Устройство универсальное для изучения прочностных характеристик различных конструкций несъемных зубных протезов
UNIVERSAL DEVICE FOR STUDYING STRENGTH CHARACTERISTICS OF VARIOUS STRUCTURES OF FIXED DENTURES

Изобретение относится к медицине, а именно к ортопедической стоматологии, и предназначено для изучения прочностных характеристик различных конструкций несъемных зубных протезов.
Известна кювета для компрессионного прессования зубных протезов, содержащая две половины, отличающаяся тем, что в нее введена съемная дистанционная прокладка, а половина кюветы снабжена дистанционными выступами, равными по высоте толщине дистанционной прокладки (Патент РФ на изобретение №2111724 от 27.05.1998).
Из уровня техники известно устройство для проведения механических испытаний зубных протезов состоит из несущей плиты, на которой смонтирован шаговый двигатель и приспособление для фиксации протеза. Взаимодействие шагового двигателя с приспособлением для фиксации протеза происходит через нить, связанную с шаговым двигателем, пружиной, весовым модулем, на корпусе которого имеется жидкокристаллический индикатор для контроля измеряемого значения силы, и крючком-зацепом. Измерение приложенной к протезу нагрузки осуществляется с помощью весового модуля, а также имеется часовой индикатор, используемый для измерения деформации протеза, определяемой по отклонению стрелки на циферблате устройства. Управление включения и выключения устройства производится с помощью персонального компьютера и специализированного программного обеспечения. Изобретение позволяет обеспечить мониторинг и регистрацию допустимых прочностных характеристик как самих зубных протезов, так и зубных протезов, фиксированных к твердым тканям зуба, приложение задаваемой статической или динамической нагрузки зубного протеза (Патент РФ на изобретение №2556964 от 20.07.2015).
Из уровня техники известно устройство для изготовлений идентичных экспериментальных конструкций временных несъемных зубных протезов, состоящее из двух сопоставляемых объемных блоков прямоугольной формы и штампа, отличающееся тем, что объемные блоки выполнены из легкоплавкого металла и на внутренней поверхности каждого имеется рельеф, соответствующий негативному отображению конструкции несъемного зубного протеза в продольном сечении, и пропилы треугольной формы, отходящие от окклюзионных поверхностей негативного отображения каждой искусственной коронки, переходящие на торцевую поверхность объемных блоков, а также на внутренних поверхностях объемных блоков имеются ретенционные направляющие в виде шипиков треугольной формы на одном и углублений, соответствующих форме треугольников, на другом, при этом каждая из торцевых поверхностей блоков, проецируемая к поверхности опорных зубов, имеет рельеф, соответствующий позитивному отображению культей препарированных зубов, штамп выполнен из легкоплавкого металла и имеет рельеф, соответствующий позитивному отображению культей препарированных зубов и протезного ложа, то есть альвеолы кости, ограниченной препарированными зубами (Патент РФ на изобретение №2529393 от 27.09.2014).
Задачей изобретения является обеспечение проведения унифицированных исследований по определению прочностных характеристик несъемных зубных протезов.
Техническим результатом является изготовление высокоточной универсальной оснастки, позволяющей выполнять исследования по изучению прочностных характеристик различных по протяженности конструкций несъемных зубных протезов в силовых машинах.
Технический результат изобретения достигается за счет того, что, устройство универсальное для изучения прочностных характеристик различных конструкций несъемных зубных протезов изготовленное из нержавеющей стали аддитивным методом лазерного спекания состоит из монолитного основания и съемных искусственных аналогов зубов, основание представлено в виде параллелепипеда монолитно соединенным с прямоугольной платформой каскадного типа имеющей наружные размеры 80,00×55,00 мм × 4,50 мм, при этом параллелепипед имеет размеры 55,00×20,00×15,5 мм, на наружной горизонтальной поверхности параллелепипеда строго по центру расположены равностоящие друг от друга на расстоянии 2 мм пять углублений конусовидной формы с плоским основанием являющиеся негативным отображением аналогов корней искусственных зубов - трех моляров и двух премоляров, на платформе, с двумя противоположно расположенными симметричными участками, имеющими скругленные прорези диаметром 6,00 мм и продольным размером 10,00 мм для фиксации оснастки в испытательном силовом аппарате с помощью винта диаметром 5,00 мм, на расстоянии 20,00 мм от краев, платформа редуцирована на 1,50 мм по высоте, а для уменьшения расхода материала на этапе производства, с каждой стороны от параллелепипеда сформированы перфорационные отверстия в 5 рядов диаметром 3,0 мм, расположенные в шахматном порядке на расстоянии друг от друга в 3,00 мм и расстоянием между рядами в 2,00 мм, а съемные искусственные аналоги зубов представлены тремя видами конструкций, первая из которых идентична зубу с интактной сохраненной (интактной) коронкой, вторая идентична зубу препарированному под искусственную коронку для последующей фиксации на них испытуемых несъемных зубных протезов, третья конструкция аналогична корню зуба с разрушением коронки на уровне десны, при этом все конструкции аналогов зубов имеют одинаковые основания по форме соответствующие форме углублений на наружной горизонтальной поверхности параллелепипеда и размером меньше на 50 мкм по всему периметру объема углублений.

Моделирование оснастки, имитирующей фрагмент зубного ряда производилось в CAD программном обеспечении Autodesk Tinkercad™ по заранее изготовленному чертежу, размеры оснастки определены в соответствии с техническими характеристиками испытательного аппарата Instron 5982 Series Universal Testing Systems, для которого она предназначается, а также размерами составных частей имитирующих зубы (аналогов).
Оснастка представляет из себя монолитную металлическую конструкцию, условно состоящую из двух частей - площадки и части для расположения аналогов: площадка имеет прямоугольную форму (80,00×55,00 мм × 4,50 мм), на стороне ширины произведены прорези с закруглением (10,00×6,00 мм) для фиксации оснастки в испытательном аппарате с помощью винта диаметром (5,00 мм) и прижимной пластины, в соответствии с размерами которой площадка на расстоянии 20,00 мм от краев редуцирована по высоте на 1,50 мм по всей ширине оснастки, для уменьшения расхода материала на этапе производства оснастки.

В процессе моделирования с каждой стороны площадки в 5 рядов сформированы перфорационные отверстия диаметром 3,00 мм, расположенные в шахматном порядке, с расстоянием между ними в 3,00 мм и расстоянием между рядами составляющим 2,00 мм. Часть оснастки, удерживающая аналоги зубов, центрирована на площадке и расположена параллельно ширине площадки (55,00×20,00×15,50 мм), в ней расположены с промежутками в 2,00 мм и центрированы по одной прямой относительно друг друга и относительно длины и ширины самой оснастки пять углублений (лунок) (2 лунки для аналогов, имитирующих премоляры, 3 лунки для аналогов, имитирующих моляры), являющиеся негативным (обратным) отображением корневых частей увеличенных на 50 мкм в 3-х перпендикулярных друг другу направлениях аналогов зубов, что сделано для нивелирования погрешности заявленной производителем в технических характеристиках аддитивного принтера (3D Systems Corporation ProX DMP 320). Также для лунок смоделированы и изготовлены заглушки по форме, повторяющей входное отверстие лунки высотой в 2,00 мм и редукцией - 100 мкм, для их извлечения в каждой заглушке смоделировано отверстие 1,50×2,00 мм высота удерживающей части определена исходя из размеров самих аналогов зубов, а именно расстояние от основания аналога зуба до края уступа, с отступом от последнего на 1,00 мм. 3D модели аналогов зубов получены путем 3D сканирования предварительно отпрепарированных в параллелометре искусственных зубов (KaVo Dental GmbH Study Teeth) (премоляра и моляра) под полную искусственную коронку, в дальнейшем, корневая часть 3D моделей зубов была откорректирована в CAD-программе: задан угол и равномерность конусности, увеличена толщина аналога, сопоставлены ось культи и ось корневой части (аналога) зуба, задана высота аналогов за счет редукции корневой части зуба (20,00 мм), таким образом были получены трехмерные модели аналогов, которые использовались для аддитивной печати идентичных имитирующих премоляр и моляр аналогов, также копия данных трехмерных моделей аналогов зубов использовалась для формирования ответных частей в оснастке по вышеописанной методике, все модели были сохранены в формате *.stl и изготовлены на аддитивном принтере 3D Systems Corporation ProX DMP 320 из нержавеющей стали 3D Systems LaserForm 17-4 РН (А), с последующей постобработкой, заключающейся в шлифовании.
Устройство для изучения прочностных характеристик несъемных зубных протезов поясняется чертежом, где на фиг. 1:
1. Основание устройства
2. Платформа основания
3. Углубления конусовидной формы на наружной горизонтальной поверхности параллелепипеда
4. Скругленные прорези для фиксации оснастки
5. Редуцированная часть платформы
6. Перфорационные отверстия платформы
7. Аналог зуба с интактной сохраненной коронкой
8. Аналог зуба с препарированной коронкой
9. Аналог корня зуба с разрушенной коронкой на уровне десны
10. Несъемный зубной протез
Устройство для изучения прочностных характеристик несъемных зубных протезов изготавливается следующим образом:
1. Препарирование искусственных зубов в параллелометре (например: KaVo Dental GmbH Study Teeth);
2. Сканирование отпрепарированных зубов и получение 3D модели в формате *.stl

3. Моделирование корневой части 3D модели зубов (например: Autodesk Tinkercad™)
4. Изготовление чертежа оснастки, учитывающего технические особенности экспериментального аппарата);
5. Моделирование основы оснастки путем соединения различных геометрических фигур согласно чертежам
6. Моделирование лунок в оснастке путем вырезания формы смоделированных аналогов зубов, увеличенных на размер погрешности аддитивного принтера (например: 3D Systems Corporation ProX DMP 320);
7. Моделирование заглушек для оснастки по форме входного отверстия оснастки и моделирование в них отверстия для извлечения.
8. Сохранение и экспорт файлов в формате *.stl на САМ-модуль (например: 3D Systems Corporation ProX DMP 320);
9. Аддитивная печать 3D-моделей из нержавеющей стали методом лазерного спекания.
10. Постобработка - удаление поддержек печати, шлифование, полирование.