Projekti / Programi
Implementacija aditivnih tehnologij v stomatološki protetiki
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.04.02 |
Tehnika |
Materiali |
Kovinski materiali |
| Koda |
Veda |
Področje |
| T450 |
Tehnološke vede |
Kovinska tehnologija, metalurgija, kovinski izdelki |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 2.05 |
Tehniške in tehnološke vede |
Materiali |
dentalne zlitine, 3D tisk tehnologija, fizikalne, elektrokemijske lastnosti, zlitina/cement stična površina
Raziskovalci (20)
Organizacije (4)
Povzetek
Pri oskrbi endodontsko zdravljenih zob z odsotnostjo zadostnega kronskega dela zoba se manjkajoča zobna tkiva nadomešča z zatički z nazidki, ki omogočajo podporo in retencijo protetični restavraciji. Za tovrstno restavriranje se uporabljajo ulitki iz različnih zlitin. Kot alternativna metoda pa se v zadnjem času vse bolj uporabljajo tudi kovinski materiali oz. restavracije, izdelane s hitro se razvijajočimi aditivnimi tehnologijami. Aditivne tehnologije so vse bolj uporabljene metode pri izdelavi različnih elementov za dentalno uporabo. Vendar pa obstaja velika potreba po podrobnem razumevanju fizikalnih lastnosti the materialov v zvezi s tehnološkimi parametri na eni strani ter klinično prakso na drugi strani.
Glavni cilj projekta je preučevanje lastnosti kovinskih objektov, izdelanih po klasični metodi, primerjalno z objekti, izdelanimi po sodobnih metodah (3D tiskani materiali) za uporabo v zobozdravstvu, s podrobno študijo o fizikalnih, mehanskih in mikrostrukturnih lastnostih, ki vplivajo na klinično uspešnost. Drugi cilj je oblikovanje primernega tridimenzionalnega tiskanega zatička z nazidkom in izbor najustreznejšega cementa za optimalno klinično uporabo.
Preiskovali bomo mehanske, fizikalne, kemične, korozijske, dinamične in metalografske lastnosti dentalnih zlitin, izdelanimi z različnimi tehnološkimi postopki. Med mehanskimi lastnostmi bomo preiskovali lastnosti, kot so: natezna trdnost, zaostale napetosti in lastnosti materialov po cikličnem utrujanju. Metalografska preiskava bo obsegala študijo o velikosti in porazdelitvi mikrostrukturnih zrn v dentalnih zlitinah in na površini, kjer gre za stično področje s cementom. Za študijo intermetalnih faz bo izvedena linijska in površinska analiza EDS, podprta z EBSD in TEM analizo na prerezih. V študiji bo uporabljena tudi rentgenska mikrotomografija, ki bo omogočila preučevanje trodimenzionalnih struktur materialov. S to metodo se bodo na mikrometrski ravni ugotavljale poroznosti oz. razne nepravilnosti in druge značilnosti. Spremljali bomo trdoto kovinskih objektov v odvisnosti od mikrostrukture. V študijo bodo vključene elektrokemijske preiskave za študijo korozijskih lastnosti v umetni slini. Ocenili bomo občutljivost na lokalno vrsto korozije. Poleg tega bomo v študiji uporabili spektroskopske metode, kot so rentgenska elektronska spektroskopija, Raman in XRD spektroskopija, da bi razumeli strukturo pasivnih slojev, določili morebitno povečanje korozijske občutljivosti in določili lastnosti površine dentalnih materialov.
Projekt bo izboljšal znanje o lastnostih dentalnih zlitin, uporabljenih v kombinaciji s sodobnim načinom izdelave z aditivnimi tehnologijami. Znanje o lastnostih materialov je pomembno ne le za izboljšano obravnavo pacientov, temveč tudi za splošne izboljšave glede uporabe različnih materialov v zobozdravstvu (protetika, ortodontija), pa tudi v korist industrije.
Pomen za razvoj znanosti
Predlagani projekt v celoti sovpada s prednostnimi nacionalnimi raziskovalnimi cilji, saj povezuje področje naprednih materialov in tehnologij s tehnološkim razvojem za trajnostno gospodarstvo.
Nove razvojne tehnologije na področju dodajne izdelave/proizvodnje zagotavljajo velik vpliv na trajnostno gospodarstvo. V tem trenutku beležimo velik razvoj tehnologij 3D tiskanja – predvsem na področju polimerov in kompozitnih materialov, ki pa usmerja hiter razvoj tudi na področju kovin.
Trenutno je poudarek na razvoju tehnologij, manjkajo pa obsežne raziskave o lastnostih 3D proizvedenih kovin in 3D tiskanih kovinskih delov. Združevanje tehnološkega razvoja ter karakterizacije razvitih kovin in 3D delov, kot je predlagano v tem projektu, je velik korak pri obvladovanju tehnološkega razvoja in razumevanja materialnih lastnosti.
3D tiskani objekti imajo povsem drugačne lastnosti kot »izhodni« kovinski material. Zato je zelo pomembno, da se preuči vplive tehnoloških parametrov na lastnosti 3D tiskanih materialov, vključno z mehanskimi, kemijskimi in fizikalnimi lastnostmi. S poznavanjem značilnosti in lastnosti materiala, kot je predlagano v tem raziskovalnem projektu, se pričakuje velik napredek te hitro razvijajoče tehnologije.
Glede na to, da so taki materiali v osnovi zelo obstojni in se uporabljajo v najzahtevnejših industrijskih in medicinskih sistemih, je ključno definirati pogoje in parametre, kjer je njihova trajnost lahko bistveno zmanjšana. Nenadna okvara industrijskih in medicinskih sistemov lahko poleg velike gospodarske škode povzroči tudi ekološke katastrofe in neposreden vpliv na človeka. Običajno so take odpovedi posledica pomanjkanja temeljnih raziskav lastnosti uporabljenih materialov.
3D tehnologija tiskanja kovinskih materialov je od najnovejših in hitro razvijajočih dodajnih tehnologij, ki ponuja veliko potencialnih aplikacij. Zato je zelo pomembno, da se tehnološke izboljšave in karakterizacija materialov delajo vzajemno. Pričakujemo, da bodo naši rezultati, objavljeni v revijah z visokim faktorjem vpliva, dali velik prispevek znanosti na področju materialov in dodajnih tehnologij. S sodelovanjem strokovnjakov iz različnih inštitutov in industrije bomo zagotovili tudi sprotni prenos naših rezultatov v prakso in usmerjanje tehnoloških raziskav v reševanje specifičnih industrijskih problemov.
Pomen za razvoj Slovenije
V najbolj prodornih podjetjih se že dalj časa zavedajo pomena pravilne izbire materialov in optimalnih izdelovalnih/proizvodnih tehnologij, saj je to pogoj za ustrezno konstrukcijske rešitve in kvaliteto njihovih proizvodov. Eno od glavnih meril izdelave na osnovi dodajnih tehnologij je zagotavljanje ustrezne trajnosti pri izbranih pogojih okolja (kombinacija mehanskih, fizikalnih in kemijskih obremenitev).
3D tiskanje je nova tehnologija, ki se hitro razvija in omogoča širok spekter potencialnih aplikacij. Predstavlja pomembno tehnološko in znanstveno področje, predvsem zaradi zahtev glede kompleksnih delov in večjega števila novih materialov (posebne zlitine in prevleke, novi načini spajanja materialov in višje funkcionalne zahteve). Pri tem je zelo pomembno, da poznamo lastnosti uporabljenega materiala in se tako izognemo nepravilnostim, ki vplivajo na kakovost izdelkov in s tem povezanih gospodarskih in družbenih koristi. Pri vsem tem ne smemo pozabiti, da je prav pri 3D tiskanih dentalnih materialih zaradi direktnega vpliva na zdravje in kakovost življenja ljudi, ki imajo zoboprotetične posege, še posebej pomembno zagotavljati visoko kvaliteto matreialov. Žal pa pri hitrorazvijajočih tehnologijah znanje o lastnostih zaostaja za razvojem in uporabo tehnologij. V tem projektu želimo ravno poglobiti znanje o lastnostih 3D printanih dentalnih materialih v zoboprotetični tehniki.
Predlagani projekt je usmerjen v raziskave in nadaljnjo uporabo tehnologije in materialov na različnih področjih v dentalni medicini. Obstajajo visoke zahteve za opredelitev tehnoloških parametrov izdelovanja 3D printanih zatičkov. Izvedena bo karakterizacija fizikalnih, kemijskih in mehanskih lastnosti 3D printanih zatičkov in drugih 3D objektov. Cilji projekta so opredeliti mejne funkcionalne lastnosti za določene aplikacije v industriji in biomedicini. Za rezultate naših raziskav so izrazila zanimanje ključna podjetja v Sloveniji in v tujini.
Naša raziskovalna skupina je sestavljena iz vodilnih strokovnjakov na področju znanja za hiter razvoj (Katedra za zobno protetiko-Medicinska fakulteta Univerze v Ljubljani, Zavod za gradbeništvo Slovenije – Laboratorij za kovine, korozijo in protikorozijske zaščito in Inštitut za kovinske materiale in tehnologije). Sodelovali bomo tudi z raziskovalno skupino na Fakulteti za strojništvo Univerze v Ljubljani – Laboratorij za sinergetiko.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Vmesno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Vmesno poročilo
