| Popis: |
Una de les principals limitacions que presenten els materials ceràmics és la dificultat de poder fabricar peces amb geometries complexes. Les tècniques d'impressió 3D, en concret, la utilitzada en aquest treball, anomenada Direct Ink Writing (DIW), permeten aconseguir-ho. Aquest fet, obre encara més la possibilitat d'utilitzar aquest tipus de materials per aplicacions que fins ara no eren possibles. Dins del camp dels materials biomèdics, la zircònia s'ha estat fent servir en les darreres dècades principalment donada la seva naturalesa inert, la biocompatibilitat i les bones propietats mecàniques. L'objectiu d'aquest treball és la fabricació de peces ceràmiques poroses amb diferents geometries infiltrades amb polímer biocompatible per tal d'avaluar-ne l'estructura, microestructura i efecte sobre la resposta mecànica. En aquest sentit, s'han dissenyat sis models 3D diferents que corresponen a sis geometries d'impressió. La tinta ceràmica s'ha preparat utilitzant com agent gelificant Pluronic® F-127. Un cop impreses, les mostres s'han sotmès a un procés d'assecament i sinterització. L'estructura de cadascuna de les sis geometries estudiades s'ha caracteritzat mitjançant la tècnica de Micro-Computed Tomography. El procés d'infiltració del polímer s'ha dut a terme mitjançant la preparació del copolímer bio-compatible Bis-GMA/TEGDMA. Les mostres resultants s'han avaluat a nivell mecànic mitjançant assaigs de compressió. El seguiment de l'evolució de la deformació de les mostres durant els assaigs ha estat possible gràcies a la utilització de la tècnica digital image correlation (DIC). Els resultats relacionats amb la reducció de volum de les mostres impreses no evidencia diferències importants amb les geometries, els valors obtinguts es troben en un rang entre el 27-31%. L'anàlisi en detall de cadascuna de les geometries impreses posa de manifest que la porositat interna originada per a cadascun dels models permet aconseguir mostres des d'un 47 fins a un 65% de porositat Resumen Una de las principales limitaciones que presentan los materiales cerámicos es la dificultad de poder fabricar piezas con geometrías complejas. Las técnicas de impresión 3D, en concreto, la utilizada en este trabajo conocida como Direct Ink Writing (DIW), perimten aconseguirlo. Este hecho abre aún más las posibilidades de usar este tipo de materiales para aplicaciones que hasta ahora no eran posibles. Dentro del campo de los materiales biomédicos, la circonia se ha utilizado en las últimas décadas principalmente por su naturaleza inerte, su biocompatibilidad y sus buenas propiedades mecánicas. El objetivo de este trabajo es la fabricación de piezas cerámicas porosas con diferentes geometrías infiltradas con un polímero biocompatible para evaluar la estructura, microestructura y el efecto de esta sobre la respuesta mecánica. En este sentido, se han diseñado seis modelos 3D diferentes que corresponden a seis geometrías para imprimir. La tinta cerámica se ha preparado empleando Pluronic® F-127. Una vez imprimidas, las muestras se han sometido a un proceso de secado y sinterizado. Las estructuras de cada una de las seis geometrías estudiadas se han caracterizado mediante la técnica de Micro Computed Tomography. El proceso de infiltración del polímero se ha hecho mediante la preparación del copolímero biocompatible Bis-GMA/TEGDMA. Las muestras resultantes se han evaluado a nivel mecánico mediante ensayos de compresión. El seguimiento de la evolución de la deformación de las muestras durante los ensayos ha sido posible gracias al uso de la técnica digital image correlation (DIC). Los resultados relacionados con la reducción de volumen de las muestras imprimidas no evidencian diferencias importantes entre las geometrías, los valores obtenidos se encuentran entre un rango del 27-31%. El análisis al detalle de cada una de las geometrías impresas pone en manifiesto que la porosidad interna originada por cada modelo permite conseguir entre el 47 has el 65% de porosidad. One of the ceramic materials' most important limitations is its difficulty fabricating pieces with complex geometry. 3D printing techniques, more accurately, the one used in this project known as Direct Ink Writing (DIW), allows to make it possible. This fact gives more possibilities to use this type of materials for applications, which until now were impossible. In the biomedical materials field, zirconia has been used in the last decades due to being chemically inert, its biocompatibility and good mechanical properties. This project aims to fabricate porous ceramic pieces with different geometries infiltrated with a biocompatible polymer to evaluate its structure, microstructure and effect on the mechanical properties. Six different 3D models have been designed, corresponding to 6 different geometries to print. The ceramic ink has been prepared with Pluronic® F-127. Once the pieces have been printed, they have been submitted to a drying and sintering process. The structures of each of the six geometries have been studied with Micro Computed Tomography. The infiltration process of the polymer has been done with the preparation of a biocompatible polymer of Bis-GMA/TEGDMA. The final samples have been evaluated at mechanical level with compressions tests. The deformation has been evaluated during the tests with the digital image correlation (DIC) technique. The results related to the shrinkage of the printed pieces do not show any essential differences between geometries, the obtained values lie between 27-31%. The analysis of each printed geometry shows that the porosity originated for each model allows obtaining between 47 to 65% of porosity. On the other hand, it has been seen that the infiltration percentage of the polymer in several geometries goes beyond 80%, and in some cases, it reaches 95%. It has been possible to determine that the deformation, resistance and structural integrity are directly related to each geometry. Of all the designs evaluated, two of th |
