Characterization of residual stresses in veneering ceramics for prostheses with zirconia framework

ABSTRACT

Abstract The aim of this study was to evaluate the influence of the coefficient of thermal expansion (CTE or α) and glass transition temperature (Tg) of three veneering ceramics used with zirconia frameworks of full-arch fixed prostheses. The generation of residual stresses and linear contraction after the simulation of the cooling process and mechanical loading were measured. The analysis was based on the finite element method in three-dimensional model of a maxillary full-arch fixed prosthesis with zirconia framework (e.max ZirCAD) and veneer by felsdpathic ceramics (GEC - IPS e.max Ceram, GVM - Vita VM9 and GLC - Lava Ceram). The linear contraction simulation was performed by cooling the structures from the Tg of each veneer ceramic at room temperature (25°C). A loading of 100 N on the occlusal region of the first molar was performed. The magnitude of the maximum principal stress (smax) and linear contraction were evaluated. The levels of CTE mismatch between veneering ceramics and framework showed no relevant influence on smax and linear contraction. The Tg values of the veneer ceramic showed to be directly proportional to amount of smax and linear contraction. The GEC presented the highest values of smax and linear contraction. The GVM and GLC did not present significant differences between them. In conclusion, GVM was similar to GLC, while GEC presented differences in relation to other veneer ceramics in terms of residual stress and linear contraction.

RESUMO

Resumo O objetivo neste estudo foi avaliar a influência do coeficiente de expansão térmica (CET) e da temperatura de transição vítrea (Tg) de três cerâmicas feldspáticas utilizadas para o recobrimento da infraestrutura de zircônia em prótese total fixa. A tensão residual e contração linear após a simulação do processo de esfriamento e carga oclusal foram mensuradas. A análise foi efetuada pelo método por elementos finitos num modelo tridimensional de uma prótese total maxilar com infraestrutura em zircônia (e.max ZirCAD) recoberta por três cerâmicas felsdpáticas (GEC - IPS e.max Ceram, GVM - Vita VM9 ou GLC - Lava Ceram). A simulação da contração linear foi realizada pelo esfriamento da estrutura a partir da Tg de cada cerâmica de cobertura até a temperatura ambiente (25 °C). Em seguida, um carregamento de 100 N foi realizado na região oclusal de primeiro molar. A magnitude da tensão máxima principal (smax) e contração linear foram avaliadas. Os níveis de diferença de CTE entre cerâmica de cobertura e infraestrutura não apresentaram influência significante na smax e na contração linear. Os valores da Tg da cerâmica de cobertura foram diretamente proporcionais à quantidade de smax e contração linear. O grupo GEC apresentou os maiores valores de smax e contração linear, enquanto os grupos GVM e GLC com menores valores não apresentaram diferenças significantes entre si. Em conclusão, o grupo GVM foi similar ao GLC, enquanto o grupo GEC apresentou diferenças em relação a outras cerâmicas de cobertura quanto à tensão residual e contração linear.