Vpliv strategije termoplastičnega 3D tiskanja na mehansko trdnost dentalne keramike iz cirkonijevega oksida

Angjelovikj, Vanja (avtor), Rodič, Tomaž (mentor), Kocjan, Andraž (komentor)

Zobna keramika iz cirkonijevega oksida, stabilizirana s 3 mol.% itrija (3Y-TZP), je zelo koristna za zobno protetiko, vendar se obdeluje z običajnim rezkanjem, ki povzroča veliko količino odpadkov. Uporaba aditivnih proizvodnih tehnologij, kot je proizvodnja s ciljno nalaganje filamenta (FFF – Fused Filament Fabrication), ponuja velike možnosti za zmanjšanje količine odpadkov. FFF temelji na postopnem izdelovanju 3D izdelkov. Vsak vzorec se izdela tako, da se na platformo skozi šobo nanesejo plasti staljenega termoplastičnega filamenta. Orientacija izdelka v tiskalniku se previdno prilagodi, da se izboljša njegova trdnost, kakovost površine in hitrost tiskanja, pri čemer se upoštevajo faktorji, kot so previsi, podporne strukture in smer nanašanja filamenta. V diplomski nalogi je bil raziskovan vpliv orientacije 3D tiskanja, tako imenovane strategije polnjenja, na mehanske lastnosti diskov 3Y-TZP. Analizirane so bile tri različne orientacije: vodoravna pri 0°, poševna pri 45° in navpična pri 90°. Izdelani vzorci v obliki diska pri orientacijah 0°, 45° in 90° so bili analizirani z določitvijo gostote, poroznosti, hrapavosti površine in mehanske trdnosti. Na mehanske lastnosti dentalne keramike 3Y-TZP vpliva več dejavnikov, vključno z orientacijo 3D tiskanja. Orientacija 3D tiskanja lahko vpliva ne samo na končno poroznost in gostoto keramike 3Y-TZP po postopku sintranja, temveč tudi na pojav kritičnih napak, ki vplivajo na mehansko trdnost in ustreznost keramičnih izdelkov. Optimizacija parametrov tiskanja zato vpliva na končne rezultate 3D-tiskane dentalne keramike 3Y-TZP.

• Jezik: Slovenski jezik
• Ključne besede: Dentalna keramika, 3D tiskanje, cirkonij, mehanske lastnosti, orientacija tiskanja
• Vrsta gradiva: Diplomsko delo/naloga
• Organizacija: NTF - Naravoslovnotehniška fakulteta
• Leto izida: 2024
• PID: 20.500.12556/RUL-158593
• Datum objave v RUL: 16.06.2024

Sekundarni jezik

• Jezik: Angleški jezik
• Naslov: Effect of 3D printing strategy in fused filament fabrication on mechanical properties of dental zirconia ceramics

Izvleček

Zirconium oxide dental ceramics stabilized with 3 mol.% of yttria (3Y-TZP), are valuable for dental prosthodontics but are processed through conventional milling, which causes a significant abundance of waste. The use of additive manufacturing technologies, such as fused filament fabrication (FFF), offers great potential to reduce waste. FFF is based on constructing 3D objects step by step. Each object is made by adding layers of melted thermoplastic filament onto a platform through a nozzle. The orientation of the object within the printer is carefully adjusted to enhance its strength, surface, and printing speed, considering factors like overhangs, support structures, and filament deposition direction. In the thesis, the influence of printing orientation on the mechanical properties of 3Y-TZP discs was investigated. Three different printing orientations were analyzed: horizontal at 0°, oblique at 45°, and vertical at 90°. The fabricated disc-shaped specimens at 0°, 45°, and 90° orientations were evaluated by determination of density, porosity, surface roughness, and mechanical strength. The mechanical properties of 3Y-TZP dental ceramics are influenced by several factors, including 3D printing orientation. The 3D printing orientation can affect not only the final porosity and density of 3Y-TZP ceramics after the sintering process but also the introduction of critical defects that impact the mechanical strength and reliability of the ceramic products. The optimization of the printing settings therefore has an impact on the final results of the 3D-printed dental ceramic 3Y-TZP.

• Ključne besede: Dental ceramics, 3D printing, zirconia, mechanical properties, printing orientation