Denture base polymers for analog and digital manufacturing: comparative study of the flexural strength, elastic modulus, and compressive strength of their mechanical properties / Polímeros para fabricación análoga y digital de bases de dentadura: un estudio comparativo de la resistencia flexional, módulo elástico y resistencia a la compresión de sus propiedades mecánicas

ABSTRACT

ABSTRACT Introduction: the emerging manufacture technologies for dental restorations have brought new materials with them, such as 3D-printing resins and CAD/CAM discs for the manufacturing of denture bases. Currently, there is no rigorous mechanical characterization for these materials in the literature, apart from the ones reported in technical datasheets. Method: samples for mechanical characterization were manufactured with a conventional heat cure acrylic, a CAD/CAM polymethyl methacrylate (PMMA) disc and two 3D-printing resins. The samples were tested in a universal testing machine, according to ISO 20795-1 for flexural strength and elastic modulus. Compression strength was also determined under dry conditions. The average value of each property was calculated (n = 5). One-way ANOVA and Tukey's multiple comparisons tests were used. Results: mean flexural strengths ranged from 78.35±2.99 to 87.48±4.47MPa, elastic moduli were between 2125.43±57.05 and 2277.72±58.46MPa, and compression strengths values ranged from 85.03±2.14 to 119.15±2.87MPa. Statistical analyses showed significant differences for flexural and compression strengths but did not show any difference for elastic moduli. Conclusions: all the tested materials met the minimum required specification for mechanical properties given by ISO 20795-1. From a mechanical point of view, the new materials for digital technologies, i.e., CAD/CAM disc and 3D-printing resins, are suitable for denture-base applications.

RESUMEN

RESUMEN Introducción: con la aparición de nuevas tecnologías de manufactura han surgido nuevos materiales, como resinas de impresión 3D y discos CAD/CAM, todos empleados para fabricación de bases de dentadura. Actualmente no se cuenta con caracterizaciones mecánicas rigurosas para estos materiales, salvo lo expresado en fichas técnicas. Método: se fabricaron muestras para caracterización de propiedades mecánicas con un acrílico termopolimerizable convencional, un disco CAD/CAM de polimetilmetacrilato (PMMA) y dos resinas de impresión 3D. Se fallaron las probetas en una máquina universal de ensayos, según lo exigido por la norma ISO 20795-1 para el caso de la resistencia y módulo de flexión. La resistencia a la compresión también fue determinada. Se calculó el valor promedio de cada propiedad (n = 5). Se realizó un análisis de varianza de una vía y un análisis de Tukey para comparaciones múltiples. Resultados: los valores de resistencia a la flexión oscilaron entre 78.35±2.99 y 87.48±4.47MPa; el módulo de flexión estuvo en un rango entre 2125.43±57.05 y 2277.72±58.46MPa. La resistencia a la compresión fluctuó entre 85.03±2.14 y 119.15±2.87MPa. Los análisis estadísticos indicaron diferencias significativas para las resistencias a la flexión y compresión, pero no evidenciaron diferencias para el módulo de flexión. Conclusiones: todos los materiales evaluados cumplieron con la especificación mínima de propiedades mecánicas, dada por la ISO 20795-1. Desde el punto de vista mecánico, los nuevos materiales para las tecnologías digitales, discos CAD/CAM y resinas de impresión 3D, son aptos para su aplicación en manufactura de bases de dentadura.