1. Lo stato dell’arte……….5

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Indice

1. Lo stato dell’arte……….5

1.1. Le protesi dentali: cosa sono e come vengono classificate………..…5

1.2. I materiali utilizzati 1.2.1. Le ceramiche……….…..8

1.2.1.1. Approfondimento: la Zirconia………….…...……….10

1.2.1.2. Approfondimento: l’Allumina…….……….11

1.2.2. Le resine composite………....…...12

1.2.3. Il PMMA………..………...14

1.2.4. La cera………...……....15

1.2.5. Confronto delle proprietà dei materiali……….……..16

1.3. Il processo di fabbricazione delle protesi dentali……….……...………18

1.4. Acquisizione dati 1.4.1. Impronte dentali tradizionali……….…20

1.4.2. Impronte dentali digitali……….………..22

1.4.2.1 Scansione………..……...………...………22

1.4.2.2 Dati DICOM………..….…..…26

1.5 Programmazione CAD/CAM……….….…28

1.6 Tecniche di lavorazione 1.6.1 Fusione a cera persa………..………...30

1.6.2 Fresatura………..………..……..31

1.6.3 Saldatura………..……….………...35

1.6.4 Prototipazione rapida………...………...35

2. Metodi innovativi presenti in letteratura………..40

2.1 Asportazione tramite forze di rotture nella fresatura con ultrasuoni….40 2.2 Protein Coagulation Casting (PCC)………....42

2.3 Fabbricazione tramite misture di pigmenti………...43

2.4 Multi-Material Laser Densification (MMLD)………...……....45

2.5 Tendenze generali dell’innovazione nel dentale e considerazioni conclusive………..…………...47

3. Il metodo proposto: il laser………..49

3.1. Presentazione, obiettivi ed ambito di applicazione………..…………..49

3.2. Vantaggi della tecnica laser………..….52

3.3. Svantaggi della tecnica laser come presupposti dell’indagine………...…53

3.4. I dispositivi necessari………54

3.4.1. La sorgente laser………..…..55

3.4.2. Il sistema di focalizzazione………..….57

3.4.3. I gas di assistenza………...59

3.5. L’interfaccia laser-materiali………...60

(2)

3 3.5.1. Riflessione ed assorbimento del fascio……….61

3.5.2. Una conseguenza dell’assorbimento: la trasformazione dell’energia……….……62

3.5.3. L’Interazione con i materiali 3.5.3.1. Interazione con il PMMA……….…...64

3.5.3.2. Interazione con la cera……….…...67

3.5.3.3. Interazione con la Zirconia……….……..68

4. Confronto economico tra il processo di fresatura tradizionale e il processo sottrattivo laser……….………..….74

4.1. Scenario operativo………...………...….74

4.2. Tecnologia per fresatura………..77

4.2.1. Legame tra potenza e velocità di avanzamento………78

4.2.2. Influenza del raggio della fresa R, della profondità di lavorazione d e della velocità di avanzamento V

a

………..…..79

4.2.3. Voci di costo della tecnologia per fresatura………..…81

4.2.3.1. Costo della macchina fresatrice……….….81

4.2.3.2. Costo della manodopera………..…82

4.2.3.3. Costo dell’energia consumata……….….83

4.2.3.4. Costo dell’utensile………...83

4.2.4. Analisi delle grandezze di costo……….84

4.2.4.1. Costo della macchina fresatrice………..84

4.2.4.2. Costo della manodopera………...85

4.2.4.3. Costo dell’energia consumata………...85

4.2.4.4. Implementazione del modello di costo…………..85

4.2.4.5. Il range delle prove……….88

4.3. Tecnologia laser……….…93

4.3.1. Legame tra potenza e velocità di avanzamento………94

4.3.2. Influenza del raggio R dello spot, della profondità di lavorazione d e della velocità di avanzamento V

a

…………..…….96

4.3.3. Voci di costo della tecnologia laser………..97

4.3.3.1. Costo della macchina………...97

4.3.3.2. Costo della manodopera……….99

4.3.3.3. Costo dell’energia consumata………..99

4.3.3.4. Costo del gas d’assistenza………..99

4.3.4. Analisi delle grandezza di costo……….99

4.3.4.1. Costo della macchina……….100

4.3.4.2. Costo della manodopera……….100

4.3.4.3. Costo dell’energia consumata………..100

4.3.4.4. Costo del gas d’assistenza………..101

4.3.4.5. Implementazione del modello di costo…………..101

4.3.4.6. Il range delle prove………...103

4.4 Confronto economico tra il processo di fresatura e il processo di

(3)

4 lavorazione laser………...………..108

5. L’apparato sperimentale………..113

5.1. Attrezzatura sperimentale utilizzata………113

5.2. Piano degli esperimenti………118

5.2.1. Impostazione ed esecuzione delle prove……….119

5.2.2. Risultati: scansione singola………..124

5.2.2.1. I provini……….126

5.2.2.2. Rilevazione del profilo mediante sensore ottico………....128

5.2.2.3. Foto al microscopio delle singole scansioni……130

5.2.2.4. I risultati ottenuti: la forma dei solchi…………...131

5.2.2.5. Problemi riscontrati………..131

5.2.3. Risultati: scansioni multiple……….132

5.2.3.1. Scansioni multiple su PMMA………133

5.2.3.2. Scansioni multiple su zirconia………138

5.3. Analisi dei risultati………..143

5.3.1. Scansioni singole: le geometrie dei solchi………143

5.3.1.1. Larghezza dei profili………..143

5.3.1.2. Profondità dei profili……….145

5.3.2. Scansioni multiple: rugosità……….146

5.3.2.1. Rugosità su PMMA………..147

5.3.2.2. Rugosità su zirconia………...150

5.4. Conclusioni indagine sperimentale………153

6. Conclusioni e Sviluppi futuri………..155

Appendice A……….157

1. Resina composita………...157

2. Zirconia Pearl………...165

3. Zirconia Shell………170

4. PMMA trasparente………....175

5. Cera Yeti………..182

6. Cera Sigemax………190

Bibliografia………..……199