DENTAL KAPLAMALARDA GÖRÜLEN HASARLAR

Transkript

1 DENTAL KAPLAMALARDA GÖRÜLEN HASARLAR 1

2 Dental Kaplamalarda Görülen Hasarlar / İnceleme Aşaması 1-İNCELEME FAALİYETLERİ Kırık diş Tedavisinde Kaplama uygulaması 2

3 Dental Kaplamalarda Görülen Hasarlar / İnceleme Aşaması 1-İNCELEME FAALİYETLERİ Diş kaplaması alt destek Malzemesi ve üst estetik malzeme olmak üzere 2 temel yapıdan oluşur. a-tüm Altın b-tüm Seramik c-metal Seramik Kesilmiş bir metal seramik kaplama 3

4 Dental Kaplamalarda Görülen Hasarlar / İnceleme Aşaması 1-İNCELEME FAALİYETLERİ Özellikle metal seramik kaplamalarda arayüzeyde yapıştırıcı malzeme olabilir. Bu yapıştırıcı da genelde seramik esaslı olup özellikleri Porselen malzemeye yakındır. 4

5 Dental Kaplamalarda Görülen Hasarlar / İnceleme Aşaması Kaplama Hazırlanış Aşamaları 1-İNCELEME FAALİYETLERİ 1- Ağız ve diş yapısına uygun alınan silikon kalıp 2- Silikon Kalıba göre hazırlanan çene modelleri (Kaplama Yapılacak Eksik diş bölgelerini de içerir.) 5

6 Dental Kaplamalarda Görülen Hasarlar / İnceleme Aşaması 1-İNCELEME FAALİYETLERİ Kaplama Hazırlanış Aşamaları 3- Alçı Modelin Eksik Diş Bölgeleri Mum malzeme ile diğer dişlere uygun şekilde doldurulur. Bu mum malzeme kalıp olarak kullanılır ve bu kalıba metal dökülerek alt destek metali hazırlanmış olur. Bu metal destek alt yapısı tekrar alçı modele yerleştirilir. Not: Alt destek Metalik malzemeler Ni-Cr, Co-Cr, Altın ve Paladyum Alaşımları olabileceği gibi zirkonyum, alümina gibi seramik malzemelerden de yapılabilmektedir. 6

7 Dental Kaplamalarda Görülen Hasarlar / İnceleme Aşaması Kaplama Hazırlanış Aşamaları 1-İNCELEME FAALİYETLERİ 4- Alçı model üzerindeki metale önce yapıştırıcı opak sürülür. 5- Metal bu haliyle fırınlanarak opak malzemenin üzerine tam olarak yapışması sağlanır. Fırınlama işlemleri 960 C gibi çok yüksek sıcaklıklarda gerçekleştirilir. 7

8 Dental Kaplamalarda Görülen Hasarlar / İnceleme Aşaması Kaplama Hazırlanış Aşamaları 1-İNCELEME FAALİYETLERİ 6- Fırından çıkarılan Metal opak yapı, tekrar alçı modele yerleştirilir ; üzerine toz-sıvı karışımıyla hamur kıvamına getirilen porselen malzeme, çene ve diğer dişlerin yapısına uygun şekilde işlenir. Metal-Opak yapısı çeneden tekrar çıkarılır ve bu haliyle tekrar fırınlanarak pişirilir. 8

9 Dental Kaplamalarda Görülen Hasarlar / İnceleme Aşaması Kaplama Hazırlanış Aşamaları 1-İNCELEME FAALİYETLERİ 7- Hazırlanan kaplama çene içinde traşlanmış olan dişlerin üzerine yapıştırılır. 9

10 Dental Kaplamalarda Görülen Hasarlar / İnceleme Aşaması Problem 1-İNCELEME FAALİYETLERİ Bu haliyle hasta ağzına uygulanan kaplama ve köprülerde zaman içinde çatlamalar, kırılmalar veya işlev bozuklukları ortaya çıkabilmektedir. Bu ise tedavinin yenilenmesini gerektirmekte ve hastaya maddi-manevi açıdan problemler çıkarmaktadır. 10

11 Dental Kaplamalarda Görülen Hasarlar / İnceleme Aşaması 2-İNCELEME TOPLANTILARI (Beyin Fırtınası) Problemin ekonomik ve toplumsal boyutu Sadece İzmir ilinde bile yılda ortalama kaplama uygulaması gerçekleştirildiği düşünülürse problem ekonomik ve toplumsal açıdan oldukça önemli olduğu anlaşılacaktır. Bunun yanı sıra kullanılan malzemelerin büyük oranda yurtdışından ithal edilmesi ve 1 sıvı-toz setinin en az 50 dolar civarında olması, ülke ekonomisi açısından oldukça önemli kayıpların doğması anlamına gelmektedir. 11

12 Dental Kaplamalarda Görülen Hasarlar / İnceleme Aşaması 2-İNCELEME TOPLANTILARI (Beyin Fırtınası) Problemin Tek Cümle ile Tanımlanması: İnsan dişi kaplamalarında tedavi sonrası oluşan kırık ve çatlakların sebeplerinin araştırılması ve çözüm geliştirilmesi 12

13 Dental Kaplamalarda Görülen Hasarlar / İnceleme Aşaması 2-İNCELEME TOPLANTILARI (Beyin Fırtınası) Soru: Problemin başlıca Sebepleri neler olabilir? 1- Ağız içinde tedavi bölgesine uygulanan aşırı yüklemeler olabilir. (mesela bir fındık o bölge ile kırılmaya çalışılırsa aşırı gerilmeler ve çatlaklar oluşabilir.) Yorum: Ancak tedavi sonrası o bölgeye aşırı yüklenmemesi gerekliliği hastaya telkin edildiğinden kırılmaların bu sebeplerden olması çok nadir bir ihtimaldir ve incelemenin buna göre yapılması ise çok anlamlı olmaz. Diğer? 13

14 Dental Kaplamalarda Görülen Hasarlar / İnceleme Aşaması 2-İNCELEME TOPLANTILARI (Beyin Fırtınası) Soru: Problemin başlıca Sebepleri neler olabilir?-devam 2- Kaplamanın hazırlanma aşamasında, fırınlama sonrası, soğuma sırasında oluşan termal gerilmeler ve makro veya mikro çatlaklar problemin sebepleri olabilir. (Bu çatlaklar ile tedavi sonrası ağız içinde oluşan kırık ve çatlakların farklı olduğuna dikkat) Soru: Bu ihtimal ne kadar gerçekçidir? Cevap: Fırınlamanın 960 C gibi çok yüksek sıcaklıklarda olması, fırınlama sonrası oda ortamıyla numune sıcaklığı arasında aşırı sıcaklık farkı bulunması ve yapının, özellikleri farklı 1 den fazla malzemeden oluşması, aşırı termal gerilmelerin doğmasına sebep olabilir. Bu ise yapıda soğuma sonunda artık gerilmelerin kalmasına ve bazı durumlarda mikro veya makro çatlakların doğmasına yol açar. Çiğneme kuvvetlerinin ve pozitif artık gerilmelerin etkisi ile çatlakların ilerlemesi ve kırılmaların oluşması söz konusu olabilir. Çatlak oluşmamış olsa dahi pozitif artık gerilmeler yapının mukavemetini düşürücü rol oynar. Uygulamalarda da fırınlama sonrasında çatlak oluşumlarının gözlenmesi bu ihtimali oldukça kuvvetlendirmektedir. 14

15 Dental Kaplamalarda Görülen Hasarlar / İnceleme Aşaması 2-İNCELEME TOPLANTILARI (Beyin Fırtınası) Soru: Artık Gerilme (Residual Stress) ne demektir? Cevap:Bir sistemde yüklemeden sonra sistemin üzerinde kalan gerilmelerdir. Tek bir malzeme için plastik bölgeye kadar yüklemeden sonra yükün boşaltılması durumunda sistemde artık gerilmeler kalır. Birden fazla malzemeden oluşan sistemlerde ise elastik bölgede yükleme durumlarında da artık gerilmeler kalabilir. 15

16 Dental Kaplamalarda Görülen Hasarlar / İnceleme Aşaması 2-İNCELEME TOPLANTILARI (Beyin Fırtınası) Soru: Bir yapıda artık gerilmeler faydalı olabilir mi? Cevap: Dış yükler etkisiyle oluşacak gerilmelere karşı, zıt yönde bir artık gerilme dağılımı yapının mukavemetini arttırıcı bir rol oynar. Zira toplam gerilme değeri düşecektir. Böyle durumlarda artık gerilmeler faydalıdır. Bu nedenle bazı ön yüklemelerle artık gerilmelerin oluşturulduğu uygulamalara rastlamak mümkündür. Örneğin; içten basınçlı tüpler üretimden hemen sonra, plastik bölgeye kadar yüklenecek şekilde bir akışkanla doldurulmaktadır. Bu şekilde negatif artık gerilmeler elde edilmektedir. Bu şekilde %15-20 civarında mukavemetlerinde bir artış elde edilmektedir. 16

17 Dental Kaplamalarda Görülen Hasarlar / İnceleme Aşaması 2-İNCELEME TOPLANTILARI (Beyin Fırtınası) Soru: Diş kaplama yapısı için artık gerilmeler nasıl oluşur? Faydalı mı yoksa zararlı mıdır? Soğuma sonunda yapının üzerindeki gerilmeler kalıcıdır ve ısıl artık gerilmeler (thermal residual stress) olarak isimlendirilebilir. Zira soğuma tamamlandığı için artık gerilmeleri değiştirecek başka bir etken kalmamıştır. Özellikle pozitif artık gerilmeler yapının mukavemetini azaltıcı rol oynadığı için zararlıdır. 17

18 Dental Kaplamalarda Görülen Hasarlar / İnceleme Aşaması 2-İNCELEME TOPLANTILARI (Beyin Fırtınası) Soru: Kaplama yapısında niçin özellikle pozitif artık gerilmeler daha etkilidir? Cevap: Öncelikle seramik malzemelerin gevrek yapısından dolayı, çeki dayanımının basıya göre çok daha küçük olduğunu bilmekte fayda vardır(150 MPa). Çeki gerilmeleri çatlak açılmasına ve ilerlemesine, bası gerilmeleri çatlak kapanmasına sebep olur. Bu nedenle pozitif artık gerilmeler çiğneme kuvvetlerinden kaynaklanan pozitif gerilmelere yardım ederek (eklenerek), yapıdaki çatlakların açılmasını kolaylaştırır. Negatif artık gerilmeler ise çatlağın açılmasını zorlaştırdığı için yapının mukavemetini arttırıcı rol oynar. 18

19 Dental Kaplamalarda Görülen Hasarlar / İnceleme Aşaması 2-İNCELEME TOPLANTILARI (Beyin Fırtınası) Soru: Bu problem için ne gibi bir BDM çalışması yapılabilir? Cevap: Bu Problemde Kaplama üzerinde oluşan maksimum ve artık gerilmelerin hesaplanabilmesine yönelik bir BDM çalışması ve bunları azaltıcı unsurların araştırılması faydalı olur. 19

20 Dental Kaplamalarda Görülen Hasarlar / İnceleme Aşaması 2-İNCELEME TOPLANTILARI (Beyin Fırtınası) Soru: O halde BDM çalışması aşağıdaki aşamalardan hangisinde yapılmalıdır? a- Kaplamanın fırınlamadan önceki hazırlanma aşamasında, b- Kaplamanın fırında pişme aşamasında, c-kaplamanın fırınlama sonrası soğuma aşamasında, d-kaplamanın hasta ağzına uygulanma aşamasında, e- Kaplamanın hasta ağzına yerleştirildikten sonraki aşamada, 20

21 Dental Kaplamalarda Görülen Hasarlar / İnceleme Aşaması Doğru Cevap: 2-İNCELEME TOPLANTILARI (Beyin Fırtınası) c şıkkıdır. Zira artık ısıl gerilmeler soğuma sonrasında ortaya çıkacaktır. Ayrıca tedavi öncesi kaplama üzerinde çatlak oluşumuna sebep olan, ve kaplamayı ağıza çatlaklı bir şekilde takılmasına yol açan faktörde soğuma sırıasında oluşan yüksek ısıl gerilmelerdir ki, bunlarında hesaplanması da BDM çalışmasına dahil edilmelidir. 960 C 21

22 Dental Kaplamalarda Görülen Hasarlar / İnceleme Aşaması 2-İNCELEME TOPLANTILARI (Beyin Fırtınası) -Soru: Bu problem için Analiz Tipi Ne olmalıdır? Cevap: Zamana bağlı ısıl analiz olmalıdır. (transient thermal analysis). Zira soğuma sırasında modelin üzerindeki her noktanın sıcaklığı zamanla değişmektedir. (Alttaki resimde görüleceği gibi numuneler fırından 960 C sıcaklıktan bir anda oda ortamına çıkarıldığından, resimdeki renk gerçektir.) 22

23 Dental Kaplamalarda Görülen Hasarlar / İnceleme Aşaması 2-İNCELEME TOPLANTILARI (Beyin Fırtınası) Soru: Analizler sonunda hangi sonuçlar değerlendirilmelidir? Soğuma sırasında ve sonunda ortaya çıkan gerilmeler değerlendirmelidir. Soğuma sonundaki gerilmeler kalıcıdır ve artık gerilmeler olarak isimlendirilir. Soru: Sizce Bakan Bey in Yaptığı eleştiri doğru mu? Cevap: Çatlak oluşmasının en önemli sebebi soğumanın herhangi bir anında ortaya çıkan maksimum gerilmelerdir. Artık Gerilmeler ise soğuma sonunda yapı üzerinde kalan gerilmelerdir. Soğuma sırasında çatlak oluşumunu sebep olmaktan çok, tedavi sonrası çatlak açılmasına katkı sağlarlar. Bu nedenle Bakan Bey in eleştirisi tam olarak doğrudur denilemez. 23

24 Dental Kaplamalarda Görülen Hasarlar / İnceleme Aşaması 2-İNCELEME TOPLANTILARI (Beyin Fırtınası) Bununla birlikte aynı tedavi bölgesi için çok farklı model geometrileri kullanılamayacağından modelleri birbirleriyle karşılaştırmak çok fazla bir anlam ifade etmeyecektir. Soru : Artık gerilmelere etki eden faktörler hangileridir? ve BDM çalışmasında hangileri göz önüne alınabilir? Cevap: Model Geometrisi, Malzeme Özellikleri, Soğuma ortamı en önemli etkenlerdir. 24

25 Dental Kaplamalarda Görülen Hasarlar / İnceleme Aşaması İNCELEME ALTERNATİFLERİ 2-İNCELEME TOPLANTILARI (Beyin Fırtınası) En genel anlamda, birden fazla model için, farklı malzemeler ve soğuma hızlarına yönelik BDM çalışmaları yapılabilir. Ancak bu oldukça uzun ve külfetli bir çalışma gerektirdiğinden incelemeyi biraz daha özelleştirmek gerekir. Aynı tedavi bölgesi için çok farklı model geometrileri kullanılamayacağından modelleri birbirleriyle karşılaştırmak çok fazla bir anlam ifade etmeyecektir. O halde 1 model geometrisi seçilmesi ilk aşama için yeterlidir. Başlangıç olarak ise tek dişe uygulanan tekil bir kaplamanın incelenmesi modelleme açısından önemli bir kolaylık olacaktır. 25

26 Dental Kaplamalarda Görülen Hasarlar / İnceleme Aşaması 2-İNCELEME TOPLANTILARI (Beyin Fırtınası) Soru: Model aşağıdakilerden hangilerini içermelidir.? 1- Kaplamadaki Üst Estetik Porselen 2- Kaplamadaki Alt Destek Metali 3- Porselen-metal Arayüzey yapıştırıcı 4- Kaplamanın uygulanacağı traşlanmış diş/dişler 5- Dişlerin etrafındaki çene kemiği dokuları 6- Çene Kemiği kasları Cevap: 3- Porselen, metal, arayüzey yapıştırıcısı 26

27 Dental Kaplamalarda Görülen Hasarlar / İnceleme Aşaması İNCELEME ALTERNATİFLERİ 2-İNCELEME TOPLANTILARI (Beyin Fırtınası) Bunun yanısıra uygulamalarda standart hale gelmiş olan üretim prosedürlerinde soğuma ortamı genelde aynıdır. Farklı soğuma ortamlarının etkilerinin karşılaştırılması ayrı bir çalışma olarak değerlendirilebilir. O halde ilk aşamada mevcut soğuma ortamını hesaba katmak yeterlidir. Ancak alt destek ve üst estetik malzemeler açısından piyasada kullanımda olan çok farklı malzemeler mevcuttur. Bunların her birisinin çalışmaya katılması yine güncel uygulamalara yönelik bir araştırma niteliğini taşıyacaktır. 27

28 Dental Kaplamalarda Görülen Hasarlar / İnceleme Aşaması 2-İNCELEME TOPLANTILARI (Beyin Fırtınası) Karar: Tek diş üzerine kaplama modeli oluşturulacak, aynı soğuma ortamı (hızı) için, piyasada kullanılan farklı markadaki malzemelerle zamana bağlı ısıl analizler yapılarak, ısıl gerilmeler ve artık gerilmeler hesaplanacak ve bu sonuçlar ışığında malzemelerin birbirlerine göre avantaj-dezavantajları araştırılacaktır. Bu şekilde güncel uygulamalardaki durum ortaya çıkarılmış olacaktır. mevcut İleride ise farklı soğuma hızları veya farklı modeller için BDM çalışmaları ayrıca düşünülebilir. 28

29 Dental Kaplamalarda Görülen Hasarlar / İnceleme Aşaması 3- İNCELEME RAPORU İnceleme faaliyetlerini detaylarıyla içeren bir rapor hazırlanır. 29

30 Dental Kaplamalarda Görülen Hasarlar / İnceleme Aşaması 4- Temel Bilgilerin Gözden Geçirilmesi İnceleme Şekline karar verildikten sonra aşağıdaki konuların temel bilgilerini hatırlamakta fayda vardır. Isı Transferi Gerilme ve Gerilme Çeşitleri Akma ve Kırılma Kriterleri 30

31 5-BDM Açısından Yapılabilecek Kolaylıklar ve Basitleştirmeler Isıl yüklemeler ve sınır şartları dönel simetrik olmasına rağmen, kaplama geometrisi aslında hiçbir diş için tam olarak dönel simetrik değildir. Ancak daha basit çalışmalarda ön dişler için kaplama dönel simetrik alınmaktadır. (Bu çalışmada üst ön diş ele alınmış ancak dönel simetrik model kullanılmamış ve 3 boyutlu model kurulmuştur.) Metal ve Porselen ara yapıştırıcı malzemesi çok ince ve özellikleri porselene yakındır. Bu nedenle porselen hacmine dahil edilerek model kurulabilir ki, bu çalışmada öyle yapılmıştır. Diğer :? 31

32 6- Geometrik Modelin Kurulması Üst ön dişe geçirilen kaplamanın modeli kurulmuştur. 32

33 7-Elemanlara Ayırma (Meshing) 33

34 8- ANALİZ GİRDİLERİ 8.1 Sınır Şartları : Deplasmanlar açısından sınır şartları: Kaplama, içindeki tek bir noktadan tele oturur, bu asılı vaziyette fırınlanır ve aynı halde soğumaya terk edilir. Bu noktadaki temasta ihmal edilebilir. Soru: Bu durumda modelimize deplasmanlar açısından nasıl bir sınır şartı girilmelidir? Cevap: Hiçbir deplasman sınır şartı girilmesine gerek yoktur.. Hatırlatma : Deplasman sınır şartı Ux, Uy, Uz, Rotx, Roty, Rotz 34

35 8.2 Yükleme: 8- ANALİZ GİRDİLERİ İki işlemin yapılması ile yükleme tanımlanmış olur. Bunlar: a- Modeldeki tüm malzemelere 960 C lik başlangıç sıcaklığı verilecek, b Soğuma ortamı programda tanımlanacaktır. Bu ise ısı transferi için gerekli özelliklerin tanımlanmasıyla mümkündür. Soru : Soğuma sırasındaki ısı transferi tiplerinin (iletim, taşınım, ışınım) etki dereceleri nasıldır? İletim (Conduction) : Numune küçük, porselen ve metal kalınlıkları azdır. Soğuma sırasında bu iki yapı arasındaki sıcaklık farkı ihmal edilebilecek seviyelerde seyrettiğinden aralarında iletimle olan ısı geçişi de ihmal edilebilir. Taşınım (Convection): Numune iç ve dış yüzeylerinin bir anda havayla temas etmesi ve çok yüksek bir sıcaklık farkı sebebiyle taşınımla olan ısı kaybı çok önemli seviyelerdedir. Özellikle soğuma sonuna doğru ısı kaybının neredeyse hepsi taşınımla gerçekleşmektedir. Işınım (Radiation): Soğumanın başlangıcında, yüksek sıcaklıklarda en etkili ısı transferi şeklidir. Soğuma sonuna doğru ise etkisi azalır. 35

36 8.2 Yükleme: 8- ANALİZ GİRDİLERİ Soru :Analiz Programından ısı kaybını (transferini) tanımlamak için hangi özelliklere ihtiyaç vardır? İletimle olan ısı transferini tanımlamak için malzemelerin ısı iletim katsayılarına (k) ihtiyaç olsa da bu kayıp çok önemsiz seviyelerdedir. Ancak yine de k değerleri programa girilmelidir. Taşınımla olan ısı transferini tanımlamak için, ısı taşınım katsayısı (h) na ihtiyaç vardır. Düzgün geometrik alanlar için h değeri teorik olarak hesaplanabilmektedir. Ayrıca soğuma eğrisinin bilinmesiyle taşınım katsayısı hesabı yapılabilir. Işınımla (Radiation) olan ısı transferini tanımlamak için, yüzeyin yayma katsayısı (e) bilinmelidir. (0< e < 1, s =5.67x(10^-8) Stefann-Boltzman sabiti. Veya hr (radiation) ışınım katsayısı bilinmelidir. 36

37 8- ANALİZ GİRDİLERİ 8.2 Yükleme: Soru :Işınım ve taşınımın etkisini aynı anda içeren bir katsayı tanımlamak mümkün müdür? Cevap: Mümkündür. Taşınımla olan ısı akısı = Işınımla olan Isı Akısı = + + Toplam ısı akısı = Burada eşdeğer (equavilant) taşınım katsayısı ( heq ) ışınım ve taşınımın etkisini birlikte içermektedir. Bu değerin doğru tespit edilmesi ışınım ve taşınımın etkisini dahil etmek için yeterlidir ve soğuma ortamının doğru tanımlanması anlamına gelecektir. 37

38 8- ANALİZ GİRDİLERİ 8.2 Yükleme Eşdeğer taşınım katsayısı hesabı: Eşdeğer Taşınım katsayısının soğuma eğrisinden hesabı: Görüldüğü gibi taşınım katsayısı herbir sıcaklık aralığı için farklı olabilir. 38

39 8- ANALİZ GİRDİLERİ 8.2 Yükleme Eşdeğer taşınım katsayısı hesabı: Soru: Eşdeğer taşınım katsayısının gerçek değerini nasıl bulabiliriz? Cevap: Soğuma eğrisi deneysel olarak elde edilebilirse, her bir sıcaklık aralığı için eşdeğer taşınım katsayısı üstteki formülden hesaplanır ve sıcaklığa bağlı olarak taşınım katsayıları analiz programına girilir. 39

40 8- ANALİZ GİRDİLERİ 8.2 Yükleme Eşdeğer taşınım katsayısı hesabı: Soru: Soğuma eğrisinin deneysel ölçümünde dikkat edilmesi gereken hususlar nelerdir? Numune çok küçük olduğu için, dokunduğu noktadan sıcaklık ölçen probların ısıyı emeceğinden dolayı yanlış sonuç vereceği düşünülmeli ve kullanılmamalıdır. Düz ve daha geniş yüzeylerde sıcaklık ölçmek için kullanılan infrared (temassız) ışın tabancası şeklindeki termometreler yanlış sonuç verebileceğinden dolayı, kullanılmamalıdır. Zira numunemizin yüzeyi düz değildir ve çok küçüktür. Noktasal ölçümde çok daha hassas olan termokupl tellerinin kullanıması daha uygundur. 40

41 8- ANALİZ GİRDİLERİ 8.2 Yükleme Eşdeğer taşınım katsayısı hesabı: Soru: Soğuma eğrisinin deneysel ölçümünde dikkat edilmesi gereken hususlar nelerdir? Noktasal ölçümde çok daha hassas olan termokupl tellerinin kullanılması daha uygundur. Termokupl tellerinin malzemelerine göre sıcaklık ölçümünde doğru sonuç verme sınırları vardır. Bunlardan çalışmamıza uygun olan seçilmelidir. Bu çalışma için S tipi termokupl seçilmiştir. 41

42 8- ANALİZ GİRDİLERİ 8.2 Yükleme Eşdeğer taşınım katsayısı hesabı: Soru: Termokupulların satın alındığı gibi kullanılması doğru mudur? Cevap: Satın alınan termokuplların ölçüm hassasiyeti çeşitli sebeplerle bozulmuş olabileceği ve bunun düzeltilmesi gerektiği düşünülmelidir. Bu işleme kalibrasyon denilmektedir. Kalibrasyon laboratuvarlarında çok hassas ölçüm yapan cihazlar vasıtasıyla termokuplların ölçüm hassasiyeti düzeltilmektedir. 42

43 8- ANALİZ GİRDİLERİ 8.2 Yükleme Eşdeğer taşınım katsayısı hesabı: Soğuma Eğrisinin Deneysel Tespiti : Kalibrasyon işleminin de tamamlanmasıyla birlikte, soğuma eğrisi tespitine geçilir. Numunenin bir dış, bir iç kısmındaki 2 noktaya termokupların uçları gömülür. Diğer uçları sıcaklık okuyan başka bir okuyucuya bağlanır. Fırının ısınma sürecinde termokuplların bir kısmı fırın haznesinde kalır. 960C ye kadar sıcaklık çıkar. Fırın kapağının açılmasıyla birlikte, sıcaklık aniden düşmeye başlar. Fırın kapağının açılması anı t=0sn kabul edilerek, belirli saniyelerde sıcaklık değerleri cihazdan okunur. (Cihaz, sıcaklıkları otomatik kaydetmektedir.) 43

44 8- ANALİZ GİRDİLERİ 8.2 Yükleme Eşdeğer taşınım katsayısı hesabı: Sonuç olarak deneysel soğuma eğrisi yandaki gibi elde edilmiştir. Bu tip eğri fonksiyonları exponansiyel tip olarak isimlendirilmektedir. Bu eğri üzerinden belli sıcaklık aralıklarında eşdeğer taşınım katsayıları alttaki formüllerden hesaplanarak analiz programına girilecektir. Böylece soğuma ortamı tanımlanmış olacaktır. 44

45 8- ANALİZ GİRDİLERİ 8.2 Yükleme Eşdeğer taşınım katsayısı hesabı: Belli sıcaklık aralıkları için eşdeğer taşınım katsayıları hesaplandıktan sonra analiz programındaki soğuma eğrisi elde edilip deneysel soğuma eğrisi ile karşılaştırılır. Aralarında belirli bir fark çıkmaktadır. 45

46 8- ANALİZ GİRDİLERİ 8.2 Yükleme Eşdeğer taşınım katsayısı hesabı: Deneysel ve Numerik soğuma eğrileri arasındaki fark kapanana kadar eşdeğer taşınım katsayılarında oynamalar yapılır. Deneme-Yanılma yöntemiyle eşdeğer taşınım katsayıları değiştirilerek soğuma eğrileri her seferinde karşılaştırılır. Ve yeterli bir yaklaşımdan sonra taşınım katsayılarının son değerleri elde edilmiş olur. Soru:Bu eğrilerin çakıştırılmasının önemi nedir? Cevap: Bu sayede analiz programında gerçek soğuma ortamı tanımlanmış olur. Isıl özelliklerin değerlerindeki yanlışlıklar elimine edilmiş olur. Çünkü bunların etkileri olan soğuma eğrileri doğru elde edilmiştir. Ayrıca bu eğrilerin çakışması, sonuçları destekleyici nitelikte bir çalışmadır. 46

47 8.3 Malzeme Özellikleri 8- ANALİZ GİRDİLERİ İlk analizler için seçilen malzeme çiftleri şöyledir: -Alt destek malzemesi Nikel-Krom alaşımı : Üretici Firma/Ülke : Bego/Almanya Ürün ismi : Wirocer Plus Kompozisyon : 65.2 %Ni, 22.5 %Cr, 9.5 % Mo, < 2 % Fe-Si-Mn-Nb Üst estetik malzeme Dental porselen Üretici Firma/Ülke : Vita/Almanya Ürün ismi : VMK 95 Bu marka için kullanılan seramik esaslı arayüzey yapıştırıcı malzemesinin özellikleri aynı kabul edilmiştir. Model kurulurken arayüzey yapıştırıcısı porselen hacmine dahil edilmiştir. 47

48 8.3 Malzeme Özellikleri 8- ANALİZ GİRDİLERİ Zamana bağlı ısıl gerilme analizi yapabilmek için, alt destek ve üst estetik yapının farklı sıcaklıklardaki şu malzeme özellikleri gereklidir: Elastik ve Plastik bölge davranışları Isıl Genleşme Katsayıları (a :1/K) Isıl Kapasiteler (c p : J/kgK)) Yoğunlukları (d : gr/cm 3 ) Isıl İletkenlik Katsayıları (k: W/mK) Bu özelliklerin bir kısmı deneysel çalışmalarla, bir kısmı literatürden ve üretici firmalardan, bir kısmı da teorik hesaplamalarla bulunmuş ve analiz programına girilmiştir. Şimdi herbirisini tek tek ele alarak açıklayacağız: 48

49 8.3 Malzeme Özellikleri 8- ANALİZ GİRDİLERİ Elastik (E, n) ve plastik bölge davranışları a - Ni-Cr için, 20 o C, 200 o C, 400 o C ve 600 o C de basma testleri yapılmış s - e diyagramları çıkarılmıştır. 800 o C ve 1000 o C lerdeki eğriler ise diğer eğrilere benzer şekilde kabul edilmiştir. Bu eğriler yardımıyla farklı sıcaklıklarda Elastisite modülü değerleri ve plastik bölge eğrileri elde edilerek programa girilmiştir. Poisson oranı (n) ise literatürdeki aynı tip alaşımın kullanıldığı bir çalışmadan alınmıştır. 49

50 8.3 Malzeme Özellikleri 8- ANALİZ GİRDİLERİ Elastik (E, n) ve plastik bölge davranışları -devam b-Porselen Dental porselen malzemeler, oda sıcaklığından camsı dönüşüm sıcaklığına ( Tg) kadar lineer elastik, Tg den yumuşama sıcaklığına ( Ts ) kadar viskoelastik, Ts den ergime sıcaklığına ( Tm ) viskoplastik davranış göstermektedir. Buradaki bazı kavramları açıklamakta fayda vardır: Camsı dönüşüm sıcaklığı (Tg): Porselen bu sıcaklığa kadar katı ve sert bir yapı gösterir. Bu sıcaklığın üzerinde yumuşar ve viskoelastik bir davranış gösterir. Yumuşama Sıcaklığı (Ts): Bu sıcaklığın üzerinde porselen iyice yumuşar, hamur kıvamına gelir ve viskoplastik davranış gösterir. 50

51 8.3 Malzeme Özellikleri Elastik (E, n) ve plastik bölge davranışları -devam b-Porselen -devam Viskoelastik malzeme: Sabit gerilme altında Δt i süresi kadar beklenmesi ile birim uzama ε i değerine yükselir (Şekil b). Sabit deformasyonda ise yapıda ise zamanla gerilme gevşemesi (strees relaxation) ortaya çıkar (Şekil c). 8- ANALİZ GİRDİLERİ Deformasyonlar elastik sınırlar içinde kalırsa buna viskoelastik malzeme davranışı denir. Örneğin bir slikon yastığa elimizi koyduğumuzda (sabit yükte), viskoelastik özelliğinden dolayı zamanla elimizin biraz daha çöktüğünü hissederiz. Elimizi (yükü) kaldırdığımızda yastık ilk haline geri döner) 51

52 8- ANALİZ GİRDİLERİ 8.3 Malzeme Özellikleri Elastik (E, n) ve plastik bölge davranışları -devam b-porselen -devam Viskoplastik malzeme: Sabit gerilmede oluşan deformasyon artışı plastik bölgeye geçerse, yani kalıcı deformasyon olursa bu malzeme davranışına ise viskoplastik malzeme davranışı denir. Bir hamurun üzerine bir ağırlık koyduğumuzda, ağırlığın da yavaş yavaş çöktüğünü görürüz. Ağırlığı hamur üzerinden kaldırırsak hamurun ilk şekline gelmez. Üzerinde kalıcı bir deformasyon oluşur. Sonuç olarak, porselen malzemenin özellikleri üretici firmadan, literatürdeki benzer çalışmalardan ve internetteki bazı malzeme sitelerinden alınarak ve bazı kabuller yapılarak belirlenmiştir. 52

53 8.3 Malzeme Özellikleri 8- ANALİZ GİRDİLERİ Elastik (E, n) ve plastik bölge davranışları -devam Porselen Malzemenin Elastik, Viskoelastik ve Viskoplastik Davranışlarının tanımlanması : Porselenin viskoelastik ve viskoplastik malzeme davranışlarının tam olarak programda tanımlanması oldukça güçtür. Bunun yerine porselen tüm sıcaklıklarda lineer elastik kabul edilmiş ve Elastisite modülünün yüksek sıcaklıklarda düşürülmesi ile viskoelastik ve viskoplastik davranışları da lineer elastik özellikler içerisine yansıtılmıştır. Bunun için bazı çalışmalardan da faydalanılarak orjinal bir hesaplama yöntemi geliştirilmiştir. (Bu hesaplama şeklinin detayları için yayınlanmış makaleye bakılması gerekir.) Sonuç olarak porselenin tüm sıcaklıklarda elastisite modülü değişimi: 53

54 8.3 Malzeme Özellikleri 8- ANALİZ GİRDİLERİ Elastik (E, n) ve plastik bölge davranışları -devam Sonuç olarak, Porselen, yüksek sıcaklıklardaki viskoelastik ve viskoplastik davranışları Elastik özellikler içine yansıtılmış ve tüm sıcaklıklarda lineer elastik kabul edilmiş, Ni-Cr ise elasto-plastik olarak tanımlanmıştır. Bu sayfadaki grafikler porselen ve metal için elastik ve plastik bölge davranışlarını tanımlamaya yeterlidir ve analiz programına bu grafikler tanımlanmıştır. 54

55 8.3 Malzeme Özellikleri 8- ANALİZ GİRDİLERİ Isıl genleşme katsayısı: (Gerilmeler üzerinde en etkili malzeme özelliğidir) Oda sıcaklığı değerleri üretici firmalarca verilmesine rağmen, yüksek sıcaklıklardaki değerleri literatür çalışmalarıyla ve çeşitli kabullerle belirlenmiştir. 55

56 8- ANALİZ GİRDİLERİ 8.3 Malzeme Özellikleri Diğer Malzemenin özellikleri: ısıl kapasiteler (cp) yoğunluklar (d) cp ( J / kg o C ) Porcelain Ni-Cr d (gr/cm 3 ) 6 3 Porcelain Ni-Cr T ( o C ) T ( o C ) Isı iletim katsayıları (k) k ( W / m o C) Porcelain Ni-Cr T ( o C ) 56

57 8.ADIM Analiz Girdileri Analize hazır hale getirilen model için bir özet yapmak gerekirse; Porselen tüm sıcaklıklarda lineer elastik kabul edilmiştir. Yüksek sıcaklıklardaki viskoelastik ve viskoplastik davranışları elastik özellikler içine yansıtılmıştır. E ve n değerlerinin sıcaklıkla değişim grafikleri programa girilmiştir. Yapıştırıcı malzemenin özellikleri porselenle aynı alınmış ve hacmi porselen hacmine dahil edilmiştir. Ni-Cr malzeme elasto-plastik alınmış ve farklı sıcaklıklarda basma testleriyle s-e diyagramları elde edilerek programa girilmiştir. Isıl genleşme katsayıları ve diğer ısıl özelliklerin sıcaklıkla değişimleri, tüm malzemeler için elde edilerek programa girilmiştir. Soğuma eğrileri deneysel olarak elde edilmiş, bu eğrilerden eşdeğer (taşınım+ışınım) taşınım katsayıları hesaplanmıştır. Analizlerde elde edilen soğuma eğrileri, deneysel soğuma eğrileriyle çakışana kadar eşdeğer taşınım katsayılarında düzeltmeler yapılmıştır. Bu sayede soğuma ortamı tam olarak programda tanımlanmıştır. Tüm modelin ilk sıcaklığı fırından çıkış sıcaklığı olan 960 C alınmıştır. 10sn de bir sonuçlar alınmış, tüm süre1000sn olarak sisteme girilmiştir. Modele hiçbir deplasman sınır şartı girilmemiştir. İlk olarak tek diş kuron ve 2 malzeme için analizler yapıldıktan sonra aynı model için farklı malzeme çiftlerinin denenmesi planlanmıştır. 57

58 9- PROGRAM AYARLARI Zamana bağlı ısıl analizlerde, toplam süre ve adım süresi tanımlanmalıdır. Örneğin; toplam süre :1000sn, Adım süresi: 2sn Olarak girilirse, analize, 0.sn den başla, 2sn aralıklarla sonuçları kaydet, 1000sn yeye kadar devam et anlamı taşır. Adım süresi iyi ayarlanamazsa, çözümlerde yakınsama olmaz ve program hata verir. Toplam süre az verilirse, son duruma (soğuma sonu) yeterince yaklaşılamaz; çok verilirse gereksiz çözüm adımları yaptırılmış olur, süre uzar. Bu nedenle bu analiz tipinde, toplam süre ve adım süresi ayarları bazen deneme yanılma ile elde edilir. Bazen programın otomatik olarak seçmesine izin verilmelidir. 58

59 10.ADIM - Çözüm Solve veya benzer bir komutla programın otomatik çözüm yapması sağlanır. 59

60 11- İLK ANALİZLERİN DEĞERLENDİRİLMESİ VE DESTEKLENMESİ Soru 1: Sonuçlar Mantıklı mı? Cevap: Artık gerilmeler (soğuma sonundaki değerler) makul değerlerdedir. Maksimum artık gerilmelerin arayüzeyde çıkması mantıklıdır. 60

61 11- İLK ANALİZLERİN DEĞERLENDİRİLMESİ VE DESTEKLENMESİ Soru 1: Sonuçlar Mantıklı mı -devam? Cevap devam : Porselende maksimum gerilmelerin soğuma sırasında çıkması mantıklıdır. Çünkü uygulamalarda da soğuma tamamlanmadan, porselende çatlaklar görülmüştür. 61

62 11- İLK ANALİZLERİN DEĞERLENDİRİLMESİ VE DESTEKLENMESİ Soru 2: Sonuçların Doğruluğunu Nasıl Desteklerim? Cevap : Numunenin çok küçük, sıcaklıkların çok yüksek ve geometrinin düzgün olmaması gerilmelerin deneysel olarak ölçümünü ve neredeyse imkansız kılmaktadır. Bu durumda sıcaklıkların deneysel tespiti ile sonuçlar desteklenebilir. Soru: Bu aşamaya kadar yapılan faaliyetlerden hangisi sonuçları desteklemektedir? Cevap:Soğuma eğrilerinin çakıştırılması sonuçları destekler. Zira bu durum, analizlerde sıcaklıkların gerçek değerlerle çakıştığını göstermektedir. Diğer? 62

63 11- İLK ANALİZLERİN DEĞERLENDİRİLMESİ VE DESTEKLENMESİ Soru 3: Sonuçları Nasıl Yorumlarım? Cevap: Porselen gevrek bir yapıya sahip olduğu için, çeki mukavemeti daha düşüktür ve bu nedenle maksimum asal gerilmelerin değerlendirilmesi daha doğrudur. Metal ise Elastoplastik bir yapıya sahip olduğundan Von.Mises gerilmelerinin kriter alınması daha doğrudur. Sonuçlar makul sınırlar içinde çıktığı ve soğuma eğrilerinin çakıştırılması ile desteklendiği için planlanmış diğer analizlerin yapılmasından sonra genel bir değerlendirme yapılması daha uygundur. 63

64 12- PLANLANAN DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME Uygulamalarda kullanılan farklı 3 metal alaşımı için, malzeme özellikleri tespit edilmiştir. Ayrıca sadece ısıl genleşme katsayısı farklı kabul edilen 2nci bir porselen düşünülmüştür. Sonuçta 3x4 =12 tane (Metal, Porselen) çifti için aynı analizler yapılmıştır. Sonuçları yorumlamak ve değerlendirmek için çeşitli grafikler çizilmiştir. 64

65 12- PLANLANAN DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME 65

66 12- PLANLANAN DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME Uygulamalarda kullanılan farklı metaller için, malzeme özellikleri tespit edilmiş ve aynı analizler yapılmıştır. Sonuçları yorumlamak ve değerlendirmek için çeşitli grafikler çizilmiştir. 66

67 12- PLANLANAN DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME 67

68 12- PLANLANAN DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME 68

69 12- PLANLANAN DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME 69

70 12- PLANLANAN DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME 70

71 12- PLANLANAN DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME Genel Değerlendirmeler Genel olarak tüm malzeme çiftlerinde; Gerilmelerin, zamana ve sıcaklığa bağlı değişim grafikleri modeldeki tüm noktalarda yaklaşık aynı formda çıktığı, özellikle arayüzeylerde yoğunlaştığı, bazı lokal noktalarda arttığı, kaplamanın büyük bir bölümünde ise mukavemet sınırlarından çok daha düşük şiddetlerde kaldığı, görülmektedir; Gerilmeler viskoplastik bölgede ihmal edilebilecek mertebelerde kalmakta, viskoelastik bölgeye yaklaştıkça artmaktadır. Soğuma başlangıcından kısa bir sure sonra, Tg sıcaklığının biraz altında yani porselenin lineer elastik davranış gösterdiği bölgede porselendeki gerilmeler maksimum değerlere ulaşmaktadır. Bunun yanısıra arayüzeyin opak ve metal arasında olduğunu göz önüne alarak opaktaki gerilmelerin porselene göre çok daha fazla şiddette çıktığı söylenebilir. Bu çalışmanın sınırları içinde elde edilen sonuçlar tüm durumlarda gerilme yığılmalarının kole bölgesi (servical margin) civarında ortaya çıktığını göstermektedir. Birçok klinik gözlemde kaplamada zamanla ortaya çıkan kırılmaların bu bölgeden itibaren başladığının tespit edilmesi, elde ettiğimiz sonuçları önemli düzeyde desteklemektedir. Isıl genleşme katsayıları arasındaki çok küçük farkların bile gerilmeleri önemli ölçüde değiştirdiği tespit edilmiştir. 71

72 12- PLANLANAN DİĞER ANALİZLERİN YAPILMASI VE GENEL DEĞERLENDİRME Genel Değerlendirmeler - devam Porselenin ısıl genleşme katsayısı değişimi αp-1 veya αp-2 şeklinde alındığında maksimum ısıl gerilmeler ve artık gerilmelerin şiddetleri büyükten küçüğe doğru sırayla, Ni-Cr, Co-Cr, Pd-Ag ve Au-Pt alt yapıları için ortaya çıkmaktadır. αp-2 için gerilmelerin daha yüksek şiddetlerde olduğu tespit edilmiştir. Metal alt yapılarda ortaya çıkan gerilmelerin mukavemet sınırlarının oldukça altında kalması tüm durumlarda metal emniyeti açısından bir sorun yaşanmayacağını göstermektedir. Ayrıca plastik deformasyonların da ihmal edilebilecek seviyelerde kalması, kuron geometrisi açısından metalden kaynaklanabilecek bir sorun olmadığını ortaya koymaktadır. Metal alt yapılar içinde yarı kıymetli metallerden Paladyum-Gümüş (Pd-Ag) alaşımının diğerlerine göre porselen üst yapı açısından daha emniyetli durumlar arz ettiği görülmektedir. Bu alaşımdan çok daha pahalı olan kıymetli metal Altın-Platin (Au-Pt) alaşımında ise ısıl ve artık gerilmeler Paladyum alaşımına göre daha yüksek seviyelerde kalmıştır. Kıymetsiz metal diye adlandırılan Ni-Cr ve Co-Cr alaşımlarında çok daha kritik gerilmeler ortaya çıkmaktadır. Co-Cr alaşımı için, Ni-Cr a göre daha düşük gerilmelerin çıkması kıymetsiz metaller içinde daha avantajlı olduğunu göstermektedir. 72

73 13- ANALİZ RAPORU 5-12 Adımlarındaki faaliyetleri, yöntemleri, sonuçları ve değerlendirmeleri içerecek şekilde bir analiz raporu hazırlanmalıdır. 73

74 Dental Kaplamalarda Görülen Hasarlar / Geliştirme ve Yargı Aşaması 14- GELİŞTİRME Soru: Mevcut problemi gidermeye yönelik, yenilikçi önerileriniz nelerdir? Cevap: Problemin giderilmesi veya daha az seviyede görülmesinin sağlanması gerilmelerin düşürülmesiyle mümkündür. Bunun için aşağıdaki tedbirler ve yenilikler önerilmiştir. Ancak bu tedbirlerin beraberinde getireceği bazı dezavantajlar da söz konusu olabilmektedir. 1- Soğuma hızının düşürülmesi: Soğuma hızının azaltılması ile artık gerilmelerin düşürülmesi mümkün olmasına rağmen, yavaş soğuma porselenin kristal yapısını ve dolayısıyla mekanik davranışlarını değiştirebilmektedir. Ayrıca programlanabilen fırınların içinde istenen hızda yavaş soğuma işlemi gerçekleştirildiğinde işlem süresi uzamakta, bu ise enerji kayıplarına ve iş hızının azalmasına sebep olabilmektedir. 74

75 Dental Kaplamalarda Görülen Hasarlar / Geliştirme ve Yargı Aşaması 14- GELİŞTİRME 2- Daha uyumlu malzeme çiftlerinin kullanılması: Birbirleriyle daha uyumlu malzeme çiftlerinin kullanılması da artık gerilmeleri azaltıcı çok önemli bir etkendir. Porselen malzemenin mekanik davranışına daha yakın altın, paladyum gibi metal alaşımlarının veya tüm seramiklerde Alümina, Zirkon gibi malzemelerin alt yapılarda kullanılması ile artık gerilmeler önemli oranda değişebilir. Ancak bu malzemelerin Ni-Cr gibi kıymetsiz metal alaşımlarından oldukça pahalı olması en önemli dezavantajlarıdır. Bunun yanısıra gerilme yığılmalarının arayüzeylerde birikmesi, metalle porselen yapı arasında yeralan opak yapı açısından daha kritik durumların ortaya çıkacağını gösterir. Bu durum mekanik özellikleri porselene çok yakın olan opak malzemesinin de metal yapı ile uyumlu olması gerekliliğini ortaya koyar. 3- Geometrik tedbirler: Kaplama hazırlandıktan sonra oluşan keskin köşelerin mümkün olduğunca yuvarlatılması gerilme yığılmalarını azaltıcı önemli ve pratik bir tedbirdir. Ancak bu iç ve arayüzeyler için pek mümkün olmaz 4- Diğer? 75

76 Dental Kaplamalarda Görülen Hasarlar / Geliştirme ve Yargı Aşaması 15- YARGILAR Bu çalışma bize göstermiştir ki; çok yüksek sıcaklıklardan oda ortamına çıkarılan ve birden fazla malzemeden oluşan yapılarda: Maksimum gerilmeler soğuma başlangıcından hemen sonra oluşmaktadır. Soğuma sonunda yapı üzerinde kalan artık gerilmeler arayüzeylerde birikmektedir. Gerilmelerin şiddetini en çok etkileyen faktör, ısıl genleşme katsayıları arasındaki farktır. Viskoelastik ve viskoplastik özellikler, Elastik özellikler içine katılabilir ve malzeme tüm sıcaklıklarda lineer elastik olarak tanımlanabilir. Deneysel ve numerik (analiz) soğuma eğrileri çakıştırılarak ortamın tam olarak analizlerde tanımlanması ve ısıl özelliklerdeki muhtemel hataların giderilmesi mümkündür. 76

77 Dental Kaplamalarda Görülen Hasarlar / Geliştirme ve Yargı Aşaması 16- GELİŞTİRME VE SONUÇ RAPORU 14. ve 15. Adımları içeren bir rapor hazırlanmalıdır. 77