Aplicación y validación de la técnica de deposición de energía dirigida por láser en la industria protésico-dental

Resumo

En la presente Tesis Doctoral se ha realizado el estudio de la viabilidad de la técnica de la Deposición de Energía Dirigida por Láser (LDED) como método de fabricación aditiva en la industria protésico-dental. Específicamente, como método de generación para las estructuras metálicas empleadas en las prótesis dentales metal-cerámica. Para el estudio se han utilizado los materiales más empleados actualmente en esta industria, como son la aleación de titanio comercialmente puro y las aleaciones dentales de Co-Cr. Con el objetivo de llevar a cabo a cabo la fabricación del material, se ha llevado a cabo el diseño, construcción y puesta a punto de una nueva estación de fabricación aditiva de LDED, de tal forma que se cumplan los requisitos necesarios para el procesamiento de estas aleaciones de alto valor. Para el diseño y fabricación de la estación de fabricación aditiva por LDED ha sido necesario el diseño y fabricación de los elementos más importantes: el cabezal de procesamiento y la cámara de fabricación con atmósfera inerte controlada. Estos elementos de fabricación propia han sido integrados con otros elementos comerciales. De esta forma, se ha logrado satisfactoriamente el diseño y fabricación de una estación de fabricación LDED con aporte coaxial de partículas y capaz de procesar materiales en una atmósfera inerte totalmente controlada, alcanzando niveles de oxígeno inferiores a 0,1 partes por millón en el interior de la cámara. Una vez construida la estación de fabricación, se ha realizado su puesta a punto y, posteriormente, se han generado los materiales para su evaluación. El material de titanio comercialmente puro grado 4 obtenido con la nueva estación de fabricación aditiva LDED se ha comparado con un titanio de la misma aleación obtenido mediante la técnica de mecanizado a partir de disco, empleada actualmente en la industria dental. Esta comparación ha sido realizada desde los puntos de vista microestructural, mecánico y electroquímico, siguiendo las directrices de las normas internacionales ISO 22674 e ISO 10271, las cuales definen las condiciones y requisitos necesarios para la evaluación de materiales metálicos para su empleo en la industria de las restauraciones dentales. Los resultados de este estudio han demostrado que ambos materiales presentan rendimientos adecuados para su aplicación en prótesis dentales implantosoportadas y obtienen una clasificación de material tipo 4 según la norma ISO 22764. Sin embargo, cabe destacar que el titanio generado por LDED presenta un comportamiento mecánico superior al material obtenido por mecanizado, con incrementos significativos en tensión de rotura (7,0% de mejora), alargamiento de rotura (12,9%), dureza (16,7%) y tenacidad (30,1%). El material de aleación dental de Co-Cr obtenido con la nueva estación de fabricación aditiva LDED se ha comparado con otras aleaciones dentales de Co-Cr obtenidas por medio de las técnicas empleadas actualmente en la industria protésico-dental: fundición por colado a la cera perdida, mecanizado a partir de disco y Fusión Selectiva por Láser (SLM). Estos cuatro materiales han sido comparados desde los puntos de vista microestructural, mecánico y electroquímico, evaluando adicionalmente la influencia de los ciclos de tratamiento térmico del proceso de deposición de cerámicas en todos ellos. Todo esto siguiendo las directrices de las normas internacionales ISO 22674 e ISO 10271. Los resultados de este estudio verifican la viabilidad de la técnica LDED para la fabricación de estructuras de Co-Cr con un comportamiento general adecuado. Este material posee unas propiedades mecánicas similares a las obtenidas por el material mecanizado a partir de disco, siendo ambos materiales los que mayor alargamiento de rotura y tenacidad han mostrado. Como conclusión final, en la presente Tesis Doctoral se ha demostrado la viabilidad de la Deposición de Energía Dirigida por Láser (LDED) como técnica de fabricación aditiva en la industria dental. Que puede implementarse para generar estructuras protésicas con unas propiedades mecánicas y electroquímicas elevadas, en materiales tan dispares como el titanio comercialmente puro o las aleaciones dentales de Co-Cr. Este proceso de fabricación puede competir directamente con las técnicas de fabricación empleadas en la actualidad. Esto es posible ya que esta técnica aúna las ventajas de las otras técnicas: material de calidad (similar al disco macizo de mecanizado) y generación de formas libres (al ser una técnica de fabricación aditiva como el SLM).