Investigação experimental e por elementos finitos para a determinação comparativa de tenacidade à fratura e espessura de camada mínima em bimateriais odontológicos (cerâmica odontológica e NiCr, Al2O3 e ZrO2)

Abstract

O objetivo deste estudo é avaliar comparativamente a tenacidade à fratura das interfaces NiCr/cerâmica de recobrimento, alumina/cerâmica odontológica de recobrimento e zircônia/cerâmica de recobrimento, investigando a propagação de uma trinca interfacial sob uma ampla gama de misturas de modo de fratura. O efeito das propriedades mecânicas de cada material isolado e da interface, na iniciação da trinca e o caminho da trinca, também são estudados. O método dos elementos finitos (MEF) foi utilizado para calibrar a produção das amostras experimentais, permitindo obter as dimensões e quantidades mínimas de material necessárias para caracterizar corretamente o evento da fratura. Os espécimes foram testados até a falha usando uma máquina de ensaio de flexão de três pontos. Os parâmetros de fratura da interface foram obtidos usando o MEF. Para todos os espécimes, as trincas propagaram-se na cerâmica de recobrimento. Os resultados sugerem que, nas estruturas de bimaterais NiCr/cerâmica de recobrimento, alumina/cerâmica de recobrimento e zircônia/cerâmica de recobrimento, a cerâmica de recobrimento é mais frágil do que a interface, o que explicaria a constatação clínica de que a taxa de lascamento da cerâmica é maior do que a taxa de delaminação da interface. Consequentemente, um material cerâmico com uma maior resistência à fratura é necessário para diminuir a taxa de falha de restaurações de cerâmica.

The objective of this study is to comparatively evaluate the fracture toughness of NiCr/veneering ceramic, alumina/veneering ceramic and zirconia/veneering ceramic interfaces by investigating the propagation of an interfacial crack under a wide range of mixed mode. The effect of the mechanical properties of the base materials and the interface, on the crack initiation and crack path, will also be studied. The finite element method (FEM) was used to calibrate the production of the experimental specimens, allowing to obtain the minimum dimensions and amounts of material needed to correctly characterize the fracture event. The specimens were tested to failure using a three-point bending test machine. Interface fracture parameters were obtained using the FEM. For all specimens, the cracks propagated in the veneering ceramic. The results suggest that, in the structures of bimaterial NiCr/veneer ceramic, alumina/veneer ceramic and zirconia/veneer ceramic, the veneer ceramic is brittle than the interface, which would explain the finding clinical evidence that the ceramic chipping rate is greater than the interface delamination rate. Consequently, a ceramic material with a higher fracture strength is needed to decrease the failure rate of ceramic restorations.