Farklı lazer gücü ve tarama hızlarında slm ile üretilen metal altyapıların porselen bağlantı dayanımlarının incelenmesi
Investigation of the porcelain bond strength of metal frameworks manufactured by slm with different laser power and scanning speed
Yazar: BETÜL KARAHASAN
Danışman: PROF. DR. DERYA ÖZDEMİR DOĞAN
Sivas Cumhuriyet Üniversitesi / Diş Hekimliği Fakültesi / Protetik Diş Tedavisi Ana Bilim Dalı
Derece: Diş Hekimliği Uzmanlık, 2023
Konu: Diş Hekimliği = Dentistry
Dizin: Dental porselen = Dental porcelain ; Lazer tarama = Laser scanning ; Yüzey pürüzlülüğü = Surface roughness

Özet:
Metal destekli seramik restorasyonlar üstün mekanik özellikleri, uygulama kolaylığı ve uygun maliyetleriyle yaygın olarak kullanılan restorasyonlardır. Teknolojik gelişmelerle birlikte metal destekli seramik restorasyonların altyapılarının üretiminde eklemeli imalat yöntemlerinden Seçici Lazer Ergitme (SLM) döküm yönteminin yerini almıştır. SLM yönteminde üretim parametreleri değiştirildiğinde metal altyapının metalografik ve yüzey özellikleri de değişeceğinden, üzerine işlenen porselenin bağlantı dayanımının bu parametrelerden etkileneceği düşünülmektedir.
Bu çalışmanın amacı, SLM ile farklı lazer gücü ve tarama hızı kullanılarak üretilen bir Co-Cr diş alaşımının mekanik özelliklerini değerlendirmek, mikroyapısı ve mekanik özellikleri ile porselen bağlantı dayanımı arasındaki ilişkiyi belirleyerek klinik başarıyı arttırmaktır.
Bu çalışmada lazer gücü 240 W tarama hızı 500 mm/s, lazer gücü 300 W tarama hızı 500 mm/s, lazer gücü 360 W tarama hızı 500 mm/s, lazer gücü 360 W tarama hızı 400 mm/s, lazer gücü 360 W tarama hızı 600 mm/s, lazer gücü 360 W tarama hızı 700 mm/s olmak üzere 6 çalışma grubunda yerli alaşım tozu ve yerli SLM cihazı kullanılarak 30 adet metalografik testler için, 96 porselen bağlantı dayanımı ve yüzey pürüzlülüğünün değerlendirilebilmesi için Co-Cr metal alaşım numunesi üretildi. Metalografik inceleme için üretilen numunelerin Arşimet prensibiyle bağıl yoğunlukları hesaplandı. Üretimden çıkmış ham örneklerin ve ısıl işlem görmüş örneklerin Vickers mikrosertlikleri ölçüldü. Porselen bağlantı dayanımı test etmek için üretilen numunelerden, henüz kumlanmamış örneklerin ve tesviye, kumlama yapılan örneklerin yüzey pürüzlülükleri optik profilometre aracılığıyla ölçüldü. Tüm gruplara ait metal örneklere ISO 9693-2019 standardında belirtilen şekilde porselen işlendi ve 3 nokta eğme testi yapılarak porselen bağlantı dayanımı ölçüldü.
Bu çalışmada elde edilen verilerin değerlendirilmesinde tek yönlü varyans analizi ve Tukey testi kullanılarak, parametrik test varsayımları yerine getirilemediğinde ise Kruskal Wallis testi ve Mann Whitney U testi kullanılarak istatistiksel olarak analiz edildi ( p=0,05).
Tüm grupların bağıl yoğunlukları birbirlerine yakın ve %99,8'in üzerinde bulundu. Grupların mikrosertlik değerleri ısıl işlem gördükten sonra 55-100 HV arttı. Üretimde Lazer gücü artırıldığında yüzey prüzlülüğünün arttığı tespit edildi. Yüzey pürüzlülüğü hem kumlanmış hem kumlanmamış örneklerde en fazla 360 W 500 mm/s grubunda tespit edildi. Yüzey pürüzlülüğün en fazla olduğu grupta porselen bağlantı dayanımı en yüksek ölçüldü. Yüzey pürüzlülüğünün en düşük olduğu grupta (360 W 600 mm/s tesviye ve kumlama yapılmış grup) porselen bağlantı dayanımı en düşük ölçüldü. Ancak uygulanan tesviye ve kumlama işlemi neticesinde tüm gruplarda yüzey pürüzlük değerleri düştüğü görüldü. Yüzey pürüzlülük değeri arttığında mikromekanik kilitlenmeyi olumlu etkilediği için porselen bağlantı dayanımının arttığı tespit edildi.

Abstract:
Metal-backed ceramic restorations are widely used restorations due to their superior mechanical properties, ease of application, and cost-effectiveness. With technological advancements, the production of metal-backed ceramic restorations has transitioned from traditional manufacturing methods to additive manufacturing methods, specifically Selective Laser Melting (SLM) casting method. Since the metalographic and surface properties of the metal framework can change when production parameters are altered in the SLM method, it is believed that the bond strength of the applied porcelain may be affected by these parameters.
The aim of this study is to evaluate the mechanical properties of a Co-Cr dental alloy produced using SLM with different laser powers and scanning speeds, determine the relationship between its microstructure and mechanical properties, and enhance clinical success by determining the porcelain bond strength.
In this study, a total of 30 Co-Cr alloy specimens were produced using domestic powder and a domestic SLM device in 6 working groups: laser power of 240 W and scanning speed of 500 mm/s, laser power of 300 W and scanning speed of 500 mm/s, laser power of 360 W and scanning speed of 500 mm/s, laser power of 360 W and scanning speed of 400 mm/s, laser power of 360 W and scanning speed of 600 mm/s, and laser power of 360 W and scanning speed of 700 mm/s. These specimens were used for metallographic testing, while 96 specimens were produced to evaluate porcelain bond strength and surface roughness. The relative densities of the produced specimens were calculated using the Archimedes principle for metallographic examination. Vickers microhardness was measured for both as-sintered and heat-treated samples. The surface roughness of the specimens, including those without sandblasting and those with leveling and sandblasting, was measured using an optical profilometer to assess porcelain bond strength. All metal specimens from each group were processed with porcelain according to ISO 9693-2019 standard, and porcelain bond strength was measured by performing a 3-point bending test.
In the evaluation of the obtained data, one-way analysis of variance (ANOVA) and Tukey's test were used for parametric test assumptions, while Kruskal-Wallis test and Mann-Whitney U test were used when the assumptions of parametric tests could not be met (p=0.05).
The relative densities of all groups were close to each other and above 99.8%. The microhardness values of the groups increased by 55-100 HV after heat treatment. It was observed that the surface roughness increased as the laser power in the production process was increased. The highest surface roughness was found in the group of 360 W with a scanning speed of 500 mm/s, both in sandblasted and non-sandblasted specimens. The group with the highest surface roughness also exhibited the highest porcelain bond strength. The group with the lowest surface roughness (360 W with a scanning speed of 600 mm/s, leveling and sandblasting) showed the lowest porcelain bond strength. However, it was observed that the surface roughness values decreased in all groups as a result of the leveling and sandblasting process. An increase in surface roughness was found to positively affect micromechanical interlocking, resulting in increased porcelain bond strength.