بهينه سازي سنگ زني زيركونياي پايدار شده جهت توليد ايمپلنت دندان

Optimization of Grinding partially stabilized zirconia (PSZ) for dental Implant application

به دليل برخي از مشكلات در ايمپلنت‌هاي دنداني در سال‌هاي اخير تمايل به استفاده از سراميك زيركونيا بجاي تيتانيوم ايجاد شده است. از اصلي‌ترين مشكلات در استفاده از تيتانيوم مي‌توان به ايجاد حاشيه و سايه سياه (نازيبايي)، رسانايي حرارتي و حساسيت اشاره كرد. به دليل سختي و تردي بسيار بالاي زيركونيا، جهت دستيابي به دقت-هاي ابعادي و هندسي، استفاده از فرايند سنگ‌زني اجتناب ‌ناپذير است. در اين پژوهش بررسي جامعي بر تأثير پارامترهاي سنگ‌زني بر زبري سطح، هزينه سنگ‌زني و تغيير ريزساختار انجام شد. ملاحظه شد افزايش عمق براده و سرعت پيشروي منجر به افزايش تغيير ريزساختار از تتراگونال به مونوكلينيك مي‌گردد. . همچنين ملاحظه شد كه استفاده از چرخ سنگ‌هاي با باند رزين بجاي چرخ سنگ‌هاي با باند فلزي، به‌طور متوسط منجر به 8% زبري سطح كمتر مي‌شود و استفاده از چرخ سنگ‌ با چگالي ذره ساينده بيشتر منجر به كاهش زبري سطح مي‌گردد. معادله رياضي بين پارامترهاي ورودي و خروجي به كمك روش رويه پاسخ به وجود آمد كه مقدار ضريب تعيين بزرگ‌تر از 0.9، بيانگر انطباق مناسب مدل رياضي با داده‌ها مي‌باشد. امكان كنترل زبري سطح و ريزساختار زيركونيا توسط پارامترهاي سنگ‌زني و مشخصات چرخ سنگ وجود دارد و استفاده از چرخ سنگ‌ با چگالي ذره ساينده بيشتر و ذره ساينده بزرگ‌تر، منجر به كاهش هزينه سنگ‌زني مي‌شود.

Titanium is currently widely used as dental implant, but it may cause allergic problems. For this reason, the use of partially stabilized zirconia (PSZ) in dental applications has increased in recent years. Because of extreme hardness and brittleness of ceramic (PSZ) and in order to achieve dimensional and geometrical accuracy, grinding is necessary. In this research, a comprehensive study was carried out to investigate the effect of the grinding parameters of PSZ on surface roughness, grinding cost and PSZ phase transformation. It was observed that, increasing both depth of cut and feed rate results in an increase on tetragonal to monoclinic phase transformation. It was also observed that using a metal bond grinding wheel with higher concentration and larger abrasive size results in lower grinding cost. It was observed that using resin bond grinding wheels instead of metal bond grinding wheels, results in average 8% lower surface roughness. However, an increase in grinding wheel concentration results in a decrease in the surface roughness. Response surface method (RSM) was used to find an optimum condition and create a mathematical model between inputs and outputs and it was shown that the average R-square of the model was more than 0.90. PSZ microstructure and surface roughness could be controlled by controlling the grinding parameters. Using a metal bond grinding wheel with higher concentration and larger abrasive size results in lower grinding cost.