Efeito da concentração de tensão em compósitos sob flexão em quatro pontos para a confecção de infraestruturas de próteses fixas odontológicas sobre implantes / Effect of stress concentration in composites under four points bending test for the manufacture of infrastructures for fixed dental prostheses on implants

RESUMO

Com advento dos implantes osseointegráveis gerou se a possibilidade de pacientes edêntulos adquirirem próteses fixas. Para tanto são necessários procedimentos de conexão destes implantes à prótese fixa implantossuportada, como furos e entalhes, além de materiais que confiram maior rigidez ao sistema. Dentre os materiais mais usados como infraestrutura destas próteses estão as ligas metálicas como o cobalto-cromo (Co-Cr) fundido, o titânio (Ti) e compósitos. Os compósitos poliméricos reforçados por fibras de carbono (CPRFC) vêm ganhando destaque, porém interrupções nas fibras como furos podem gerar redução das suas propriedades mecânicas. Atualmente, com o desenvolvimento de novas propostas de tratamento de maxila e mandíbula edêntulas, como o tratamento All on Four®, existe a sobre extensão das próteses, gerando cantiléveres mais longos causando maiores tensões sobre o sistema protético, quando perfuradas para a adaptação de munhões. O objetivo deste trabalho é analisar o efeito da concentração de tensão nos CPRFC submetidos a cargas de flexão, com furo.. Para isso, foram confeccionados dois laminados compósitos em fibra de carbono. Um CPRFC foi produzido com matriz termoplástica de poli(sulfeto de fenileno) PPS, processado por Moldagem de Compressão a Quente, e outro da com matriz termorrígida de epóxi, processado via Moldagem por Transferência de Resina (RTM). Após a produção tanto o laminado termoplástico (TP) quanto o termorrígido (TR) foram perfurados e ensaiados em flexão de quatro pontos. O laminado carbono/PPS foi testado com furo de 4 mm, 5 mm e 6 mm. O carbono/epóxi foi testado com furo de 4 mm e 6 mm. Realizou-se então o ensaio de flexão em quatro pontos para determinação da resistência e módulo em flexão. Foi também realizada análise de fratura em flexão. Como resultados houve uma maior resistência e módulo de elasticidade para os laminados TR em todos os grupos comparados aos TP. A presença de furos nas dimensões estudadas não apresentou diferenças significativas no módulo de elasticidade, porém houve diferenças entre a força máxima de ruptura nos compósitos com furo. Portanto, o uso de CPRFC, apesar de que suas propriedades mecânicas em flexão serem menores que ligas metálicas, estes podem ser usados em infraestruturas protéticas devido ao seu alto módulo de elasticidade(AU)

ABSTRACT

With the advent of osseointegrated implants, the possibility of edentulous patients to acquire fixed prostheses was created. Therefore, procedures are required to connect these implants to the implant-supported fixed prosthesis, such as holes and notches, in addition to materials that provide greater stiffness to the system. Among the materials most used as infrastructure for these prostheses are metallic alloys such as molten cobalt-chromium (Co-Cr), titanium (Ti) and composites. Polymeric composites reinforced by carbon fibers (CPRFC) have been gaining prominence, however interruptions in fibers such as holes can reduce their mechanical properties. Currently, with the development of new proposals for the treatment of edentulous maxilla and mandible, such as the All on Four® treatment, there is an over extension of the prostheses, generating longer cantilevers, causing greater stress on the prosthetic system. The objective of this work is to carry out the analysis of the stress concentration in the CPRFC subjected to bending loads with hole. One of the possibilities of using CPRFC is the acquisition of pre-molded arc-shaped bars, to be drilled for the adaptation of trunnions, which serves as an infrastructure in Bränemark protocols, to be later screwed to the implants. Two carbon fiber composite laminates were manufactured. One CPRFC was produced with the association of thermoplastic matrix of poly (phenylene sulphide) PPS, processed by Hot Compression Molding, and another of the association of carbon fibers with epoxy matrix, processed via Resin Transfer Molding (RTM). After production, both the thermoplastic (TP) and the thermo-rigid (TR) laminates were cut and drilled. The TP laminate was tested without hole, with 4 mm hole, with 5 mm hole and with 6 mm hole. The TR material were divided into three groups, without hole, with a 4 mm hole and with a 6 mm hole. The four-point bending test was then performed to determine the strength and stiffness of laminates. A fracture analysis of delamination was also performed. As a result, there was a greater resistance and modulus of elasticity for the TR laminates in all groups compared to TP. The presence of holes in the studied dimensions did not present significant differences in the modulus of elasticity, however there were differences between the maximum breaking force in composites with a hole. Therefore, the use of CPRFC even though its mechanical properties in bending are less than metallic alloys, these can be used in prosthetic infrastructures due to their high modulus of elasticity(AU)