Eklemeli imalat yöntemine uygun dental implant tasarımı ve sonlu elemanlar analizi
Dental implant design with additive manufacturing method and finite element analysis
Yazar: YILDIZ ALTINBAY ESENTÜRK
Danışman: PROF. HASAN GARİP
Marmara Üniversitesi / Diş Hekimliği Fakültesi / Ağız Diş ve Çene Cerrahisi Ana Bilim Dalı
Derece: Diş Hekimliği Uzmanlık, 2023
Konu: Diş Hekimliği = Dentistry

Özet:
Amaç: Bu çalışmanın amacı iç yapısında boşluklar oluşturarak tasarlanan implantlarda meydana gelen deformasyonların ve stres alan bölgeleri azaltmadaki etkinliğinin, sonlu elemanlar stres analiz yöntemiyle incelenmesi ve implantların uzun dönem başarısına etkisinin değerlendirilmesi amaçlanmaktadır.
Gereç ve Yöntem: Ticari markadan 43 mm çapında 14 mm uzunluğunda implant ve
30o abutment verileri elde edildi. Aynı boy ve aynı çapta dış kabuk kalınlıkarı 0,15,
0,2 ve 0,25 mm, iç yapı topolojisi kare, üçgen ve hegzagonal, doluluk oranı ise %15,
%30 ve %45 olarak 7 farklı içi boşluklu yapıda implant tasarımları Solidworks
programında yapıldı. Tasarlanan implantlar ISO 14801:2016 standartlarına uygun test
düzeniğine yerleştirildi. Tasarlanan bu implantlara 200 N, 300 N kuvvet uygulanıp
ANSYS programında oluşan deformasyon miktarları, stres dağılımları ve hacimleri
model üzerinde incelendi.
Bulgular: En az deformasyona 200 N altında 0,129 mm ve 300 N altında 0,334 mm
ile Model 3' te karşılaşılmıştır. En fazla deformasyonu ise 200 N altında 0,310 mm ile
dolu modelde, 300 N altında ise 0,367 mm ile Model 1' de karşılaşılmıştır. 200 N
altında en fazla deformasyon gösteren 2. Model ise dolu model olmuştur. Bütün
modeller içerisinde 533 MPa üzerinde en düşük von Mises değerlerini Model 3 implant
göstermiştir. 200 N kuvvet uygulandığında 0,0136 mm3, 300 N kuvvet uygulandığında
ise 0,100 mm3 alan 533 MPa değerinin üzerine çıkmıştır. Dolu implant modelinde 200
N kuvvet uygulandığında 0,0886 mm3, 300 N kuvvet uygulandığında 0,1152 mm3 alan 533 MPa üzerine çıkmıştır.
Sonuçlar: Topoloji optimasyonu kullanarak uygun tasarımda üretilen implantların
daha az deformasyona ve strese mağruz kalabileceği sonucu çıkmaktadır.
Anahtar Sözcükler: Dental implant, eklemeli üretim, topoloji optimizasyonu, sonlu
elemanlar analizi

Abstract:
Aim: The aim of this study is to examine the effectiveness of the designed implants
in reducing deformations and stress areas using the finite element stress analysis
method and to evaluate their effect on the long-term success of the implants.
Materials and Methods: 43 mm diameter, 14 mm long implant and 30o abutment
data were obtained from the trademark. 7 different implant designs of the same
length and diameter with outer shell thicknesses of 0.15, 0.2 and 0.25 mm, internal
structure topology of square, triangular and hexagonal, and occupancy rate of 15%,
30% and 45% were made in the Solidworks program.The designed implants were
placed in a test setup in accordance with ISO 14801:2016 standards. 200 N and 300
N force was applied to these designed implants, and the resulting deformation
amounts, stress distributions and volumes were examined on the model in the
ANSYS program.
Results: The least deformation was encountered in Model 3 with 0.129 mm under
200 N and 0.334 mm under 300 N. The highest deformation was observed in the
solid model with 0.310 mm under 200 N, and in Model 1 with 0.367 mm under 300
N. The second model that showed the most deformation under 200 N was the solid
model.Among all models, Model 3 implant showed the lowest von Mises values
above 533 MPa. When 200 N force was applied, the area of 0.0136 mm3 and when
300 N force was applied, the area of 0.100 mm3 exceeded 533 MPa. In the solid
implant model, when 200 N force was applied, the area of 0.0886 mm3, and when
300 N force was applied, the area of 0.1152 mm3 exceeded 533 MPa.
Results: It is concluded that implants produced with appropriate design using
topology optimization can be subjected to less deformation and stress.
Keywords: Dental implant, additive manufacturing, topology optimization, finite
element analysis