Farklı fırınlama sayılarının CAD-CAM ve 3D yazıcı ile üretilen zirkonyanın faz değişimi, optik ve mekanik özelliklerine etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect of different firing numbers on phase change, optical and mechanical properties of CAD-CAM and 3D printed zirconia
Yazar: FURKAN KARATAŞ
Danışman: DOÇ. DR. ALPER ÖZDOĞAN
Atatürk Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Protetik Diş Tedavisi Ana Bilim Dalı / Protetik Diş Tedavisi Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Diş Hekimliği = Dentistry

Özet:
Geleneksel diş hekimliği iş akışlarını kullanan protez üretimi, protezin doğruluğunu etkileyen birçok adımdan oluşur. Teknik hata potansiyelini azaltmak ve klinik olarak daha başarılı bir protez üretmek için bu adımların sayısı düşürülmelidir. Dijital iş akışı, konvansiyonel iş akışına alternatif olarak geliştirilmiştir. Dijital iş akışında, ağız ölçüleri dijital olarak alınır, protez tasarımı ve üretimi bilgisayar ortamında gerçekleştirilir. Bu, teknik hata olasılığını düşürür, daha hızlı ve yüksek doğruluğa sahip restorasyonların üretimini sağlar. Dijital iş akışı, diş hekimliğinde protetik tedavilerde giderek daha yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu teknolojinin gelişmesiyle birlikte, dijital iş akışı, konvansiyonel iş akışının yerini alacak şekilde daha da yaygınlaşacaktır. 1980'lerden bu yana, bilgisayar destekli tasarım ve bilgisayar destekli üretim (CAD-CAM) sistemlerinin artan gelişimi, restorasyonların daha hızlı ve daha doğru şekilde oluşturulmasına olanak sağlamıştır. CAD-CAM sistemlerinde dijital iş akışı üç adımdan oluşur: Veri toplama, tasarım ve üretim. İmalat aşaması iki farklı şekilde yapılabilir: Eksiltici imalat ve eklemeli imalat. Eksiltici üretim, bütün blokların frezelenmesi işlemidir. Eklemeli üretim, bir CAD tasarımını Standart Mozaikleme Dili (STL) formatına dönüştürerek, onu birden fazla bölüme sahip katmanlara bölerek, sıvı veya toz malzemeyi katman katman yazdırarak objelerin elde edilmesi yöntemidir. Eklemeli üretim, 3 boyutlu yazıcıların kullanımı ile üretim olarak bilinir. Üç boyutlu (3B) üretim, üç boyutlu nesneler oluşturmak için malzemelerin (sıvı moleküller veya toz parçacıklar gibi) bilgisayar kontrolü altında bir araya getirildiği, birleştirildiği ve katman katman katılaştırıldığı bir işlemdir. Tıp ve diş hekimliği uygulamalarında 3 boyutlu baskının mevcut kullanımı kolaylıkla şu kategorilere ayrılabilir: Eğitim, doku ve organ yapımı, protezler, implantlar ve anatomik modellemedir. 3D baskının tıbbi uygulamalar için sunduğu en büyük avantaj, kişiselleştirilmiş tıbbi ürün ve cihazlar yaratma özgürlüğüdür. Bu nedenle protez ve implantların kişiye özel adaptasyonu için 3 boyutlu baskının uygulanması önemli katma değer sağlayabilir. Farklı formatlarda üretim yapan bu teknik son dönemlerde gerek diş hekimliği bilim dalında gerek diğer bilim dallarında büyük rağbet görmektedir. Protetik diş tedavisi biliminde geçici kron üretimi, protez kaidesi üretimi, total protez üretimi, model eldesi, bölümlü protez iskelet üretimi ve daimi kron üretimi 3 boyutlu yazıcılar ile yapılmaktadır. Diş hekimliği kliniklerinde metal-seramik restorasyonların kullanımı gün geçtikçe azalırken diğer bir tarafta seramik restorasyonların kullanımı estetik ve biyouyumlulukları nedeniyle artmaktadır. Fakat seramikler, özellikle kaplama olarak kullanıldığında hassas ve kırılgandır. Seramik kaplamaların problemlerinin üzerinden gelmek için çeşitli teknikler üretilmiştir. Bu teknikler zirkonyanın optik özelliklerini ve estetiğini iyileştirirken malzemenin destek alt yapı materyali olmadan kullanılmasına olanak tanır. Genel olarak diğer seramik malzemelerle karşılaştırıldığında monolitik zirkonya kullanımı mekanik komplikasyonları önemli ölçüde düşürür. Aynı zamanda diş yapısından daha az aşındırma yapılması ile diş yapısının mümkün olduğu kadar büyük bir kısmı korunmuş olur. Dental zirkonya genellikle az miktarda yitriya stabilizatörü (3Y-TZP) içeren tetragonal zirkonyum kristallerinden yapılır. Bu tip çok yüksek mukavemete sahiptir ancak estetik özellikleri düşüktür. Zirkonya esaslı materyallerin, diş hekimliği alanında yaygın bir şekilde kullanılmalarının nedeni, biyouyumlulukları ve güçlü mekanik ile aşınmaya karşı mukavemet özellikleridir. Üretim genellikle mekanik yöntemlerle gerçekleştirilir, ancak malzeme israfını, enerji tüketimini ve üretim süresini azaltmak için farklı teknikler de kullanılabilir. 3D baskının önemi giderek arttığı için, bu çalışma diş hekimliği uygulamaları için zirkonya bazlı malzemelerin en son teknolojiye sahip eklemeli imalatı hakkında bilgi toplamayı hedeflemektedir. Yapılması planlanan çalışma hem eklemeli üretim hem de frezeleme yöntemi ile elde edilen zirkonya blokların farklı fırınlama sayısı altında davranış değişiklerini incelemeyi planlamaktadır. Bu değişimler yüzey pürüzlülük ve sertliği gibi mekanik özellikler, XRD (X-Ray difraksiyon tekniği) yöntemi ile moleküler yapıdaki değişimler ve renk özelliklerindeki değişimleri incelemeyi amaçlar.

Abstract:
Denture manufacturing using traditional dentistry workflows consists of many steps that affect the accuracy of the denture. The number of these steps should be reduced to reduce the potential for technical error and produce a more clinically successful prosthesis. Digital workflow was developed as an alternative to conventional workflow. In the digital workflow, mouth measurements are taken digitally, and prosthesis design and production are carried out in a computer environment. This reduces the possibility of technical errors and enables the production of faster and more accurate restorations. Digital workflow is increasingly used in prosthetic treatments in dentistry. With the development of this technology, digital workflow will become more widespread, replacing conventional workflow. Since the 1980s, the increasing development of computer-aided design and computer-aided manufacturing (CAD-CAM) systems has allowed restorations to be created faster and more accurately. Digital workflow in CAD-CAM systems consists of three steps: Data collection, design and production. The manufacturing phase can be done in two different ways: Subtractive manufacturing and additive manufacturing. Subtractive manufacturing is the process of milling entire blocks. Additive manufacturing is a method of obtaining objects by converting a CAD design into Standard Tessellation Language (STL) format, dividing it into layers with multiple sections, and printing liquid or powder material layer by layer. Additive manufacturing is known as production with the use of 3D printers. Three-dimensional (3D) manufacturing is a process in which materials (such as liquid molecules or powder particles) are brought together, combined, and solidified layer by layer under computer control to create three-dimensional objects. The current use of 3D printing in medical and dental applications can be easily divided into the following categories: education, tissue and organ construction, prosthetics, implants, and anatomical modeling. The biggest advantage that 3D printing offers for medical applications is the freedom to create personalized medical products and devices. Therefore, the application of 3D printing for personalized adaptation of prostheses and implants can provide significant added value. This technique, which produces in different formats, has recently been in great demand both in dentistry and other branches of science. In the science of prosthetic dental treatment, temporary crown production, denture base production, total denture production, model acquisition, partial denture skeleton production and permanent crown production are done with 3D printers. While the use of metal-ceramic restorations in dentistry clinics is decreasing day by day, on the other hand, the use of ceramic restorations is increasing due to their aesthetics and biocompatibility. However, ceramics are delicate and brittle, especially when used as coatings. Various techniques have been produced to overcome the problems of ceramic coatings. These techniques improve the optical properties and aesthetics of zirconia while allowing the material to be used without support infrastructure material. In general, compared to other ceramic materials, the use of monolithic zirconia significantly reduces mechanical complications. At the same time, with less abrasion of the tooth structure, as much of the tooth structure as possible is preserved. Dental zirconia is usually made from tetragonal zirconium crystals containing small amounts of yttria stabilizer (3Y-TZP). This type has very high strength but low aesthetic properties. The reason why zirconia-based materials are widely used in dentistry is their biocompatibility and strong mechanical and wear-resistant properties. Production is usually carried out by mechanical methods, but different techniques can also be used to reduce material waste, energy consumption and production time. As 3D printing is increasingly important, this study aims to gather information on state-of-the-art additive manufacturing of zirconia-based materials for dental applications. The planned study plans to examine the behavioral changes of zirconia blocks obtained by both additive manufacturing and milling methods under different firing numbers. These changes aim to examine mechanical properties such as surface roughness and hardness, changes in molecular structure and color properties with the XRD (X-Ray diffraction technique) method.