Thermal expansion and corrosion resistance of cobalt-chromium alloys fabricated by contemporary manufacturing processes: an in vitro study / Expansión térmica y resistencia a la corrosión de aleaciones de cobalto-cromo fabricadas mediante procesos de abricación contemporáneos: un estudio in vitro

In Purpose: The fabrication technique can influence the mechanical properties of Cobalt-Chromium (Co-Cr) dental alloys. Hence, the present study aims to determine the corrosion resistance and thermal expansion of alloys manufactured using three contemporary techniques. Material and Methods: A total of nine specimens of Co-Cr alloy were prepared according to ISO 22674 by each one of the three manufacturing processes (three in each process); conventional casting, direct metal laser sintering (DMLS) and milling (MIL). All these specimens were tested for coefficient of thermal expansion and corrosion resistance. The data was tabulated and analyzed statistically. Results: The difference in the thermal expansion of alloys fabricated using three techniques was non-significant at almost all the temperatures from 50 ºC to 950 ºC (p>0.05), except 450 ºC and 600 °C. The polarization resistance of specimens manufactured using the conventional method was more compared to DMLS and MIL at pH 5 (Conventional>MIL>DMLS) (p<0.001). Conclusion: The thermal expansion behavior of alloys manufactured using the three selected techniques were similar, whereas, at acidic pH, the corrosion resistance of conventional and MIL were better than the DMLS.

Antecedentes: La técnica de fabricación puede influir en las propiedades mecánicas de las aleaciones dentales de cobalto-cromo (Co-Cr). Por lo tanto, el presente estudio tiene como objetivo determinar la resistencia a la corrosión y la expansión térmica de aleaciones fabricadas con tres técnicas contemporáneas. Material y Métodos: Se prepararon un total de nueve probetas de aleación de Co-Cr según ISO 22674 por cada uno de los tres procesos de fabricación (tres en cada proceso); fundición convencional, sinterización directa de metal por láser (DMLS) y fresado (MIL). Todos estos especímenes fueron probados para determinar el coeficiente de expansión térmica y la resistencia a la corrosión. Los datos fueron tabulados y analizados estadísticamente. Resultados: La diferencia en la dilatación térmica de las aleaciones fabricadas con las tres técnicas no fue significativa en casi todas las temperaturas desde 50ºC hasta 950ºC (p>0,05), excepto 450ºC y 600ºC. La resistencia a la polarización de las muestras fabricadas con el método convencional fue mayor en comparación con DMLS y MIL a pH 5 (Convencional>MIL>DMLS) (p<0, 0 01). Conclusión: El comportamiento de expansión térmica de las aleaciones fabricadas con las tres técnicas seleccionadas fue similar, mientras que, a pH ácido, la resistencia a la corrosión de la convencional y la MIL fue mejor que la de la DMLS.

Effect of Titanium Hardness on the Integrity and Stress Concentration of External Hexagon Dental Implants

ABSTRACT: The aim of this study was to evaluate the influence of overtorque on integrity, strength and stress on external hexagonal implants (EH), with two different grades (N=10): conventional (C), grade 4; and modified (M), grade 4 with thermal treatment. The dimensions of EH were 3.75 x 13 mm; the specimens were fixed and submitted to SEM analysis and image acquisition. The abutment was then retained with 70 N/cm, re-analyzed by SEM, and a second image was obtained. The images were analyzed by Image J software (1.44o- NIH, USA) for dimensional variations measurement on surface of the hexagonal area. The finite element method was applied with a similar compliance to calculate the resultant stress (MPa) during the torque. Results were statistically analyzed with t-student test (5 %). The dimensional accuracy of M (0.22 mm2) was statistically significant (p<0.05). Minimum principal stress and von-Mises stress of C (-19.95 MPa, -19.94 MPa), were lower than M values (-55.83 MPa, -55.96 MPa), respectively. However, the M group showed lower deformation than C group. Therefore, more rigid titanium alloy is a promising alternative to avoid plastic deformation of prosthetic connec tions even concentrating higher stress magnitude on its structure.

RESUMEN: El objetivo de este estudio fue evaluar la influencia del sobrepar en la integridad, la fuerza y la tensión en los implantes hexagonales externos (EH), con dos grados diferentes (N = 10): convencional (C), grado 4; y modificado (M), grado 4 con tratamiento térmico. Las dimensiones de EH eran 3,75 de diámetro x 13 mm de longitud; las muestras se fijaron y se sometieron a análisis SEM y adquisición de imágenes. A continuación, el pilar se retuvo con 70 N / cm, se volvió a analizar por SEM y se obtuvo una segunda imagen. Las imágenes se analizaron con el software Image J (1.44o-NIH, EE. UU.) Para medir las variaciones dimensionales en la superficie superior del área hexagonal, que fue causada por un par excesivo. El método de los elementos finitos se aplicó con un cumplimiento similar para calcular la tensión resultante (MPa) durante el par. Los resultados se analizaron estadísticamente con la prueba t-student (5 %). La precisión dimensional de M (0,22 mm2) fue estadísticamente significativa (p <0,05). La tensión principal mínima y la tensión de von-Mises de C (-19,95 MPa, -19,94 MPa), fueron inferiores a los valores de M (-55,83 MPa, -55,96 MPa), respectivamente. Sin embargo, el hexágono del grupo M mostró menor deformación que el grupo C. Por lo tanto, la aleación de titanio más rígida es una alternativa prometedora para evitar la deformación plástica de las conexiones protésicas incluso concentrando una mayor magnitud de tensión en su estructura.

Metal Alloys in Dentistry: An Outdated Material or Required for Oral Rehabilitation?

ABSTRACT: The present study aims to describe through a literature review, the main types of noble and non-noble alloys in dentistry looking to identify the adhesion mechanisms, compositions and mechanical properties, and its applicability as a rehabilitation resource nowadays. A bibliographic search was conducted in the main health databases PUBMED (www.pubmed.gov) and Scholar Google (www.scholar.google.com.br), in which studies published from 1971 to 2021 were collected. Laboratory studies, case reports, systematic and literature reviews, which were developed in living individuals. Articles that did not deal with metal alloys and its use in dentistry were excluded. Through the review, it was possible to ver ify that all works presented the metal alloys and their main properties, indicating that they are divided into three main types: hi gh noble alloys, noble alloys and base metal alloys differing in their levels of constituent noble metals. Several alloys and meta ls are available for the dental market each presenting advantages and disadvantages, mainly based on its specific composition.Continuous research and development are resulting in the production of new technologies and products, giving dental surgeons even more options in the design and manufacture of restorations using metal alloys and understanding that these resources will still be viable alternatives in oral rehabilitations. However, further studies on metal alloys are needed to better understand this subject.

RESUMEN: El presente trabajo tuvo como objetivo describir a través de una revisión de la literatura, los principales tipos de aleaciones nobles y no nobles utilizados en odontología buscando identificar los mecanismos de adhesión, composiciones y propiedades mecánicas, así como reflejar su aplicabilidad como recurso rehabilitador en la actualidad. Realizamos una búsqueda bibliográfica em las principales bases de datos de salud PUBMED (www.pubmed.gov) y Scholar Google (www.scholar.google.com.br), en la que se recopilaron estudios publicados desde 1971 hasta 2021. Estudios de laboratorio, informes de casos, revisiones sistemáticas y bibliográficas, que se desarrollaron en individuos vivos. Sin embargo, se excluyeron los artículos que no trataban sobre aleaciones metálicas y su uso en odontología. Se pudo observar que todos los trabajos presentaban las aleaciones metálicas y sus principales propiedades indicando que se estas dividen en tres tipos principales: aleaciones altamente nobles, aleaciones nobles y aleaciones de metales base que difierenen sus niveles de metales nobles constituyentes. Hay varias aleaciones y metales disponibles para el mercado dental, cada uno presenta ventajas y desventajas, principalmente en función de su composición específica. La investigación y el desarrollo continuo están dando como resultado la producción de nuevas tecnologías y productos, brindando a los cirujanos dentistas aún más opciones en el diseño y fabricación de las restauraciones, utilizando aleaciones metálicas y, permite concluir que estos recursos seguirán siendo alternativas viables en los tratamientos de rehabilitación. Sin embargo, se necesitan más estudios sobre el tema abordado en el trabajo, para una comprensión más profunda del tema.

Resistencia friccional entre brackets cerámicos y brackets de autoligado usando un análisis de elementos finitos / Frictional resistance between conventional ceramic brackets and self-ligating ceramic brackets using a finite element analysis / Resistência ao atrito entre braquetes cerâmicos e braçadeiras autoligáveis usando análise de elementos finitos

Resumen Introducción y objetivo: La fricción en la ortodoncia se produce por contacto directo entre el bracket, el alambre y la ligadura. La fricción reduce la eficiencia en los tratamientos de ortodoncia. Esta investigación comparó la resistencia a la fricción entre los brackets cerámicos convencionales y los brackets cerámicos de autoligado pasivos utilizando un método de elementos finitos (MEF). Materiales y métodos: Se realizó un total de 810 deslizamientos, combinando brackets cerámicos convencionales y autoligados, y alambres de ortodoncia de acero inoxidable, níquel-titanio y de la aleación β-titanio de 0.016 pulgadas, 0.017x0.025 pulgadas y 0.019 x0.025 pulgadas. La media máxima de resistencia a la fricción estática (MRF) se comparó entre las diferentes combinaciones de brackets, alambre, ligadura y angulación del bracket de 0 °, 7 ° y 13 °. Resultados: Las variables con el comportamiento de fricción más alto fueron 13 °, aleación β titanio, 0.017x0.025 pulgadas, y brackets cerámicos convencionales con ligaduras elásticas. Conclusión: MEF es una alternativa adecuada para la predicción de la MRF en varias combinaciones de brackets, alambres, ligaduras y angulaciones. El método permitió definir una menor resistencia a la fricción para los brackets de autoligado, así como una relación directa entre el aumento del ángulo y el área de contacto entre el bracket y el alambre, con valores más altos de resistencia al deslizamiento. Se estableció que un alambre de mayor calibre no implica un área de mayor contacto con el bracket.

Abstract Introduction and objective: Friction in orthodontics is produced by direct contact between the bracket, the wire, and the ligature. Friction reduces efficiency in orthodontic treatments. This research aims to compare the frictional resistance between conventional ceramic brackets and passive self-ligating ceramic brackets using a finite element method (FEM). Materials and methods: A total of 810 slidings were performed, combining conventional and self-ligating ceramic brackets, and stainless steel, nickel-titanium, and b-titanium alloy orthodontic wires of 0.016inch, 0.017x0.025inch, and 0.019x0.025inch. The maximum static frictional resistance (MSFR) mean was compared between the different brackets, wire, ligature, and bracket angulation combinations of 0°, 7°, and 13°. Results: The variables with the highest frictional behavior were 13°, b-titanium alloy, 0.017x0.025inch, and conventional ceramic brackets with an elastic ligatures. Conclusion: FEM is an adequate alternative for the prediction of MSRF in a various brackets, wire, ligating, and angulation combinations. The method allowed defining lower frictional resistance for self-ligating brackets, as well as a direct relationship between the increase in the angle and contact area between bracket and wire, with higher values of sliding resistance. It was established that a larger wire size does not imply a higher area of contact with the bracket.

Resumo Introdução e objetivo: O atrito na ortodontia é produzido pelo contato direto entre braquetes, fios e ligaduras. O atrito reduz a eficiência em tratamentos ortodônticos. Esta pesquisa tem como objetivo comparar a resistência ao atrito entre braquetes cerâmicos convencionais e braquetes cerâmicos autoligáveis paacero inoxidableivos usando um método de elementos finitos (MEF). Materiais e métodos: Foram realizados 810 deslizamentos de terra, combinando braquetes de cerâmica convencionais e autoligáveis e fios ortodônticos de aço inoxidável, liga de níquel-titânio e β-titânio em 0,016 polegadas, 0,017 x 0,025 polegadas e 0,019 0,025 polegadas. A máxima resistência média ao atrito estático (MRF) foi comparada entre as diferentes combinações de braquetes, fios, ligaduras e angulações de braquetes de 0 °, 7 ° e 13 °. Resultados: As variáveis com maior comportamento de atrito foram 13 °, liga β-titânio, 0,017x0,025 polegadas e braquetes cerâmicos convencionales com ligadura elástica. Conclusão: MEF é uma alternativa adequada para previsão de MRF em várias combinações de braquetes, fios, ligaduras e angulações. O método permitiu definir uma menor resistência ao atrito para braquetes autoligáveis, bem como uma relação direta entre o aumento do ângulo e a área de contato entre os braquetes e o fio, com maiores valores de resistência ao escorregamento. Foi estabelecido que um tamanho de cabo maior não implica uma área de contato mais alta com o suporte.