BR112018011582B1 - Pré-forma para um aparelho de usinagem cad/cam, processo para fabricar a pré-forma, fibra compósita de núcleo de incrustação e uso da pré-forma - Google Patents

Pré-forma para um aparelho de usinagem cad/cam, processo para fabricar a pré-forma, fibra compósita de núcleo de incrustação e uso da pré-forma Download PDF

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Abstract

pré-forma para um aparelho de usinagem cad/cam, processo para fabricar a pré-forma, fibra compósita de núcleo de incrustação e uso da pré-forma a invenção refere-se a uma pré-forma para um aparelho de usinagem cad/cam com uma face superior e uma face inferior a11d em que pelo menos uma das células é preenchida com um material compósito a ser usinado por cad/cam, sendo que o dito material compreende fibras unidirecionais embutidas em uma matriz polimérica reticulada.

Description

[0001] O objeto da invenção é uma pré-forma ou suporte, de preferência um disco padronizado para aparelhos de usinagem CAD/CAM ou mais geralmente, um suporte de usinagem CAD/CAM para a fabricação de núcleos de incrustação de fibra (restauração de pino e núcleo), nomeadamente pinos e parafusos de implante (pilar). Refere-se também a um processo para a fabricação do dito suporte. Um objeto adicional são os núcleos de incrustação, cavilhas e parafusos de implante obtidos pelo CAD/CAM.
[0002] A invenção será descrita a seguir em relação aos núcleos de incrustação.
[0003] O núcleo de incrustação é uma peça monobloco formada por um pino montado em um pilar. É feito de metal, mais raramente de cerâmica. É uma peça única, e é por isso que ela é designada como “monobloco” (núcleo). É, portanto, formado do mesmo material. O núcleo de incrustação serve para sustentar a reconstituição externa de um dente, especificamente uma coroa.
[0004] As ligas metálicas usadas para fabricar os núcleos de incrustação são tipicamente de aço inoxidável e, às vezes, de metais semipreciosos. Sua principal desvantagem é que eles estão sujeitos à erosão química ou eletroquímica. Eles também têm um módulo de elasticidade maior que o da dentina, que pode, com o tempo, causar deterioração do núcleo de incrustação. É difícil, então, acessar o canal radicular para remover o núcleo de incrustação no caso de uma infecção apical.
[0005] Na fabricação, o núcleo de incrustação pode ser obtido por usinagem de pré-formas de ligas metálicas ou cerâmicas via CAD/CAM. Também pode ser obtido por fundição por cera perdida no laboratório de prótese dentária.
[0006] Para superar as desvantagens encontradas no uso de metais, o requerente desenvolveu pinos que usam uma fibra compósita em torno da qual o profissional da área pode formar a reconstituição do núcleo usando uma resina de polímero. O núcleo precisa ser colado ao pino, que cria uma interface adicional que o profissional da área deve dominar com perfeição. A reconstituição do núcleo, então, preenche o espaço vazio deixado pelo dente e serve para apoiar a coroa real. Esse tipo de estrutura é um substituto para o núcleo de incrustação e, além do tipo de material, a diferença é que ele é fabricado em 2 peças ao invés de uma peça.
[0007] Os pinos feitos de fibras compósitas são descritos nos documentos n° FR-A-2588181 e n° EP-A-432 001. Os ditos pinos formam fibras unidirecionais longas, de vidro ou carbono, mais geralmente de qualquer material com características mecânicas elevadas. As ditas fibras representam de 60 a 70% do pino em volume. As fibras são limpas por pultrusão em uma matriz de resina termofixa biocompatível, nomeadamente resinas epoxídicas ou poliepóxicas, poliéster, viniléster, acrílicas ou metacrílicas.
[0008] A pultrusão é usada para formar hastes entre 2 e 5 mm de diâmetro. Depois de reticulados e resfriados, as hastes são usinadas na forma desejada.
[0009] Em seguida, o profissional da área ajusta o pino ao comprimento desejado e preenche a lacuna deixada pelo dente com uma pasta de compósito.
[0010] Nenhuma solução foi oferecida para a fabricação de um núcleo de incrustação de fibra compósita de monobloco, isto é, o núcleo de incrustação feito de fibras unidirecionais embutidas em uma matriz polimérica. O uso de CAD\CAM seria ideal, mas nenhuma técnica foi aperfeiçoada.
[0011] Usinagem de próteses dentárias, especificamente coroas e pontes, usando CAD/CAM (Desenho Assistido por Computador/Fabricação Assistida por Computador) é bem conhecida. Essa tecnologia foi descrita no documento n° EP040165B1. A tecnologia evoluiu desde então, tanto no material CAD/CAM como na composição de pré-formas. O documento n° WO2010/109496 descreve uma pré-forma de um material compósito formado pela sobreposição de teias fibrosas paralelas embutidas em uma matriz polimérica. As teias são divididas em toda a espessura da pré- forma e são aglomeradas por filamentos transversais. A pré-forma é usada para fazer as coroas. De acordo com uma característica essencial, as teias são giradas em padrões específicos, os filamentos de trama indo em uma direção diferente dos filamentos de urdidura. A dita pré-forma é problemática, uma vez que não pode ser usada para usinar o núcleo de incrustação, porque a resistência mecânica do material compósito não é suficiente.
[0012] O documento n° US2002/086266 A1 descreve uma pré-forma de um material compósito que pode ser usinado usando CAD/CAM. É utilizado na fabricação de coroas, pontes, pinos, incrustações, etc. Esse documento não faz referência aos núcleos de incrustação. Para fabricar pinos, a pré-forma é em formato de uma haste, cujo diâmetro é escolhido para corresponder ao do canal radicular. Nessas condições, o CAD/CAM atual não é adequado para pré-formas, que são dimensionados para receber pré-formas em formato de disco com um diâmetro padrão de 98 mm.
[0013] O documento n° US2003/0176126 descreve um material fibroso monolítico constituído por filamentos extrudados. Os filamentos estão em uma estrutura de núcleo/revestimento obtida por extrusão de uma mistura de pós que contêm ligantes poliméricos. Os filamentos são então ligados uns aos outros de várias maneiras, mesmo tecendo, para formar feixes. O material compósito obtido é então aplicado à superfície do material para aperfeiçoar a dureza.
[0014] O problema projetado para ser resolvido pela invenção é oferecer uma pré-forma que pode ser usinada pelo CAD/CAM para fabricar fibras compósitas, pinos ou parafusos de implante de núcleo de incrustação.
[0015] Uma solução seria fabricar uma pré-forma em formato de uma haste de compósito fibroso com um diâmetro de 98 mm. Isso não é uma solução por não ser economicamente viável. Na verdade, para fazer hastes que contêm de 60 a 70% de fibras por volume, o número de bobinas de fibras necessárias para obter um diâmetro de 98 mm seria muito grande - cerca de 10,820 fibras de trama!
[0016] O requerente teve a ideia de incorporar porções das hastes fibrosas unidirecionais embutidas em uma matriz polimérica em células adaptadas dispostas em um suporte.
[0017] Mais precisamente, o objeto da invenção é um suporte ou pré-forma para uma ferramenta de usinagem CAD/CAM com uma face superior e uma face inferior que contêm pelo menos uma célula preenchida com um material compósito a ser usinado que utiliza CAD/CAM, dito material que contêm fibras unidirecionais (UD) incorporadas em uma matriz polimérica reticulada.
[0018] Na prática, o material compósito contém pelo menos 80%, de preferência pelo menos 90%, mais preferencialmente 100% de fibras UD longas, isto é, fibras paralelas umas às outras.
[0019] Em um método preferido de construção, o compósito contém pelo menos 80%, de preferência pelo menos 90%, mais preferencialmente 100% de fibras UD longas posicionadas verticalmente na matriz em relação às superfícies superior e inferior do suporte.
[0020] Além disso, na descrição e nas reivindicações, as palavras “pré-forma” e “suporte” são usadas de forma intercambiável para designar o objeto da invenção.
[0021] Em outras palavras, a invenção consiste em fabricação de hastes, nomeadamente por pultrusão, de preferência circular, formada por hastes de fibra UD em uma matriz polimérica. As hastes são então cortadas em vários pedaços e posicionadas nas células circulares de um suporte. Na prática, o suporte está no formato de um disco com dimensões correspondentes às de um disco CAD/CAM padrão. Na prática, esse é um disco de 98 mm de diâmetro. É, portanto, adequado para máquinas atuais.
[0022] Em uma modalidade particular, a pré-forma contém apenas uma célula. Sob essas condições, a pré-forma é um formato de paralelepípedo de 14 x 14 quadrados e 18 mm de comprimento.
[0023] Assim, é possível fabricar núcleos de incrustação de fibra compósita usando CAD/CAM a partir de uma pré-forma adaptada.
[0024] Além disso, na descrição, a expressão “seção de porção ou haste” é usada para indicar material de fibra compósita que preenche as células. Este material será usinado para os núcleos de incrustação, pinos ou parafusos de implante.
[0025] A invenção também se refere às fibras compósitas de núcleo de incrustação que compreendem fibras unidirecionais longas longitudinais (UD) embutidas em uma matriz polimérica reticulada. O CAD/CAM pode ser usado para usinar os ditos núcleos de incrustação. Segundo o conhecimento do requerente, os núcleos de incrustação obtidos usando o CAD/CAM para uma pré-forma feita do material compósito como descrito acima nunca foram propostos. O mesmo se aplica aos pinos e parafusos de implante.
[0026] É claro que o suporte pode estar em uma forma diferente de cilíndrica, com base no aparato CAD/CAM usado e sua evolução. Da mesma forma, as seções podem ser quadradas, retangulares e geralmente qualquer forma geométrica baseada na seção usada. As dimensões das células serão, obviamente, baseadas na haste e no produto a ser usinado: núcleo de incrustação, pino ou parafuso. O diâmetro da célula é de 3 a 18 mm, de preferência 20 mm, com uma profundidade vantajosamente entre 10 e 24 mm, de preferência cerca de 16 mm.
[0027] As hastes geralmente preenchem 100% do volume de cada célula.
[0028] Vantajosamente, as células se encostam em cada face do suporte de forma que o material compósito gravite em direção a cada uma das faces. Dita característica, combinada com o fato de que todo o volume das células é preenchido com material compósito, permite um suporte simétrico que pode ser usado para qualquer finalidade, o que facilita o trabalho do profissional da área.
[0029] As células podem também ser separadas e encaixadas com uma parte inferior. Nessas condições, o suporte pode ser utilizado apenas na direção que acessa a ferramenta de usinagem. Esse último vai ou não acessar o material compósito, dependendo da espessura do suporte que cobre as células.
[0030] O suporte, como tal, pode ser oco. Nesse caso, as células têm uma parede lateral que liga as faces superior e inferior do suporte. Isso é fabricado preferencialmente de plástico.
[0031] Vantajosamente, o suporte está cheio, isto é, é feito de resina termoplástica ou termoendurecida em toda a espessura e entre cada célula.
[0032] De acordo com uma característica essencial, as hastes devem ser mantidas em uma posição fixa nas células. Uma vez que começa a usinagem, eles não podem se mover ou mudaria a forma do núcleo de incrustação, pino ou parafuso programado pelo software.
[0033] Qualquer método pode ser usado para garantir o suporte para as porções ou seções da haste.
[0034] Em uma primeira modalidade, eles podem ser inseridos à força em células com um diâmetro um pouco menor.
[0035] Em outra modalidade, as seções de haste são coladas em total ou em parte da parede celular com uma camada aderente. Isso é feito quando a resina que forma a matriz e a que forma o suporte não são idênticas ou não são compatíveis.
[0036] Em uma preferida modalidade, o plástico que forma o suporte quando fabricado é vantajosamente derramado ao redor das seções da haste dentro de um molde adaptado. Para fixar as hastes nas células, os materiais que formam a matriz na qual as fibras e o suporte estão embutidos são idênticos ou compatíveis. Eles são escolhidos pela pessoa versada na técnica com base nas propriedades desejadas.
[0037] Em todos os casos, é uma resina escolhida entre um grupo de resinas termofixas que contêm PMMA, TEGDMA, BISGMA, BDMA, HDDMA, UDMA, epóxi e viniléster, ou um grupo de resinas termofixas, nomeadamente PC, POM, PU.
[0038] As fibras são escolhidas do grupo de fibras de vidro, como as fibras E, R, S, AR e XRO, particularmente a sílica (quartzo).
[0039] Vantajosamente, a proporção das fibras longas é de 40 a 80%, de preferência 60 a 70% em volume da matriz polimérica, com a matriz trazendo-a a 100%.
[0040] Como afirmado anteriormente, o suporte é em primeiro lugar usado para fabricar o núcleo de incrustação. No entanto, também pode ser usado para fabricar pinos ou parafusos de implante. Todas essas estruturas mostram todas as características descritas anteriormente em relação ao tipo de fibras, a matriz e o volume de fibras.
[0041] O objeto da invenção é também um método para fabricar um suporte como descrito acima.
[0042] Esse processo inclui as seguintes etapas na formação de um molde: - os cilindros ou seções de hastes que formam as longas fibras unidirecionais longitudinais embebidas em uma matriz polimérica reticulada são posicionados, - uma resina é derramada entre cada cilindro, - a dita resina é reticulada, - o suporte formado pela resina reticulada que contêm as seções da haste é desenformado.
[0043] Como afirmado anteriormente, a resina de suporte é vantajosamente escolhida para permitir que as hastes sejam ajustadas sem adicionar um adesivo.
[0044] De preferência, o molde é circular, com aproximadamente 98 mm de diâmetro e entre 10 e 24 mm de espessura, de preferência cerca de 16 mm.
[0045] A invenção também se refere ao uso do suporte previamente descrito para a fabricação do núcleo de incrustação, pinos ou parafusos de implante usinados por CAD/CAM a partir do material compósito que preenche as células.
[0046] A invenção e os benefícios resultantes se tornarão claros a partir dos seguintes exemplos, sustentados pelas figuras anexas.
[0047] A Figura 1 é uma vista em perspectiva do suporte de acordo com a invenção.
[0048] Uma haste que compreende 81% em peso (64% em volume) de fibras de vidro unidirecionais AR e 19% de matriz de resina epóxi é fabricada por pultrusão. O diâmetro da haste é de 12 mm. As hastes são cortadas em seções de 16 mm.
[0049] Trinta seções de haste de 12 mm ou dezenove porções de 14 mm marcadas são posicionadas em um molde de 98 mm de diâmetro e 16 mm de espessura.
[0050] Em seguida, uma resina acrílica polimerizada a frio com um catalisador à base de peróxido é derramada no molde.
[0051] Por último, o suporte é desenformado. Isso inclui as células preenchidas pelas seções da haste. O CAD/CAM então insere um disco em um aparato de usinagem. Para facilitar a indexação na máquina CAD/CAM, cada porção da haste é marcada. O CAD/CAM usina cada parte para obter os núcleos de incrustação, pinos ou até parafusos de implante. Essas estruturas são feitas de fibras compósitas onde as fibras são longitudinais e unidirecionais.
[0052] O suporte assim obtido é mostrado na Figura 1. Isso constitui o suporte em si (1) mostrado em formato de disco com cada uma de suas 23 células preenchidas com uma seção de haste (2). Cada porção da haste é usinada pelo CAD/CAM. Dependendo do diâmetro das hastes, o disco pode conter mais células.
[0053] A invenção e suas vantagens serão vistas claramente no seguinte exemplo. Isto é mostrado como um exemplo não limitativo para a pessoa versada na técnica. É assim demonstrado que os núcleos de incrustação de fibras compósitas podem ser fabricados com o uso de CAD/CAM.

Claims (11)

1. Pré-forma para um aparelho de usinagem CAD/CAM CARACTERIZADA pelo fato de que tem uma face superior e uma face inferior, e compreende pelo menos uma célula preenchida com um material compósito a ser usinado por CAD/CAM, sendo que o dito material compreende pelo menos 80%, preferencialmente 90%, mais preferencialmente 100% de fibras unidirecionais longas embutidas em uma matriz de fibra polimérica reticulada (2), as ditas fibras sendo posicionadas verticalmente na matriz em relação às faces superior e inferior do suporte.
2. Pré-forma, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que as células encostam em cada superfície do suporte e em que todo o volume das células é preenchido com o material compósito.
3. Pré-forma, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 2, CARACTERIZADA pelo fato de que as células são cilíndricas.
4. Pré-forma, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADA pelo fato de que as células contêm 3 a 20 mm de diâmetro e 10 a 24 mm de profundidade.
5. Pré-forma, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, CARACTERIZADA pelo fato de que o suporte está em formato de disco com 98 mm de diâmetro.
6. Pré-forma, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, CARACTERIZADA pelo fato de que os materiais que constituem a matriz polimérica e o suporte são idênticos ou compatíveis e escolhidos a partir do grupo de resinas termofixas que contêm PMMA, TEGDMA, BISGMA, BDMA, HDDMA, UDMA, epóxi e viniléster, ou no grupo de resinas termoplásticas, nomeadamente PC, POM, PU.
7. Pré-forma, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, CARACTERIZADA pelo fato de que as fibras são escolhidas do grupo que compreende fibras de vidro E, R, S, AR e XRO, sílica.
8. Pré-forma, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, CARACTERIZADA pelo fato de que as fibras representam 40 a 80%, preferencialmente 60 a 70% em volume da matriz polimérica, suplementadas pela matriz a 100%.
9. Processo para fabricar a pré-forma conforme definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 8 CARACTERIZADO pelo fato de que em um molde: - posicionam-se os cilindros constituídos de fibras unidirecionais longitudinais longas embutidas em uma matriz polimérica reticulada (2), - derrama-se uma resina entre cada cilindro, - reticula-se a dita resina, - desenforma-se a pré-forma formada a partir da resina reticulada, que inclui as porções da haste.
10. Fibra compósita de núcleo de incrustação CARACTERIZADA pelo fato de que compreende fibras longitudinais unidirecionais longas (UD) embutidas em uma matriz polimérica reticulada (2).
11. Uso da pré-forma conforme definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 8 CARACTERIZADO pelo fato de que é para fabricar o núcleo de incrustação, pinos ou parafusos de implante usinados por CAD/CAM com um material compósito para preencher as células.
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