Caracterização e resistência mecânica de coroas totais em resina híbrida para impressão 3D após o envelhecimento hidrotérmico

Abstract

O objetivo deste trabalho foi caracterizar uma resina híbrida de impressão 3D, suas propriedades ópticas e mecânicas, também como seu comportamento mecânico em coroas totais fabricadas por impressão 3D, antes e após o evelhecimento hidrotérmico. O estudo foi subdividido em duas etapas: na primeira foi realizada a caracterização estrutural, análise das propriedades mecânicas e ópticas da resina híbrida (NanoLab, Wilcos) em espécimes geométricos em diferentes tempos de pós-polimerização (0, 16, 32 e 60 minutos), antes e após o envelhecimento hidrotérmico. Na segunda parte, foi avaliada a resistência à fratura de coroas da mesma resina do primeiro molar superior, tendo como grupo controle coroas fresadas a partir de blocos de resina para CAD/CAM (Evolux hybrid, Blue Dent) após o envelhecimento hidrotérmico. Foi avaliada a distribuição de tensões pela Análise de Elementos Finutos (FEA) das coroas impressa após envelhecimento. Barras e quadrados foram desenhados para a primeira parte, e coroas para a segunda parte, em um software de modelamento (Rhinoceros, 6.0), e foram impressos em uma impressora LCD (Anycubic Photon Mono Se 3D), pós-polimerizados em um equipamento de cura (Anycubic Cure 2.0) nos diferentes tempos de pós-cura. A caracterização foi via Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), espectroscopia de energia (EDS), gravimetria para análise da comoposição química, e Espectroscopia Infravermelho por transformada de Fourier (FT-IR) para identificar o grau de conversão. Para as propriedades mecânicas e ópticas, foi realizada flexão biaxial, microdureza, módulo elástico, avaliação da cor e translucidez. Todos os testes foram realizados antes e depois do envelhecimento hidrotérmico. A microestrutura mostra porosidades na superficie. A carga orgânica da resina foi de 46,75%, e a inorgânica de 53,24%. O aumento do tempo de pós-cura melhorou o grau de conversão e as propriedades mecânicas, e estabilidade de cor, enquanto o envelhecimento hidrotérmico impactou negativamente a dureza e o módulo de elasticidade, mas aumentou a resistência à flexão. Nas coroas impressas foi menor a resistência à fratura após o envelhecimento, sendo o grupo fresado inicial com a maior resistência. A distribuição de tensões nas coroas impressas foi semelhante após o envelhecimento hidrotérmico, embora o grupo envelhecido tenha demonstrado maior resiliência e tenacidade à fratura. Concluiu-se que tanto o comportamento mecânico quanto o óptico da resina híbrida impressa são significativamente influenciados pela microestrutura, composição química, tempos de pós-polimerização e envelhecimento hidrotérmico. O modo de processamento das coroas também influenciou sua resistência, sendo as coroas fresadas superiores às impressas.

This work aimed to characterize a 3D-printed nanohybrid resin (NanoLab, Wilcos), its optical and mechanical properties, and its mechanical behavior in 3D-printed full crowns, before and after hydrothermal aging. The study was subdivided into two stages: in the first, the structural characterization, mechanical, and optical properties of the resin were assessed on geometric specimens at different post-polymerization times (0, 16, 32, and 60 minutes) after hydrothermal aging. In the second part, the fracture resistance of the nanohybrid resin (NanoLab, Wilcos) of the upper first molar was evaluated, using CAD/CAM-milled crowns from resin blocks (Evolux hybrid, Blue Dent) as the control group after hydrothermal aging, as well as the failure risk (Fr) by Finite Element Analysis (FEA) of the printed crowns. Bars and squares were designed for the first part, and crowns for the second part, in modeling software (Rhinoceros, 6.0), and were printed on an LCD printer (Anycubic Photon Mono Se 3D), post-cured in a curing device (Anycubic Cure 2.0) at different post-curing times. Characterization was performed via Scanning Electron Microscopy, energy spectroscopy (EDS), gravimetry to determine the resin's chemical composition and filler content, and Fourier-transform Infrared Spectroscopy (FTIR) to identify the degree of conversion of the resin. Biaxial flexural strength, microhardness, elastic modulus, color, and translucency were measured for mechanical and optical properties. All tests were performed before and after hydrothermal aging. The microstructure reveals surface porosities. The organic and inorganic content of the resin was 46.75%, and 53.24%, respectively. Increasing the post-curing time improved the degree of conversion, mechanical properties, and color stability, while hydrothermal aging negatively impacted hardness and elastic modulus but increased flexural strength. In the printed crowns, fracture resistance was lower after aging, with the initial milled group showing the highest resistance. The stress distribution in the printed crowns was similar after hydrothermal aging, although the aged group exhibited greater resilience and fracture toughness. It was concluded that both the mechanical and optical behavior of the printed hybrid resin is significantly influenced by microstructure, chemical composition, post-curing times, and hydrothermal aging. The processing method of the crowns also impacted their resistance, with milled crowns being superior to printed ones.