journal of Prosthodontics. 2014;23(7):588-91.
[35] Chen H, Wang H, Lv P, Wang Y, Sun Y, Wang Y, et al. Quantitative Evaluation
of Tissue Surface Adaption of CAD-Designed and 3D Printed Wax Pattern of
Maxillary Complete Denture. BioMed Research International. 2015.
[36] Inokoshi M, Kanazawa M, Minakuchi S. Evaluation of a complete denture trial
method applying rapid prototyping. Dental materials journal. 2012;31(1):40-6.
[37] Borgula L. Rotary Nickel Titanium Instrument Fracture: An Experimental and
SEM Based Analysis: University of Melbourne, School of Dental Science; 2005.
[38] GuilfordWL,LemonsJE,EleazerPD.Acomparisonoftorquerequiredtofracture
rotaryfileswithtipsboundinsimulatedcurvedcanal.JEndod.2005;31(6):468-70.
Epub 2005/05/27.
[39] Lopes HP, Elias CN, Vedovello GA, Bueno CE, Mangelli M, Siqueira JF, Jr. Tor-
sional resistance of retreatment instruments. J Endod. 2011;37(10):1442-5. Epub
2011/09/20.´
BIBLIOGRAFIA 51
[40] Nino-Barrera JL. Ana´lisis comparativo del comportamiento biomeca´nico de dos
limas rotatorias de N´ıquel-Titanio [Tesis Maestr´ıa]. Universidad Nacional de Co-
lombia. Sede Bogota´: Facultad de Medicina, Maestr´ıa en Ingenier´ıa Biom´edica.
2013
[41] MontalvaoD,ShengwenQ,FreitasM.AstudyontheinfluenceofNi-TiM-Wirein
theflexuralfatiguelifeofendodonticrotaryfilesbyusingFiniteElementAnalysis.
Mater Sci Eng C Mater Biol Appl. 2014;40:172-9. Epub 2014/05/27.
[42] Sousa L, Silva J, Corrosion process development of a Ni-Cr-Mo alloy used in den-
tal prosthesis. International Journal of Engineering Research and Development.
Volume 10, Issue 3 (March 2014), PP.70-76
[43] Oliveira J, Dourado A, Reis A, Microhardness of Ni-Cr alloys under different
casting conditions, Braz Oral Res 2006;20(1):40-6