Development of ZTA (80% Al2O3/20% ZrO2) pre-sintered blocks for milling in CAD/CAM systems

Autor(es):Mostrar menos -

Lopes, Adolfo C. O. ; Benalcazar-Jalkh, Ernesto B. ; Bergamo, Edmara T. P. ; Campos, Tiago M. B. ; de Carvalho, Laura F. ; Tanaka, Ricardo ; Genova, Luis A. ; Yamaguchi, Satoshi ; Witek, Lukasz ; Coelho, Paulo G. ; Bonfante, Estevam A.

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: JOURNAL OF THE MECHANICAL BEHAVIOR OF BIOMEDICAL MATERIALS; v. 154, p. 9-pg., 2024-04-09.

Resumo

The present work aims to develop a production method of pre-sintered zirconia-toughened-alumina (ZTA) composite blocks for machining in a computer-aided design and computer-aided manufacturing (CAD-CAM) system. The ZTA composite comprised of 80% Al2O3 2 O 3 and 20% ZrO2 2 was synthesized, uniaxially and isostatically pressed to generate machinable CAD-CAM blocks. Fourteen green-body blocks were prepared and pre-sintered at 1000 degrees C. After cooling and holder gluing, a stereolithography (STL) file was designed and uploaded to manufacture disk-shaped specimens projected to comply with ISO 6872:2015. Seventy specimens were produced through machining of the blocks, samples were sintered at 1600 degrees C and two-sided polished. Half of the samples were subjected to accelerated autoclave hydrothermal aging (20h at 134 degrees C and 2.2 bar). Immediate and aged samples were characterized by scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD). Optical and mechanical properties were assessed by reflectance tests and by biaxial flexural strength test, Vickers indentation and fracture toughness, respectively. Samples produced by machining presented high density and smooth surfaces at SEM evaluation with few microstructural defects. XRD evaluation depicted characteristic peaks of alpha alumina and tetragonal zirconia and autoclave aging had no effect on the crystalline spectra of the composite. Optical and mechanical evaluations demonstrated a high masking ability for the composite and a characteristic strength of 464 MPa and Weibull modulus of 17, with no significant alterations after aging. The milled composite exhibited a hardness of 17.61 GPa and fracture toughness of 5.63 MPa m 1/2 , which remained unaltered after aging. The synthesis of ZTA blocks for CAD-CAM was successful and allowed for the milling of disk-shaped specimens using the grinding method of the CAD-CAM system. ZTA composite properties were unaffected by hydrothermal autoclave aging and present a promising alternative for the manufacture of infrastructures of fixed dental prostheses. (AU)

• Processo FAPESP: 22/05496-3 - EMU concedido no processo 21/06730-7: Macrodurômetro VH1150 - Buehler
• Beneficiário: Estevam Augusto Bonfante
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa Equipamentos Multiusuários
• Processo FAPESP: 21/06730-7 - Rumo à zircônia sustentável reciclada a partir do descarte de usinagem e melhorada por infiltração graduada e ao desenvolvimento de blocos de zircônia multicamada resistentes, graduados, e não suscetíveis ao envelhecimento
• Beneficiário: Estevam Augusto Bonfante
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Jovens Pesquisadores - Fase 2
• Processo FAPESP: 12/19078-7 - Desenvolvimento e processamento de compósito de Al2O3-ZrO2 para próteses monolíticas CAD/CAM: efeito do envelhecimento na resistência à flexão biaxial
• Beneficiário: Estevam Augusto Bonfante
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Jovens Pesquisadores
• Processo FAPESP: 19/14798-0 - Desenvolvimento de blocos pré sinterizados de compósito ZTA - 80%Al2O3/20%ZrO2 para fresagem em sistema CAD/CAM
• Beneficiário: Adolfo Coelho de Oliveira Lopes
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Processo FAPESP: 22/07157-1 - Caracterização física e mecânica de um sistema multicamadas utilizando zircônia reciclada
• Beneficiário: Ernesto Byron Benalcazar Jalkh
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 20/12874-9 - Infiltração gradada por vidro em um compósito experimental à base de whiskers de alumina e zircônia: desenvolvimento, caracterização microestrutural e das propriedades ópticas e mecânicas
• Beneficiário: Tiago Moreira Bastos Campos
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 19/08693-1 - Compósitos experimentais à base de alumina e zircônia infiltrados por vidro: caracterização microestrutural e das propriedades ópticas e mecânicas.
• Beneficiário: Edmara Tatiely Pedroso Bergamo
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 22/05495-7 - EMU concedido no processo 21/06730-7: ElectroPuls E3000 All-Electric Dynamic Test Instrument, INSTRON
• Beneficiário: Estevam Augusto Bonfante
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa Equipamentos Multiusuários
• Processo FAPESP: 21/08018-2 - Caracterização nanomecânica de compósitos ZTA e ATZ infiltrados por vidro
• Beneficiário: Edmara Tatiely Pedroso Bergamo
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Pós-Doutorado