dental kaplamalarda...

1

DENTAL KAPLAMALARDA GÖRÜLEN

HASARLAR

2

1-İNCELEME FAALİYETLERİ

Kırık diş Tedavisinde Kaplama uygulaması

Dental Kaplamalarda Görülen Hasarlar / İnceleme Aşaması

3

Diş kaplaması alt destek Malzemesi ve üst estetik malzeme olmak üzere 2 temel yapıdan oluşur.

a-Tüm Altın b-Tüm Seramik c-Metal Seramik

Kesilmiş bir metal seramik kaplama



4

Özellikle metal seramik kaplamalarda arayüzeyde yapıştırıcı malzeme olabilir. Bu yapıştırıcı da genelde seramik esaslı olup özellikleri Porselen malzemeye yakındır.



5

Kaplama Hazırlanış Aşamaları

1- Ağız ve diş yapısına uygun alınan silikon kalıp

2- Silikon Kalıba göre hazırlanan çene modelleri (Kaplama Yapılacak Eksik diş bölgelerini de içerir.)



6


3- Alçı Modelin Eksik Diş Bölgeleri Mum malzeme ile diğer dişlere uygun şekilde doldurulur.

Bu mum malzeme kalıp olarak kullanılır ve bu kalıba metal dökülerek alt destek metali hazırlanmış olur. Bu metal destek alt yapısı tekrar alçı modele yerleştirilir.

Not: Alt destek Metalik malzemeler Ni-Cr, Co-Cr, Altın ve Paladyum Alaşımları olabileceği gibi zirkonyum, alümina gibi seramik malzemelerden de yapılabilmektedir.



7


4- Alçı model üzerindeki metale önce yapıştırıcı opak sürülür.

5- Metal bu haliyle fırınlanarak opakmalzemenin üzerine tam olarakyapışması sağlanır. Fırınlamaişlemleri 960 C gibi çok yükseksıcaklıklarda gerçekleştirilir.



8


6-

Fırından çıkarılan Metal –opak yapı, tekrar alçı modele yerleştirilir ;



üzerine toz-sıvı karışımıyla hamur kıvamınagetirilen porselen malzeme, çene ve diğerdişlerin yapısına uygun şekilde işlenir.

Metal-Opak yapısı çeneden tekrar çıkarılırve bu haliyle tekrar fırınlanarak pişirilir.

9


7- Hazırlanan kaplama çene içinde traşlanmış olan dişlerin üzerine yapıştırılır.



10

Problem

Bu haliyle hasta ağzına uygulanan kaplama ve köprülerde zaman içinde çatlamalar, kırılmalar veya işlev bozuklukları ortaya çıkabilmektedir.

Bu ise tedavinin yenilenmesini gerektirmekte ve hastaya maddi-manevi açıdan problemler çıkarmaktadır.



11

Problemin ekonomik ve toplumsal boyutu

Sadece İzmir ilinde bile yılda ortalama 10.000 kaplama uygulaması gerçekleştirildiği düşünülürse problem ekonomik ve toplumsal açıdan oldukça önemli olduğu anlaşılacaktır.

Bunun yanı sıra kullanılan malzemelerin büyük oranda yurtdışından ithal edilmesi ve 1 sıvı-toz setinin en az 50 dolar civarında olması, ülke ekonomisi açısından oldukça önemli kayıpların doğması anlamına gelmektedir.


2-İNCELEME TOPLANTILARI (Beyin Fırtınası)

12

Problemin Tek Cümle ile Tanımlanması:

İnsan dişi kaplamalarında tedavi sonrası oluşan kırık ve çatlakların sebeplerinin araştırılması ve çözüm geliştirilmesi



13

Soru: Problemin başlıca Sebepleri neler olabilir?


1- Ağız içinde tedavi bölgesine uygulanan aşırı yüklemeler olabilir. (mesela bir fındık o bölge ile kırılmaya çalışılırsa aşırı gerilmeler ve çatlaklar oluşabilir.)

Yorum: Ancak tedavi sonrası o bölgeye aşırıyüklenmemesi gerekliliği hastaya telkinedildiğinden kırılmaların bu sebeplerdenolması çok nadir bir ihtimaldir ve incelemeninbuna göre yapılması ise çok anlamlı olmaz.

Diğer?


14

Soru: Problemin başlıca Sebepleri neler olabilir?-devam

2- Kaplamanın hazırlanma aşamasında, fırınlama sonrası,soğuma sırasında oluşan termal gerilmeler ve makroveya mikro çatlaklar problemin sebepleri olabilir. (Buçatlaklar ile tedavi sonrası ağız içinde oluşan kırık veçatlakların farklı olduğuna dikkat)

Soru: Bu ihtimal ne kadar gerçekçidir?

Cevap: Fırınlamanın 960 C gibi çok yüksek sıcaklıklarda olması, fırınlamasonrası oda ortamıyla numune sıcaklığı arasında aşırı sıcaklık farkıbulunması ve yapının, özellikleri farklı 1 den fazla malzemeden oluşması,aşırı termal gerilmelerin doğmasına sebep olabilir.

Bu ise yapıda soğuma sonunda artık gerilmelerin kalmasına ve bazıdurumlarda mikro veya makro çatlakların doğmasına yol açar. Çiğnemekuvvetlerinin ve pozitif artık gerilmelerin etkisi ile çatlakların ilerlemesi vekırılmaların oluşması söz konusu olabilir.

Çatlak oluşmamış olsa dahi pozitif artık gerilmeler yapının mukavemetinidüşürücü rol oynar. Uygulamalarda da fırınlama sonrasında çatlakoluşumlarının gözlenmesi bu ihtimali oldukça kuvvetlendirmektedir.



15

Soru: Artık Gerilme (Residual Stress) ne demektir?

Cevap:Bir sistemde yüklemeden sonrasistemin üzerinde kalan gerilmelerdir.Tek bir malzeme için plastik bölgeyekadar yüklemeden sonra yükünboşaltılması durumunda sistemde artıkgerilmeler kalır.

Birden fazla malzemeden oluşansistemlerde ise elastik bölgedeyükleme durumlarında da artıkgerilmeler kalabilir.



16

Soru: Bir yapıda artık gerilmeler faydalı olabilir mi?

Cevap: Dış yükler etkisiyle oluşacak gerilmelere karşı, zıt yöndebir artık gerilme dağılımı yapının mukavemetini arttırıcı bir roloynar. Zira toplam gerilme değeri düşecektir. Böyle durumlardaartık gerilmeler faydalıdır. Bu nedenle bazı ön yüklemelerle artıkgerilmelerin oluşturulduğu uygulamalara rastlamak mümkündür.

Örneğin; içten basınçlı tüpler üretimdenhemen sonra, plastik bölgeye kadaryüklenecek şekilde bir akışkanladoldurulmaktadır. Bu şekilde negatif artıkgerilmeler elde edilmektedir. Bu şekilde %15-20 civarında mukavemetlerinde bir artış eldeedilmektedir.



17

Soru: Diş kaplama yapısı için artık gerilmeler nasıl oluşur? Faydalı mı yoksa zararlı mıdır?

Soğuma sonunda yapının üzerindekigerilmeler kalıcıdır ve ısıl artık gerilmeler(thermal residual stress) olarakisimlendirilebilir. Zira soğuma tamamlandığıiçin artık gerilmeleri değiştirecek başka biretken kalmamıştır.

Özellikle pozitif artık gerilmeler yapının mukavemetini azaltıcı rol oynadığı için zararlıdır.



18

Soru: Kaplama yapısında niçin özellikle pozitif artık gerilmeler daha etkilidir?

Cevap: Öncelikle seramik malzemeleringevrek yapısından dolayı, çekidayanımının basıya göre çok daha küçükolduğunu bilmekte fayda vardır(150 MPa).Çeki gerilmeleri çatlak açılmasına veilerlemesine, bası gerilmeleri çatlakkapanmasına sebep olur.

Bu nedenle pozitif artık gerilmelerçiğneme kuvvetlerinden kaynaklananpozitif gerilmelere yardım ederek(eklenerek), yapıdaki çatlakların açılmasınıkolaylaştırır.

Negatif artık gerilmeler ise çatlağınaçılmasını zorlaştırdığı için yapınınmukavemetini arttırıcı rol oynar.



19

Soru: Bu problem için ne gibi bir BDM

çalışması yapılabilir?

Cevap: Bu Problemde Kaplama üzerinde

oluşan maksimum ve artık gerilmelerin

hesaplanabilmesine yönelik bir BDM

çalışması ve bunları azaltıcı unsurların

araştırılması faydalı olur.



20

Soru: O halde BDM çalışması aşağıdaki aşamalardan hangisinde yapılmalıdır?

a- Kaplamanın fırınlamadan önceki hazırlanma aşamasında,

b- Kaplamanın fırında pişme aşamasında,

c-Kaplamanın fırınlama sonrası soğuma aşamasında,

d-Kaplamanın hasta ağzına uygulanma aşamasında,

e- Kaplamanın hasta ağzına yerleştirildikten sonraki aşamada,



21

Doğru Cevap:

c şıkkıdır. Zira artık ısıl gerilmeler soğuma sonrasında ortayaçıkacaktır. Ayrıca tedavi öncesi kaplama üzerinde çatlakoluşumuna sebep olan, ve kaplamayı ağıza çatlaklı bir şekildetakılmasına yol açan faktörde soğuma sırıasında oluşan yüksekısıl gerilmelerdir ki, bunlarında hesaplanması da BDMçalışmasına dahil edilmelidir.

960 C



22

-Soru: Bu problem için Analiz Tipi Ne olmalıdır?

Cevap: Zamana bağlı ısıl analiz olmalıdır. (transient thermal analysis).Zira soğuma sırasında modelin üzerindeki her noktanın sıcaklığızamanla değişmektedir. (Alttaki resimde görüleceği gibi numunelerfırından 960 C sıcaklıktan bir anda oda ortamına çıkarıldığından,resimdeki renk gerçektir.)



23

Soru: Analizler sonunda hangi sonuçlar değerlendirilmelidir?

Soğuma sırasında ve sonundaortaya çıkan gerilmelerdeğerlendirmelidir. Soğumasonundaki gerilmeler kalıcıdır veartık gerilmeler olarakisimlendirilir.

Soru: Sizce Bakan Bey’in Yaptığı eleştiri doğru mu?

Cevap: Çatlak oluşmasının en önemli sebebi soğumanın herhangi bir anında ortaya çıkan maksimum gerilmelerdir. Artık Gerilmeler ise soğuma sonunda yapı üzerinde kalan gerilmelerdir. Soğuma sırasında çatlak oluşumunu sebep olmaktan çok, tedavi sonrası çatlak açılmasına katkı sağlarlar. Bu nedenle Bakan Bey’in eleştirisi tam olarak doğrudur denilemez.



24

Soru : Artık gerilmelere etki eden faktörler

hangileridir? ve BDM çalışmasında hangileri göz

önüne alınabilir?

•Model Geometrisi,

•Malzeme Özellikleri,

•Soğuma ortamı

en önemli etkenlerdir.

Cevap:

Bununla birlikte aynı tedavi bölgesi için çok farklımodel geometrileri kullanılamayacağındanmodelleri birbirleriyle karşılaştırmak çok fazla biranlam ifade etmeyecektir.



25

İNCELEME ALTERNATİFLERİ

En genel anlamda, birden fazla model için,

farklı malzemeler ve soğuma hızlarına

yönelik BDM çalışmaları yapılabilir. Ancak bu

oldukça uzun ve külfetli bir çalışma

gerektirdiğinden incelemeyi biraz daha

özelleştirmek gerekir.



O halde 1 model geometrisi seçilmesi ilkaşama için yeterlidir.

Başlangıç olarak ise tek dişe uygulanantekil bir kaplamanın incelenmesimodelleme açısından önemli bir kolaylıkolacaktır.

Aynı tedavi bölgesi için çok farklı modelgeometrileri kullanılamayacağındanmodelleri birbirleriyle karşılaştırmak çokfazla bir anlam ifade etmeyecektir.

26

Soru: Model aşağıdakilerden hangilerini içermelidir.?

1- Kaplamadaki Üst Estetik Porselen

2- Kaplamadaki Alt Destek Metali

3- Porselen-metal Arayüzey yapıştırıcı

4- Kaplamanın uygulanacağı traşlanmış diş/dişler

5- Dişlerin etrafındaki çene kemiği dokuları

6- Çene Kemiği kasları



Cevap:

3- Porselen, metal, arayüzey yapıştırıcısı

27

Bunun yanısıra uygulamalarda standart hale

gelmiş olan üretim prosedürlerinde soğuma

ortamı genelde aynıdır.

Farklı soğuma ortamlarının etkilerinin

karşılaştırılması ayrı bir çalışma olarak

değerlendirilebilir.

Ancak alt destek ve üst estetikmalzemeler açısından piyasadakullanımda olan çok farklı malzemelermevcuttur.

Bunların her birisinin çalışmaya katılmasıyine güncel uygulamalara yönelik biraraştırma niteliğini taşıyacaktır.

O halde ilk aşamada mevcut soğuma ortamını hesaba katmak yeterlidir.



İNCELEME ALTERNATİFLERİ

28

Karar:

Tek diş üzerine kaplama modeli oluşturulacak,

aynı soğuma ortamı (hızı) için, piyasadakullanılan farklı markadaki malzemelerlezamana bağlı ısıl analizler yapılarak,

ısıl gerilmeler ve artık gerilmeler hesaplanacakve bu sonuçlar ışığında malzemelerinbirbirlerine göre avantaj-dezavantajlarıaraştırılacaktır.

Bu şekilde güncel uygulamalardaki mevcutdurum ortaya çıkarılmış olacaktır.

İleride ise farklı soğuma hızları veya farklımodeller için BDM çalışmaları ayrıcadüşünülebilir.



29

3- İNCELEME RAPORU


İnceleme faaliyetlerini detaylarıyla içeren bir rapor hazırlanır.

30

4- Temel Bilgilerin Gözden Geçirilmesi

İnceleme Şekline karar verildikten sonra aşağıdaki konuların temel bilgilerini hatırlamakta fayda vardır.

•Isı Transferi

•Gerilme ve Gerilme Çeşitleri

•Akma ve Kırılma Kriterleri


http://kisi.deu.edu.tr/mehmet.zor/BDM/faydalidokumanlar/isitransferi-Ozet.pdf

31

5-BDM Açısından Yapılabilecek Kolaylıklar ve Basitleştirmeler

• Isıl yüklemeler ve sınır şartları dönel simetrik olmasınarağmen, kaplama geometrisi aslında hiçbir diş için tam olarakdönel simetrik değildir.

•Ancak daha basit çalışmalarda ön dişler için kaplama dönelsimetrik alınmaktadır. (Bu çalışmada üst ön diş ele alınmışancak dönel simetrik model kullanılmamış ve 3 boyutlu modelkurulmuştur.)

•Metal ve Porselen ara yapıştırıcımalzemesi çok ince ve özellikleriporselene yakındır.

•Bu nedenle porselen hacminedahil edilerek model kurulabilir ki,bu çalışmada öyle yapılmıştır.

Diğer :?

Dental Kaplamalarda Görülen Hasarlar / Analiz ve Değerlendirme Aşaması

32

6- Geometrik Modelin Kurulması

Üst ön dişe geçirilen kaplamanın modeli kurulmuştur.


http://www.google.com.tr/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&docid=7T8HyHIvacfwHM&tbnid=r1NnfInEezI72M:&ved=0CAUQjRw&url=http%3A%2F%2Fwww.hekimim.com%2Festetik%2Fzirkonyum_dis_nedir.htm&ei=wld9UcW-KoWGswa8sYDIDg&bvm=bv.45645796,d.Yms&psig=AFQjCNFDJlqrLpzQvu0KYqJu3tJFraefOQ&ust=1367255293686262

33

7-Elemanlara Ayırma (Meshing)


34

8- ANALİZ GİRDİLERİ

8.1 Sınır Şartları :

Deplasmanlar açısından sınır şartları: Kaplama, içindeki tek bir noktadan tele oturur, bu asılı vaziyette fırınlanır ve aynı halde soğumaya terk edilir.

Bu noktadaki temasta ihmal edilebilir.

Soru: Bu durumda modelimize deplasmanlar açısından nasıl bir sınır şartı girilmelidir?

Cevap: Hiçbir deplasman sınır şartı girilmesine gerek yoktur..

Hatırlatma : Deplasman sınır şartı Ux, Uy, Uz, Rotx, Roty, Rotz


35

8.2 Yükleme:

Soru : Soğuma sırasındaki ısı transferi tiplerinin (iletim, taşınım, ışınım) etki dereceleri nasıldır?

İletim (Conduction) : Numune küçük, porselen ve metal kalınlıkları azdır.

Soğuma sırasında bu iki yapı arasındaki sıcaklık farkı ihmal edilebilecek seviyelerde seyrettiğinden aralarında iletimle olan ısı geçişi de ihmal edilebilir.

Taşınım (Convection): Numune iç ve dışyüzeylerinin bir anda havayla temas etmesi ve çokyüksek bir sıcaklık farkı sebebiyle taşınımla olan ısıkaybı çok önemli seviyelerdedir.

Özellikle soğuma sonuna doğru ısı kaybınınneredeyse hepsi taşınımla gerçekleşmektedir.

Işınım (Radiation): Soğumanın başlangıcında, yüksek sıcaklıklarda en etkili ısı transferi şeklidir. Soğuma sonuna doğru ise etkisi azalır.



İki işlemin yapılması ile yükleme tanımlanmış olur. Bunlar: a- Modeldeki tüm malzemelere 960 C lik başlangıç sıcaklığı verilecek,b– Soğuma ortamı programda tanımlanacaktır. Bu ise ısı transferi için gerekli özelliklerin tanımlanmasıyla mümkündür.

36

Soru :Analiz Programından ısı kaybını (transferini) tanımlamak için hangi özelliklere ihtiyaç vardır?

İletimle olan ısı transferini tanımlamak içinmalzemelerin ısı iletim katsayılarına (k) ihtiyaçolsa da bu kayıp çok önemsiz seviyelerdedir.Ancak yine de k değerleri programagirilmelidir.

Taşınımla olan ısı transferini tanımlamakiçin, ısı taşınım katsayısı (h) na ihtiyaçvardır. Düzgün geometrik alanlar için hdeğeri teorik olarak hesaplanabilmektedir.Ayrıca soğuma eğrisinin bilinmesiyle taşınımkatsayısı hesabı yapılabilir.

Işınımla (Radiation) olan ısı transferini tanımlamak için, yüzeyin yayma

katsayısı (e) bilinmelidir. (0< e < 1 , s =5.67x(10^-8) Stefann-Boltzman sabiti. Veya hr

(radiation) ışınım katsayısı bilinmelidir.

8.2 Yükleme:



37

Soru :Işınım ve taşınımın etkisini aynı anda içeren bir katsayı tanımlamak mümkün müdür?

Cevap: Mümkündür.

Taşınımla olan ısı akısı =

Işınımla olan Isı Akısı =

+ +

Toplam ısı akısı =

Burada eşdeğer (equavilant) taşınım katsayısı ( heq ) ışınım ve taşınımın etkisini birlikte içermektedir.

Bu değerin doğru tespit edilmesi ışınım ve taşınımın etkisini dahil etmek için yeterlidir ve soğuma ortamının doğru tanımlanması anlamına gelecektir.

8.2 Yükleme:



38

Eşdeğer Taşınım katsayısının soğuma eğrisinden hesabı:

Görüldüğü gibi taşınım katsayısı herbir sıcaklık aralığı için farklı olabilir.

8.2 Yükleme – Eşdeğer taşınım katsayısı hesabı:



39

Soru: Eşdeğer taşınım katsayısının gerçek değerini nasıl bulabiliriz?

Cevap: Soğuma eğrisi deneysel olarak elde edilebilirse, her bir sıcaklık aralığıiçin eşdeğer taşınım katsayısı üstteki formülden hesaplanır ve sıcaklığa bağlıolarak taşınım katsayıları analiz programına girilir.




40

Soru: Soğuma eğrisinin deneysel ölçümünde dikkat edilmesi gereken hususlar nelerdir?

Numune çok küçük olduğu için, dokunduğunoktadan sıcaklık ölçen probların ısıyıemeceğinden dolayı yanlış sonuç vereceğidüşünülmeli ve kullanılmamalıdır.

Düz ve daha geniş yüzeylerde sıcaklık ölçmek içinkullanılan infrared (temassız) ışın tabancasışeklindeki termometreler yanlış sonuçverebileceğinden dolayı, kullanılmamalıdır. Ziranumunemizin yüzeyi düz değildir ve çok küçüktür.

Noktasal ölçümde çok daha hassas olan termokupl tellerinin kullanıması daha uygundur.




41

Soru: Soğuma eğrisinin deneysel ölçümünde dikkat edilmesi gereken hususlar nelerdir?

Noktasal ölçümde çok daha hassas olan termokupl tellerinin kullanılması daha uygundur.

Termokupl tellerinin malzemelerine göre sıcaklık ölçümünde doğrusonuç verme sınırları vardır. Bunlardan çalışmamıza uygun olanseçilmelidir.

Bu çalışma için S tipi termokupl seçilmiştir.




42

Soru: Termokupulların satın alındığı gibi kullanılması doğru mudur?

Cevap: Satın alınan termokuplların ölçüm hassasiyeti çeşitlisebeplerle bozulmuş olabileceği ve bunun düzeltilmesi gerektiğidüşünülmelidir. Bu işleme kalibrasyon denilmektedir. Kalibrasyonlaboratuvarlarında çok hassas ölçüm yapan cihazlar vasıtasıylatermokuplların ölçüm hassasiyeti düzeltilmektedir.




43

Kalibrasyon işleminin de tamamlanmasıylabirlikte, soğuma eğrisi tespitine geçilir.Numunenin bir dış, bir iç kısmındaki 2 noktayatermokupların uçları gömülür.

Diğer uçları sıcaklık okuyan başka bir okuyucuyabağlanır. Fırının ısınma sürecinde termokupllarınbir kısmı fırın haznesinde kalır. 960C ye kadarsıcaklık çıkar.

Soğuma Eğrisinin Deneysel Tespiti :

Fırın kapağının açılmasıyla birlikte, sıcaklık anidendüşmeye başlar. Fırın kapağının açılması anıt=0sn kabul edilerek, belirli saniyelerde sıcaklıkdeğerleri cihazdan okunur. (Cihaz, sıcaklıklarıotomatik kaydetmektedir.)




44

Sonuç olarak deneysel soğuma eğrisi yandaki gibi elde edilmiştir.

Bu tip eğri fonksiyonları “exponansiyel tip” olarak isimlendirilmektedir.

Bu eğri üzerinden belli sıcaklık aralıklarında eşdeğer taşınım katsayıları alttaki formüllerden hesaplanarak analiz programına girilecektir. Böylece soğuma ortamı tanımlanmış olacaktır.




45

Belli sıcaklık aralıkları için eşdeğer taşınım katsayıları hesaplandıktan sonra analiz programındaki soğuma eğrisi elde edilip deneysel soğuma eğrisi ile karşılaştırılır. Aralarında belirli bir fark çıkmaktadır.




46

Deneysel ve Numerik soğuma eğrileri arasındaki fark kapanana kadar eşdeğer taşınım katsayılarında oynamalar yapılır.

Deneme-Yanılma yöntemiyle eşdeğer taşınım katsayıları değiştirilerek soğuma eğrileri her seferinde karşılaştırılır. Ve yeterli bir yaklaşımdan sonra taşınım katsayılarının son değerleri elde edilmiş olur.




Soru:Bu eğrilerin çakıştırılmasının önemi nedir?

Cevap: Bu sayede analiz programında gerçek soğuma ortamı tanımlanmış olur. Isıl özelliklerin değerlerindeki yanlışlıklar elimine edilmiş olur. Çünkü bunların etkileri olan soğuma eğrileri doğru elde edilmiştir. Ayrıca bu eğrilerin çakışması, sonuçları destekleyici nitelikte bir çalışmadır.

47



8.2 Yükleme Alternatifi –Sıcaklığın zamana bağlı girdi olarak verilmesi:

• Bir yüzeyin sıcaklığının zamanla değişimini o yüzeye analiz

girdisi olarak vermek mümkündür.

• Bu Sıcaklık (T) ve Zaman (t) olarak bir tablo halinde yüzeye

uygulanabilir.

• Bu durumda artık bu yüzeye ayrıca bir taşınım katsayısı

girilmez. (Zira taşınım katsayısından elde edilecek sıcaklık-

zaman değişimi zaten girdi olarak verilmiş olur.)

48

8.3 Malzeme Özellikleri

-Alt destek malzemesiNikel-Krom alaşımı :—Üretici Firma/Ülke : Bego/Almanya—Ürün ismi : Wirocer Plus—Kompozisyon : 65.2 %Ni, 22.5 %Cr, 9.5 % Mo, < 2 % Fe-Si-Mn-Nb

Üst estetik malzemeDental porselen—Üretici Firma/Ülke : Vita/Almanya—Ürün ismi : VMK 95

Bu marka için kullanılan seramik esaslı arayüzey yapıştırıcı malzemesinin özellikleri aynı kabul edilmiştir. Model kurulurken arayüzey yapıştırıcısı porselen hacmine dahil edilmiştir.



İlk analizler için seçilen malzeme çiftleri şöyledir:

49

Zamana bağlı ısıl gerilme analizi yapabilmek için, alt destek ve üst estetik yapının farklı sıcaklıklardaki şu malzeme özellikleri gereklidir:

8.3.1 Elastik ve Plastik bölge davranışları

8.3.2 Isıl Genleşme Katsayıları (a :1/K)

8.3.3 Isıl Kapasiteler (cp : J/kgK))

8.3.4 Yoğunlukları (d : gr/cm3)

8.3.5 Isıl İletkenlik Katsayıları (k: W/mK)




Bu özelliklerin bir kısmı deneysel çalışmalarla, bir kısmı literatürden ve üretici firmalardan, bir kısmı da teorik hesaplamalarla bulunmuş ve analiz programına girilmiştir. Şimdi herbirisini tek tek ele alarak açıklayacağız:

50

8.3.1- Elastik (E, n) ve plastik bölge davranışları

8.3.1.a - Ni-Cr için,

20 oC, 200 oC, 400 oC ve 600 oC debasma testleri yapılmış s - ediyagramları çıkarılmıştır. 800 oCve 1000 oC lerdeki eğriler ise diğereğrilere benzer şekilde kabuledilmiştir.

Bu eğriler yardımıyla farklısıcaklıklarda Elastisite modülüdeğerleri ve plastik bölge eğrilerielde edilerek programa girilmiştir.

Poisson oranı (n) ise literatürdekiaynı tip alaşımın kullanıldığı birçalışmadan alınmıştır.




51

8.3.1- Elastik (E, n) ve plastik bölge davranışları -devam

8.3.1.b-Porselen

Dental porselen malzemeler, •oda sıcaklığından camsı dönüşüm sıcaklığına ( Tg) kadar lineer elastik, •Tg den yumuşama sıcaklığına ( Ts ) kadar viskoelastik, •Ts den ergime sıcaklığına ( Tm ) viskoplastikdavranış göstermektedir.

Camsı dönüşüm sıcaklığı (Tg): Porselen bu sıcaklığa kadar katı ve sert bir yapı gösterir. Bu sıcaklığın üzerinde yumuşar ve viskoelastik bir davranış gösterir.

Buradaki bazı kavramları açıklamakta fayda vardır:




Yumuşama Sıcaklığı (Ts): Bu sıcaklığın üzerinde porselen iyice yumuşar, hamur kıvamına gelir ve viskoplastik davranış gösterir.

52

8.3.1 - Elastik (E, n) ve plastik bölge davranışları -devam

8.3.1.b-Porselen -devam

Viskoelastik malzeme:

Sabit gerilme altında Δti süresi kadarbeklenmesi ile birim uzama εi

değerine yükselir (Şekil b). Sabitdeformasyonda ise yapıda isezamanla gerilme gevşemesi (streesrelaxation) ortaya çıkar (Şekil c).

Örneğin bir slikon yastığa elimizi koyduğumuzda(sabit yükte), viskoelastik özelliğinden dolayızamanla elimizin biraz daha çöktüğünühissederiz. Elimizi (yükü) kaldırdığımızda yastıkilk haline geri döner)

Deformasyonlar elastik sınırlar içinde kalırsa buna viskoelastik malzeme davranışı denir.




53

Viskoplastik malzeme:

Sabit gerilmede oluşan deformasyon artışı plastikbölgeye geçerse, yani kalıcı deformasyon olursa bumalzeme davranışına ise viskoplastik malzemedavranışı denir.Bir hamurun üzerine bir ağırlık koyduğumuzda,ağırlığın da yavaş yavaş çöktüğünü görürüz. Ağırlığıhamur üzerinden kaldırırsak hamurun ilk şeklinegelmez. Üzerinde kalıcı bir deformasyon oluşur.

Sonuç olarak, porselen malzemenin özellikleri üretici firmadan, literatürdeki benzer çalışmalardan ve internetteki bazı malzeme sitelerinden alınarak ve bazı kabuller yapılarak belirlenmiştir.


b-Porselen -devam




54

Porselen Malzemenin Elastik, Viskoelastik ve Viskoplastik Davranışlarının tanımlanması :

Porselenin viskoelastik ve viskoplastik malzeme davranışlarının tam olarak programda tanımlanması oldukça güçtür. Bunun yerine porselen tüm sıcaklıklarda lineer elastik kabul edilmiş ve Elastisite modülünün yüksek sıcaklıklarda düşürülmesi ile viskoelastik ve viskoplastik davranışları da lineer elastik özellikler içerisine yansıtılmıştır.

Bunun için bazı çalışmalardan da faydalanılarak orjinal bir hesaplama yöntemi geliştirilmiştir. (Bu hesaplama şeklinin detayları için yayınlanmış makaleye bakılması gerekir.)

Sonuç olarak porselenin tüm sıcaklıklarda elastisite modülü değişimi:





55

8.3 Malzeme Özellikleri8- ANALİZ GİRDİLERİ



Sonuç olarak, Porselen, yüksek sıcaklıklardaki viskoelastik ve

viskoplastik davranışları Elastik özellikler içineyansıtılmış ve tüm sıcaklıklarda lineer elastikkabul edilmiş,

Ni-Cr ise elasto-plastik olarak tanımlanmıştır. Bu sayfadaki grafikler porselen ve metal için

elastik ve plastik bölge davranışlarınıtanımlamaya yeterlidir ve analiz programınabu grafikler tanımlanmıştır.

56

8.3.2 Isıl genleşme katsayısı: (Gerilmeler üzerinde en etkili malzeme özelliğidir)

Oda sıcaklığı değerleri üretici firmalarca verilmesine rağmen, yüksek sıcaklıklardaki değerleri literatür çalışmalarıyla ve çeşitli kabullerle belirlenmiştir.




57

Diğer Malzemenin özellikleri:

0

3

6

9

0 200 400 600 800 1000

T ( oC )

d (

gr/

cm

3) Porcelain

Ni-Cr

0

5

10

15

20

25

0 200 400 600 800 1000

T ( oC )

k (

W /

m o

C)

Porcelain

Ni-Cr

0

300

600

900

1200

1500

0 200 400 600 800 1000

T ( oC )

cp

( J

/ k

g o

C )

Porcelain

Ni-Cr




8.3.3 ısıl kapasiteler (cp) 8.3.4 yoğunluklar (d)

8.3.5 Isı iletim katsayıları (k)

58


8.ADIM – Analiz Girdileri

Analize hazır hale getirilen model için bir özet yapmak gerekirse;

Porselen tüm sıcaklıklarda lineer elastik kabul edilmiştir. Yüksek sıcaklıklardaki

viskoelastik ve viskoplastik davranışları elastik özellikler içine yansıtılmıştır. E ve n

değerlerinin sıcaklıkla değişim grafikleri programa girilmiştir.

Yapıştırıcı malzemenin özellikleri porselenle aynı alınmış ve hacmi porselen

hacmine dahil edilmiştir.

Ni-Cr malzeme elasto-plastik alınmış ve farklı sıcaklıklarda basma testleriyle s-e

diyagramları elde edilerek programa girilmiştir.

Isıl genleşme katsayıları ve diğer ısıl özelliklerin sıcaklıkla değişimleri, tüm

malzemeler için elde edilerek programa girilmiştir.

Soğuma eğrileri deneysel olarak elde edilmiş, bu eğrilerden eşdeğer

(taşınım+ışınım) taşınım katsayıları hesaplanmıştır. Analizlerde elde edilen

soğuma eğrileri, deneysel soğuma eğrileriyle çakışana kadar eşdeğer taşınım

katsayılarında düzeltmeler yapılmıştır. Bu sayede soğuma ortamı tam olarak

programda tanımlanmıştır.

Tüm modelin ilk sıcaklığı fırından çıkış sıcaklığı olan 960 C alınmıştır. 10sn de bir

sonuçlar alınmış, tüm süre1000sn olarak sisteme girilmiştir.

Modele hiçbir deplasman sınır şartı girilmemiştir.

İlk olarak tek diş kuron ve 2 malzeme için analizler yapıldıktan sonra aynı model

için farklı malzeme çiftlerinin denenmesi planlanmıştır.

59

9- PROGRAM AYARLARI


Zamana bağlı ısıl analizlerde, toplam süre ve adım süresi tanımlanmalıdır.Örneğin;toplam süre :1000sn,Adım süresi: 2sn

Olarak girilirse, analize, 0.sn den başla, 2sn aralıklarla sonuçları kaydet, 1000sn yeye kadar devam et… anlamı taşır.

Adım süresi iyi ayarlanamazsa, çözümlerde yakınsama olmaz ve program hata verir.Toplam süre az verilirse, son duruma (soğuma sonu) yeterince yaklaşılamaz; çok verilirse gereksiz çözüm adımları yaptırılmış olur, süre uzar.

Bu nedenle bu analiz tipinde, toplam süre ve adım süresi ayarları bazen deneme yanılma ile elde edilir.

Bazen programın otomatik olarak seçmesine izin verilmelidir.

60


10.ADIM - Çözüm

Solve veya benzer bir komutla programın otomatik çözüm yapması sağlanır.

61


11- İLK ANALİZLERİN DEĞERLENDİRİLMESİ VE DESTEKLENMESİ

Soru 1: Sonuçlar Mantıklı mı?

Cevap:

Artık gerilmeler (soğuma sonundaki değerler) makul değerlerdedir.

Maksimum artık gerilmelerin arayüzeyde çıkması mantıklıdır.

62



Soru 1: Sonuçlar Mantıklı mı -devam?

Cevap –devam :

Porselende maksimum gerilmelerin soğuma sırasında çıkmasımantıklıdır.

Çünkü uygulamalarda da soğuma tamamlanmadan, porselendeçatlaklar görülmüştür.

63



Soru 2: Sonuçların Doğruluğunu Nasıl Desteklerim?

Cevap :

Numunenin çok küçük, sıcaklıkların çok yüksek ve geometrinin düzgün olmaması gerilmelerin deneysel olarak ölçümünü ve neredeyse imkansız kılmaktadır. Bu durumda sıcaklıkların deneysel tespiti ile sonuçlar desteklenebilir.

Soru: Bu aşamaya kadar yapılanfaaliyetlerden hangisi sonuçlarıdesteklemektedir?

Cevap:Soğuma eğrilerininçakıştırılması sonuçları destekler.Zira bu durum, analizlerdesıcaklıkların gerçek değerlerleçakıştığını göstermektedir.

Diğer?

64



Soru 3: Sonuçları Nasıl Yorumlarım?

Cevap: Porselen gevrek bir yapıya sahip olduğu için , çeki mukavemetidaha düşüktür ve bu nedenle maksimum asal gerilmelerindeğerlendirilmesi daha doğrudur.Metal ise Elastoplastik bir yapıya sahip olduğundan Von.Misesgerilmelerinin kriter alınması daha doğrudur.

Sonuçlar makul sınırlar içinde çıktığı ve soğuma eğrilerinin çakıştırılması ile desteklendiği için planlanmış diğer analizlerin yapılmasından sonra genel bir değerlendirme yapılması daha uygundur.

65


12- PLANLANAN DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME

Uygulamalarda kullanılan farklı 3 metal alaşımı için, malzeme özellikleri tespitedilmiştir.Ayrıca sadece ısıl genleşme katsayısı farklı kabul edilen 2nci bir porselendüşünülmüştür.Sonuçta 3x4 =12 tane (Metal, Porselen) çifti için aynı analizler yapılmıştır.Sonuçları yorumlamak ve değerlendirmek için çeşitli grafikler çizilmiştir.

66



67



Uygulamalarda kullanılan farklı metaller için, malzeme özellikleri tespitedilmiş ve aynı analizler yapılmıştır. Sonuçları yorumlamak vedeğerlendirmek için çeşitli grafikler çizilmiştir.

68



69



70



71



72



Genel Değerlendirmeler

Genel olarak tüm malzeme çiftlerinde; Gerilmelerin, zamana ve sıcaklığa bağlı değişim grafikleri modeldeki tüm

noktalarda yaklaşık aynı formda çıktığı, özellikle arayüzeylerdeyoğunlaştığı, bazı lokal noktalarda arttığı, kaplamanın büyük birbölümünde ise mukavemet sınırlarından çok daha düşük şiddetlerdekaldığı, görülmektedir;

Gerilmeler viskoplastik bölgede ihmal edilebilecek mertebelerde kalmakta,viskoelastik bölgeye yaklaştıkça artmaktadır.

Soğuma başlangıcından kısa bir sure sonra, Tg sıcaklığının biraz altındayani porselenin lineer elastik davranış gösterdiği bölgede porselendekigerilmeler maksimum değerlere ulaşmaktadır.

Bunun yanısıra arayüzeyin opak ve metal arasında olduğunu göz önünealarak opaktaki gerilmelerin porselene göre çok daha fazla şiddette çıktığısöylenebilir.

Bu çalışmanın sınırları içinde elde edilen sonuçlar tüm durumlarda gerilmeyığılmalarının kole bölgesi (servical margin) civarında ortaya çıktığınıgöstermektedir. Birçok klinik gözlemde kaplamada zamanla ortaya çıkankırılmaların bu bölgeden itibaren başladığının tespit edilmesi, elde ettiğimizsonuçları önemli düzeyde desteklemektedir.

Isıl genleşme katsayıları arasındaki çok küçük farkların bile gerilmeleriönemli ölçüde değiştirdiği tespit edilmiştir.

73



Genel Değerlendirmeler - devam

Porselenin ısıl genleşme katsayısı değişimi αp-1 veya αp-2 şeklindealındığında maksimum ısıl gerilmeler ve artık gerilmelerin şiddetleribüyükten küçüğe doğru sırayla, Ni-Cr, Co-Cr, Pd-Ag ve Au-Pt alt yapılarıiçin ortaya çıkmaktadır. αp-2 için gerilmelerin daha yüksek şiddetlerdeolduğu tespit edilmiştir.

Metal alt yapılarda ortaya çıkan gerilmelerin mukavemet sınırlarınınoldukça altında kalması tüm durumlarda metal emniyeti açısından birsorun yaşanmayacağını göstermektedir. Ayrıca plastik deformasyonların daihmal edilebilecek seviyelerde kalması, kuron geometrisi açısındanmetalden kaynaklanabilecek bir sorun olmadığını ortaya koymaktadır.

Metal alt yapılar içinde yarı kıymetli metallerden Paladyum-Gümüş (Pd-Ag)alaşımının diğerlerine göre porselen üst yapı açısından daha emniyetlidurumlar arz ettiği görülmektedir. Bu alaşımdan çok daha pahalı olankıymetli metal Altın-Platin (Au-Pt) alaşımında ise ısıl ve artık gerilmelerPaladyum alaşımına göre daha yüksek seviyelerde kalmıştır. Kıymetsizmetal diye adlandırılan Ni-Cr ve Co-Cr alaşımlarında çok daha kritikgerilmeler ortaya çıkmaktadır. Co-Cr alaşımı için, Ni-Cr’ a göre daha düşükgerilmelerin çıkması kıymetsiz metaller içinde daha avantajlı olduğunugöstermektedir.

74


13- ANALİZ RAPORU

5-12 Adımlarındaki faaliyetleri, yöntemleri, sonuçları ve değerlendirmeleri içerecek şekilde bir analiz raporu hazırlanmalıdır.

75

Dental Kaplamalarda Görülen Hasarlar / Geliştirme ve Yargı Aşaması

14- GELİŞTİRME

Soru: Mevcut problemi gidermeye yönelik, yenilikçi önerileriniz nelerdir?

Cevap: Problemin giderilmesi veya daha az seviyede görülmesininsağlanması gerilmelerin düşürülmesiyle mümkündür. Bunun içinaşağıdaki tedbirler ve yenilikler önerilmiştir. Ancak bu tedbirlerinberaberinde getireceği bazı dezavantajlar da söz konusuolabilmektedir.

1- Soğuma hızının düşürülmesi:

Soğuma hızının azaltılması ile artık gerilmelerin düşürülmesi mümkünolmasına rağmen, yavaş soğuma porselenin kristal yapısını vedolayısıyla mekanik davranışlarını değiştirebilmektedir.Ayrıca programlanabilen fırınların içinde istenen hızda yavaş soğumaişlemi gerçekleştirildiğinde işlem süresi uzamakta, bu ise enerjikayıplarına ve iş hızının azalmasına sebep olabilmektedir.

76


14- GELİŞTİRME

2- Daha uyumlu malzeme çiftlerinin kullanılması:

Birbirleriyle daha uyumlu malzeme çiftlerinin kullanılması da artıkgerilmeleri azaltıcı çok önemli bir etkendir. Porselen malzemeninmekanik davranışına daha yakın altın, paladyum gibi metal alaşımlarınınveya tüm seramiklerde Alümina, Zirkon gibi malzemelerin alt yapılardakullanılması ile artık gerilmeler önemli oranda değişebilir. Ancak bumalzemelerin Ni-Cr gibi kıymetsiz metal alaşımlarından oldukça pahalıolması en önemli dezavantajlarıdır.Bunun yanısıra gerilme yığılmalarının arayüzeylerde birikmesi, metalleporselen yapı arasında yeralan opak yapı açısından daha kritikdurumların ortaya çıkacağını gösterir. Bu durum mekanik özellikleriporselene çok yakın olan opak malzemesinin de metal yapı ile uyumluolması gerekliliğini ortaya koyar.

3- Geometrik tedbirler:

Kaplama hazırlandıktan sonra oluşan keskin köşelerin mümkün olduğuncayuvarlatılması gerilme yığılmalarını azaltıcı önemli ve pratik bir tedbirdir.Ancak bu iç ve arayüzeyler için pek mümkün olmaz

4- Diğer?

77


15- YARGILAR

Bu çalışma bize göstermiştir ki; çok yüksek sıcaklıklardan oda ortamınaçıkarılan ve birden fazla malzemeden oluşan yapılarda:

Maksimum gerilmeler soğuma başlangıcından hemen sonra oluşmaktadır. Soğuma sonunda yapı üzerinde kalan artık gerilmeler arayüzeylerde

birikmektedir. Gerilmelerin şiddetini en çok etkileyen faktör, ısıl genleşme katsayıları

arasındaki farktır. Viskoelastik ve viskoplastik özellikler, Elastik özellikler içine katılabilir ve

malzeme tüm sıcaklıklarda lineer elastik olarak tanımlanabilir. Deneysel ve numerik (analiz) soğuma eğrileri çakıştırılarak ortamın tam

olarak analizlerde tanımlanması ve ısıl özelliklerdeki muhtemel hatalarıngiderilmesi mümkündür.

78


16- GELİŞTİRME VE SONUÇ RAPORU

14. ve 15. Adımları içeren bir rapor hazırlanmalıdır.

dental kaplamalarda...

Documents