Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Structural integrity of dental crowns.
KTH, School of Engineering Sciences (SCI), Solid Mechanics (Dept.).
2014 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (One Year)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesis
Abstract [en]

There is currently no standardized method for testing dentures made of dental ceramic materials. This creates problems for comparisons between studies concerning strength in materials and geometry. The geometry of the maxillary first premolar was used for the analysis. The modeled crown has two underlying layers, a thin cement layer closest to the crown that attaches the crown to dentin. Simplifications are made so that dentin geometry is modeled in CAD as a cuboid and the cement layer above follow its geometry. For the actual analysis, a FE-analysis has been made of different loading positions and areas to clearly show how important it is to be consistent in the selection of these. The load has been placed on two surfaces with 150 N each to resemble a real occlusal maximum load. The standard area used in other analysis was set to be 5.5 mm2 on each cusp. A comparative analysis has been made of various ceramic materials to see what impact it has on the cement layer strength. Similarly the cement material properties were modified to see how it affects the ceramic crowns strength. In real applications, one usually tries to achieve as thin cement layer as possible but here the analysis is of how much influence the cement layer thickness has on the overall crown strength. Two cylindrically shaped simplified models were created to see how much the anatomical geometry effects on the maximum stresses. One was modeled with a flat top and the other with an angled top. The load placement and the magnitude of its area turned out to be very important for the resulting maximum stresses. Surface area ranged from 0.07 - 26 mm2, and the resulting von Mises stresses for these ranged from 1120 to 34 MPa. Generally speaking, varying cement materials available on the market does not give huge impact on ceramic bearing stress. Panavia F 2.0 was found to be the strongest cementing layer that caused the highest failure load of the existing materials on the market. Super Bond B&D gave the lowest failure load. However, you could see that it was a bit more important to be careful for the crown material. The made up ceramic materials (Hypothetical Ceramic and Experimental Ceramic) proved to cause relatively close stresses for the cement to fail. It was also clear that a thicker cement layer reduces the expected failure load and the structure becomes weaker. The simplified models seemed to give a substantial exaggeration of strength. The expected failure load was nearly twice as large for these (slightly lower for the angled model) than for the anatomical model. When comparing with the test data from another study it proved that it does not match with the simulations. In the study different cementing materials had been tested and Super Bond B&D turned out to be the strongest material. With this in hand it can be said that a stable test setup with consistently identical geometries is necessary in order to evaluate these kinds of structures.

Abstract [sv]

Idag finns ingen standardiserad provninvgsmetod för tandproteser gjorda i odontologiska keramikmaterial. Det skapar problem vid jämförelser mellan studier som rör hållfasthet med avseende på material och geometri. I det här examensarbetet har en geometri från övre käkbenets första premolar analyserats. Den modellerade kronan har två underliggande lager, ett tunt cementlager närmast kronan som fäster kronan till dentin. Förenklingar är gjorda så att dentinets geometri modellerats i CAD som ett rätblock och cementlagret ovan följer dess geometri. Vid själva analysen har man gjort FE-analys av olika lastpositioner och areor för att tydligt visa hur viktigt det är att vara konsekvent vid valet av dessa. Lasten har lagts på två ytor med 150 N på vardera kusp för att likna ett verkligt betts högsta lastkraft. Som standardfall att använda för andra analyser valdes en area på 5.5 mm2 på vardera kusp. En jämförande analys har gjorts av olika ceramiska material för att se vilken inverkan det har på cementlagrets hållfasthet. På samma sätt ändrades cement materialets egenskaper för att se hur det inverkar på kermaikkronans hållfasthet. I verkliga applikationer försöker man oftast nå ett så tunnt cementlager som möjligt, här har en analys gjorts av hur stor inverkan på hållfastheten som cementlagret har. Två cylindriskt formade förenklade modeller skapades för att se den anatomiska geometrins inverkan på spänningsbilden. En modellerades med platt topp och den andra med vinklad topp. Lastens placering och arean den är utbredd på visade sig vara väldigt viktigt för de resulterande maximala spänningarna. Ytans area varierade mellan 0.07 – 26 mm2 och resulterande von Mises spänningarna för dessa varierade 1120 – 34 MPa. Generellt sett hade olika cementmaterial som finns på marknaden inte jättestor inverkan på keramiklagrets spänningsbild. Panavia F 2.0 visade sig ändå vara det starkaste cementeringslagret som orsakade högst brottlast av de befintliga materialen på marknaden. Superbond B&D gav lägst resultat. Däremot kunde man se att det var lite viktigare att vara noggrann med kronans materialval. De påhittade keramikmaterialens (Hypothetical Ceramic och Experimental Ceramic) spänningar visade sig komma realtivt nära cementlagrets brottgräns. Det visade sig också tydligt att för ett tjockare cement lager minskar den förväntade brottlasten och strukturen blir svagare. De förenklade modellerna tycktes ge en kraftig överdrift i hållfasthet. Den förväntade brottlasten var nästan dubbelt så stor för dessa (något lägre för den vinklade modellen) än för den anatomiska modellen. Vid jämförelse med testdata från en annan studie visade de sig inte stämma överens med simuleringarna särskilt bra. Man hade testat olika cementeringsmaterial och där visade sig Superbond B&D vara det starkaste materialet. Utifrån det kan man säga att en stabil provningsuppställning med konsekvent identiska geometrier är nödvändigt för att kunna valuera sådana här strukturer.

Place, publisher, year, edition, pages
2014. , 24 p.
National Category
Applied Mechanics
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-178844OAI: oai:DiVA.org:kth-178844DiVA: diva2:878377
External cooperation
Queen´s University in Belfast
Subject / course
Solid Mechanics
Supervisors
Examiners
Available from: 2016-01-27 Created: 2015-12-08 Last updated: 2016-01-27Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(1586 kB)61 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 1586 kBChecksum SHA-512
404ffe183459afc40347b70a0482106cf9df04bf02a6e65b5a176826f36499e4c168ca03f0dab55215f6a15cd950e53cc8c08b2e4ea18103cf2669a6b3203b5b
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Solid Mechanics (Dept.)
Applied Mechanics

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 61 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 30 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf