Üç boyutlu yazıcılar ile üretilen plakların mekonofiziksel özelliklerinin dinamik sonlu elemanlar analizi ile değerlendirilmesi
Evaluation of meconophysical properties of plates produced with three-dimensional printers by dynamic finite element analysis
Yazar: MELİS BÜŞRA ŞAHİN
Danışman: PROF. DR. SERKAN GÖRGÜLÜ ; DOÇ. DR. GÖKHAN SERHAT DURAN
Sağlık Bilimleri Üniversitesi / Gülhane Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Ortodonti Ana Bilim Dalı / Ortodonti Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Diş Hekimliği = Dentistry

Özet:
Bu çalışma, ısıyla şekillendirilen PET-G ve doğrudan 3D yazıcılarla üretilen TC-85 reçineleri kullanılarak yapılan indirekt ve direkt aligner'ların mekanik ve termal özelliklerini incelemektedir. LS DYNA ve ANSYS WORKBENCH sonlu elemanlar analiz programları aracılığıyla yapılan detaylı simülasyonlar, bu malzemelerin ortodontik diş tedavilerindeki etkinliklerini ve dayanıklılıklarını ortaya koymuştur. Analiz sonuçlarına göre, TC-85 malzemesi, sıcaklık değişikliklerine bağlı olarak meydana gelen şekil hafızası özelliği sayesinde, uygulanan yüksek kuvvetler altında bile başlangıç geometrisini koruma konusunda üstün bir performans sergilemiştir. Özellikle 600 Newton'luk bir kuvvet uygulandığında ve sıcaklık 352K/78,85°C'ye çıkarıldığında, TC-85 malzemesinin deformasyonu, sıcaklık düşürüldüğünde %92,49 oranında geri kazanılmıştır. Bu durum, TC-85'in yüksek ısıl dayanıklılığa ve elastikiyete sahip olduğunu göstermektedir. Buna karşın, PET-G malzemesi daha rijit bir yapı sergileyerek, benzer koşullar altında daha az deformasyon yaşamış ve böylece yüksek kuvvetlere daha dirençli olduğu gözlemlenmiştir. Ancak, bu rijitlik, malzemenin başlangıç formunu kuvvet altında koruma kapasitesini sınırlamaktadır. PET-G'nin stres testlerinde daha yüksek gerilme değerleri elde edilmiş, bu da malzemenin yük altında daha fazla sabit kaldığını ancak daha az esnek olduğunu ortaya koymuştur. Araştırmamızda değerlendirilen her iki malzeme de belirli avantajlara sahiptir. TC-85, yüksek esnekliği ve sıcaklığa duyarlı şekil hafızası ile dişin istenilen bölgesine daha doğru kuvvet transferi sağlarken, PET-G'nin rijiditesi, özellikle yüksek mekanik stres altında daha stabil bir seçenek sunmaktadır.

Abstract:
This study investigates the mechanical and thermal properties of indirect and direct aligners fabricated using thermoformed PET-G and directly 3D-printed TC-85 resins. Detailed simulations conducted through LS DYNA and ANSYS WORKBENCH finite element analysis programs have demonstrated the efficacy and durability of these materials in orthodontic dental treatments. According to the analysis, the TC-85 material exhibited superior performance in maintaining its initial geometry under high forces due to its temperature-dependent shape memory characteristics. Specifically, when subjected to a force of 600 Newtons and a temperature increase to 352K/78.85°C, the deformation of TC-85 was remarkably recovered by 92.49% upon temperature normalization, highlighting its substantial thermal resilience and elasticity. In contrast, PET-G displayed greater rigidity, undergoing less deformation under similar conditions, thereby indicating higher resistance to mechanical stresses. However, this rigidity limits the material's ability to retain its initial form under force. Stress tests on PET-G revealed higher stress values, indicating that while the material remains more stationary under load, it is less flexible. Both materials assessed in this study possess distinct advantages: TC-85 ensures more accurate force application to desired dental regions through its high flexibility and temperature-sensitive shape memory, whereas PET-G offers stability under high mechanical stress.