Caracterização mecânica e físico-química de uma resina de impressão 3d: um estudo in vitro

Abstract

O método de manufatura por adição tem sido cada vez mais estudado, recentemente foram desenvolvidas técnicas mais rápidas que conferem ao material uma alta qualidade da impressão e um custo benefício favorável. O objetivo deste estudo é de avaliar o comportamento biomecânico e propriedades superficiais de uma resina de impressão 3D comparando com um compósito fresado em CAD/CAM. Foram confeccionadas amostras (n=60) em forma de disco com diâmetro de 12 mm e altura de 2 mm e barras (n=30; n=10) com dimensões 40x15x2 mm e 25x2x2mm respectivamente que foram desenhadas usando software de desenho auxiliado por computador CAD, e divididas em 2 grupos de Resina fresada (RF), e resina para impressão 3D (RI). Após confecção dos corpos foi feita a avaliação da rugosidade superficial através de um rugosímetro de contato, avaliando através do parâmetro Ra (rugosidade média) e Rz. Teste de microdureza de Knoop, os discos foram submetidos a 3 indentações em um testador de microdureza digital. A avaliação do módulo elástico foi feita em barras através da técnica de excitação por impulso. Para o teste de flexão, as amostras em barra foram fraturadas utilizando uma célula de carga de 100 kgF em uma máquina de ensaios universal (Emic DL – 1000) e a simulação de desgaste por fadiga foi realizada em cicladora mecânica com deslizamento (Biocycle V 2). Imagens de MEV e EDS foram realizadas através do MEV Inspect S50 em magnificação 5000x. A análise dos resultados foi feita através do software estatístico Jamovi, utilizando Teste t e teste de Mann-Whitney. Para rugosidade e análise do desgaste os grupos não apresentaram diferença estatística (p=0,210) e (p=0,237) respectivamente, para os demais testes os grupos tiveram diferença estatística significativa com resultados superiores do grupo RF: Microdureza (p<0,001); Módulo elasticidade (p<0,001); Resistência a flexão (p<0,001). Conclui-se que, apesar da similaridade entre os materiais quanto à rugosidade superficial e ao desgaste, o compósito fresado em CAD/CAM apresentou melhores propriedades biomecânicas quando comparado à resina impressa em 3D.

Additive manufacturing has been increasingly studied, and in recent years faster techniques have been developed that provide high print quality and a favorable cost–benefit ratio. The aim of this study was to evaluate the biomechanical behavior and surface properties of a 3D printing resin in comparison with a CAD/CAM-milled composite. Samples (n = 60) were fabricated in the form of discs with a diameter of 12 mm and a height of 2 mm, as well as bars (n = 30; n = 10) with dimensions of 40 × 15 × 2 mm and 25 × 2 × 2 mm, respectively. The specimens were designed using computer-aided design (CAD) software and divided into two groups: milled resin (MR) and 3D-printed resin (PR). After specimen fabrication, surface roughness was evaluated using a contact profilometer, based on the Ra (average roughness) and Rz parameters. Knoop microhardness testing was performed, with the discs subjected to three indentations using a digital microhardness tester. The elastic modulus was evaluated in bar-shaped specimens using the impulse excitation technique. For the flexural test, bar specimens were fractured using a 100 kgf load cell in a universal testing machine (Emic DL-1000), and fatigue wear simulation was performed using a mechanical sliding cycler (Biocycle V2). SEM and EDS images were obtained using an Inspect S50 SEM at 5000× magnification. Statistical analysis was performed using Jamovi software, applying the t test and the Mann–Whitney test. For surface roughness and wear analysis, no statistically significant differences were observed between groups (p = 0.210 and p = 0.237, respectively). For the remaining tests, the groups showed statistically significant differences, with superior results for the MR group: microhardness (p < 0.001), elastic modulus (p < 0.001), and flexural strength (p < 0.001). It can be concluded that, despite the similarity between materials in terms of surface roughness and wear, the CAD/CAM-milled composite exhibited superior biomechanical properties compared with the 3D-printed resin.