Diseño y fabricación de una máquina portable para medir fatiga en implantes dentales

Abstract

En este trabajo de tesis doctoral se buscó como objetivo el desarrollo y fabricación de una máquina portátil para realizar ensayos dinámicos sobre implantes dentales, para ello fue necesarioanalizar los diseños posibles para cumplir con la función requerida, se seleccionó los elementos adecuados para la fabricación, se ensayó los componentes para el funcionamiento de las pruebas de flexión/fatiga, se realizaron pruebas al equipo mediante fuerzas sobre probetas, se calibraron correctamente las medidas y valores arrojados por la máquina y finalmente se realizaron ensayos de fatiga y flexión en implantes dentales. Este trabajo es de tipo experimental, explicativo y transversal. Para el diseño de la maquina se tomó como parámetro la norma Internacional ISO 14801, a la vez presenta un carácter multidisciplinario, ya que para la fabricación del mismo se contó con la colaboración de personal docente de la facultad de Ingeniería Mecánica de la UNLP y personal docente de la Escuela Politécnica Nº 1 de Bosques. Se utilizaron datos de tipo cuantitativos que se procesaron estadísticamente mediante análisis de Variancia.El desarrollo de la máquina, se apoyó en la descripción de cuatro componentes fundamentales. La primera de ellas es el actuador, o sea el elemento que va a producir la acción mecánica de movimiento y que de alguna manera influye en el diseño de la estructura final según el tipo de actuador elegido. En segundo lugar, está el sistema de soporte, la estructura que sostiene todos los componentes y que, en base a los estudios previos se proyectó cuál es la mejor elección en cuanto al material, costos y rendimiento. En tercer lugar, está el método elegido como sistema de control y recopilación deinformación, formado por la electroválvula y el lector de datos, quien ejecuta y recolecta los datos obtenidos. Y en último lugar, el método de sujeción, la mordaza, la forma mediante el cual se va a sostener el elemento de estudio. Se analizaron 10 muestras para las fuerzas estáticas y 27 muestras para las fuerzas dinámicas para verificar la fuerza de compresión en Nw (newton) y cantidad de ciclos alcanzados antes de la fatiga del material. A partir de los resultados y discusión realizada se consultaron diferentes autores americanos, europeos, nacionales, etc. Y se infieren las siguientes conclusiones: - Se pudo obtener un diseño de largas cargas cíclicas que podrá ser aplicable para la medición de la fatiga y flexión a ruptura de materiales alternativos. - Los resultados obtenidos en múltiples ensayos de fatiga se acercan mucho a los preestablecidos por la norma 14801, la cual se utilizó como referencia para la fabricación. - Por todo lo explicado en esta tesis doctoral, se puede inferir que la máquina diseñada en este trabajo, permitirá realizar la medición de fracturas por flexión y mediciones de fatiga en los diferentes materiales utilizados para la confección de implantes dentales.

In this thesis, the objective was to develop and manufacture a portable machine to perform dynamic tests on dental implants, for this it was necessary to analyze the possible designs to fulfill the required function, the appropriate elements were selected for the manufacture, the components were tested for the performance of the flexion/fatigue tests, the equipment was tested using forces on test pieces, the measurements and values returned by the machine were correctly calibrated and finally fatigue and flexure tests were performed on dental implants. This work is experimental, explanatory and transversal. For the design of the machine, the International standard ISO 14801 was taken as a parameter, at the same time it presents a multidisciplinary nature, since for the manufacture of the same it counted with the collaboration of teaching personnel of the Faculty of Mechanical Engineering of the UNLP and personnel teacher at the Escuela Politécnica Nº 1 de Bosques. Quantitative data were used that were statistically processed by variance analysis. The development of the machine was based on the description of four fundamental components. The first of which is the actuator, that is, the element that will produce the mechanical action of movement and that in some way influences the design of the final structure, according to the type of actuator chosen. Secondly, there is the support system, the structure that supports all the components and that, based on previous studies, it was projected which is the best choice in terms of material, costs and performance. Third, there is the method chosen as the control and information collection system, consisting of the solenoid valve and the data reader, who executes and collects the data obtained. And lastly, the clamping method, the clamp, the way in which the study item will be held. 10 samples were analyzed for static forces and 27 samples for dynamic forces to verify the compression force in Nw (newton) and number of cycles achieved before material fatigue. From the results and discussion carried out, different American, European, national authors, etc., were consulted. And the following conclusions are inferred: - It was possible to obtain a design with long cyclical loads that may be applicable for the measurement of fatigue and bending at break of alternative materials. -The results obtained in multiple fatigue tests are very close to those pre-established by the 14801 standard, which was used as a reference for manufacturing. - For everything explained in this doctoral thesis, it can be inferred that the machine designed in this work will allow the measurement of bending fractures and fatigue measurements in the different materials used for the manufacture of dental implants.