Efeito da sequência de processamento durante a fabricação de instrumentos endodônticos Niti em suas propriedades mecânicas
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Tipo
Tese de doutorado
Título alternativo
Effect of the processing sequence during the manufacture of niti endodontic instruments on their mechanical properties
Primeiro orientador
Membros da banca
Giulio Gavini
Marco Antonio Hungaro Duarte
Vicente Tadeu Lopes Buono
Warley Luciano Fonseca Tavares
Marco Antonio Hungaro Duarte
Vicente Tadeu Lopes Buono
Warley Luciano Fonseca Tavares
Resumo
As características geométricas e técnicas de fabricação das limas endodônticas
afetam o desempenho clínico e sua resistência à fratura, flexibilidade e outras
propriedades. Um parâmetro muito explorado na Endodontia é a utilização de
tratamentos térmicos, que promovem um aumento na resistência à fadiga e
flexibilidade destes materiais. Neste estudo pretendeu-se avaliar o efeito de diferentes
processos de tratamento térmico/usinagem nas propriedades físicas, flexibilidade,
resistência torcional e à fadiga flexural dos instrumentos Prodesign Logic (PDL),
verificando se a sequência de processamento dos instrumentos levaria a
comportamentos mecânicos diferentes. Este sistema é fabricado a partir de um
método inovador que envolve a realização do tratamento térmico para obtenção de
memória de forma no fio NiTi anteriormente à usinagem. A hipótese nula a ser testada
é que o momento de aplicação dos procedimentos de tratamento térmico e usinagem
não afetariam as propriedades físicas e mecânicas de instrumentos endodônticos de
NiTi. Para grupos de comparação, foram utilizados protótipos de instrumentos com
as mesmas características geométricas e dimensionais, sendo um grupo de
instrumentos sem tratamento térmico aplicado (SEP) e outro com o tratamento térmico
realizado de forma convencional, após a usinagem do instrumento (HTP). Foram
realizadas caracterização física e microestrutural com ensaios de calorimetria
exploratória diferencial (DSC) e testes de difratometria de Raios-X (DRX), além de
ensaios mecânicos divididos em testes de torção, dobramento em 45 e resistência à
fadiga flexural. Os resultados mostraram que macroscopicamente não houve
nenhuma alteração importante nas características dos três grupos de instrumentos,
exceto mudanças de cor devido a diferentes sequências de processamento. Os
resultados de DSC mostraram que à temperatura ambiente a liga é principalmente
austenítica no grupo SEP e que após o tratamento térmico realizado nos grupos PDL
e HTP, houve uma mudança nas temperaturas de transformação, com um aumento
da temperatura de Af e predominância da liga NiTi em fase R. Os resultados de XDR
confirmaram os achados do DSC. As diferenças nos parâmetros medidos entre
diferentes tipos de instrumentos nos ensaios de resistência torcional, dobramento a
45º e fadiga flexural foi sempre considerada com um nível de significância de 95%. Os
resultados para os ensaios de flexão mostraram que o grupo HTP mostrou-se o mais
flexível, com os mais baixos valores de momento de dobramento, seguido por PDL e
SEP. Nos resultados dos ensaios de torção foi possível observar que SEP apresentou
valores mais altos de torque seguido por PDL e HTP (p<.05). Os ensaios de
resistência à fadiga mostraram valores médios de NCF maiores para HTP, seguido
por PDL e SEP. Entretanto, um pior comportamento do PDL só seria evidenciado
clinicamente se os instrumentos fossem usados um número de vezes maior do que o
recomendado pelo fabricante. Pode-se concluir que alterar o processo de fabricação
dos instrumentos endodônticos, invertendo-se as etapas de usinagem e tratamento
térmico, levou, de fato, a uma mudança no comportamento mecânico de instrumentos
Prodesign Logic em relação aos prótótipos.
Abstract
The geometric characteristics and manufacturing techniques of endodontic
instruments affect clinical performance, fracture resistance, flexibility and other
properties. A parameter widely explored in Endodontics is the use of heat treatments,
which promote an increase in the resistance to fatigue and flexibility of these materials.
This study aimed to evaluate the effect of different heat treatment / machining
processes on the physical properties, flexibility, torsional strength and flexural fatigue
of Prodesign Logic (PDL) instruments, verifying whether the processing sequence of
the instruments would lead to different mechanical behaviors. This system is
manufactured using an innovative method that involves performing thermal treatment
to obtain shape memory in the NiTi wire prior to machining. The null hypothesis to be
tested is that the moment of application of the heat treatment and machining
procedures would not affect the physical and mechanical properties of NiTi endodontic
instruments. For comparison groups, instrument prototypes with the same geometric
and dimensional characteristics were used, being one group of instruments without
thermal treatment applied (SEP) and another with thermal treatment carried out in a
conventional manner, after machining the instrument (HTP). Physical and
microstructural characterization were performed with differential scanning calorimetry
(DSC) tests and X-ray diffractometry (XRD) tests, in addition to mechanical tests
divided into torsion tests, 45° bending and resistance to flexural fatigue. The results
showed that macroscopically there were no major change in the characteristics of the
three groups of instruments, except for color changes due to different processing
sequences. The DSC results showed that at room temperature the alloy is mainly
austenitic in the SEP group and that after the heat treatment carried out in the PDL
and HTP groups, there was a change in the transformation temperatures, with an
increase in the Af temperature and predominance of the NiTi alloy in phase R. The
XRD results confirmed the DSC findings. Differences in the parameters measured
between different types of instruments in the tests of torsional resistance, bending at
45º and flexural fatigue were always considered with a significance level of 95%. The
results for the flexibility tests showed that the HTP group proved to be the most flexible,
with the lowest values, followed by PDL and SEP. In the results of the torsion tests it
was possible to observe that SEP presented higher values of torque followed by PDL
and HTP (p <.05). Fatigue resistance tests showed higher mean NCF values for HTP,
followed by PDL and SEP. However, a worse behavior of the PDL would only be
evidenced clinically if the instruments were used several times greater than that
recommended by the manufacturer. It can be concluded that changing the
manufacturing process of endodontic instruments, inverting the machining and heat
treatment steps, led, in fact, to a change in the mechanical behavior of Prodesign Logic
instruments in relation to the prototypes.
Assunto
Endodontia/instrumentação, Maleabilidade, Tratamento térmico, Resistência à tração
Palavras-chave
Niti, Instrumentos endodônticos, Resistência a fadiga, Resistência a torção, Flexibilidade, Tratamentos térmicos, Métodos de processamento