Efeito da geometria da canaleta na distribuição de tensões durante a apliacação de torque em bráquete cerâmico monocristalino : análise pelo método de elementos finitos

Abstract

Introdução: Os bráquetes cerâmicos foram introduzidos comercialmente em 1986, possibilitando uma estética aceitável e um desempenho clínico adequado. A fim de minimizar a ocorrência de falhas dos bráquetes cerâmicos, devido a sua natureza frágil, o presente estudo teve como objetivo obter a melhor relação entre propriedades e geometria para a construção de um bráquete que apresente maior resistência mecânica ao torque. Materiais e métodos: Para isso, foi realizada a análise, por elementos finitos, de um bráquete cerâmico monocristalino utilizado rotineiramente em tratamentos ortodônticos. Inicialmente, foi avaliado, numericamente, o comportamento mecânico do bráquete cerâmico Radiance® da marca American Orthodontics frente à aplicação do movimento de torque em um fio metálico. Em seguida, foram aplicadas ao modelo mudanças geométricas na canaleta do bráquete, como a diminuição e o aumento do raio de concordância da canaleta. Por fim, avaliou-se a distribuição de tensão, região e direção da fratura do bráquete. Resultados: Na análise mecânica da alumina pura observou-se que, apesar da tensão resultante na simulação ser elevada, ela não ultrapassa a tensão de ruptura do material, o que faz esse componente ter coeficiente de segurança maior do que um (1). Na análise das novas geometrias propostas para a canaleta do bráquete foi observado que a canaleta comercial original obteve tensões menores na região de maior concentração das tensões máximas principais. Dessa forma, observou-se que as maiores tensões geradas no bráquete indicam que uma eventual fratura ocorreria preferencialmente partindo da região da canaleta em direção à face incisal. Conclusão: O bráquete avaliado apresentou comportamento mecânico adequado frente às tensões geradas pelo torque. Além disso, a canaleta original desse bráquete apresentou melhor desempenho quando comparado com as diferentes geometrias propostas.

Introduction: Ceramic brackets were launched in the market in 1986, allowing an acceptable aesthetics and adequate technical performance. In order to minimize the occurrence of failures in ceramic brackets due to their fragile nature, the present study had an objective to obtain the best relationship between property and geometry for the construction of a bracket with greater torque mechanical resistance. Materials and Methods: For this, the analysis by finite elements of monocrystalline ceramic bracket used in routine orthodontic treatments. Initially, the mechanical behavior of Radiance®, manufactured by by American Orthodontics was numerically applied to the application of torque movement using a metallic wire. Then, geometric changes were applied to the model in the bracket slot, such as the decrease and increase of the radius of agreement of the slot. Finally, the tension distribution, region and direction of the fracture crack propagation of the bracket were evaluated. Results: In the mechanical analysis of the pure alumina, it was observed that, although the resulting tension in the simulation was high, it did not exceed the rupture stress of the material, which makes this material to have a safety coefficient bigger than one (1). In the analysis of the new geometries proposed for the bracket slot, it was observed that the original commercial slot showed better performance because of the lower stresses presented in the region of higher concentration of the main maximum stresses. Thus, it was observed that the higher tensions generated in the bracket indicate that a possible fracture would occur preferentially starting from the region of the slot towards the incisal surface. Conclusions: The evaluated bracket presented adequate mechanical behavior against the tensions generated by the torque. In addition, the original slot of this bracket presented better performance when compared to different proposed geometries.