ジルコニアの曲げ強さ、曲げ弾性率、および微小硬さ；従来焼結と高速焼結の影響

Flexural strength, flexural modulus and microhardness of milled vs. fused deposition modeling printed Zirconia; effect of conventional vs. speed sintering.

抄録

背景:

ジルコニア歯科修復物の作製には、3次元（3D）プリンティングやコンピュータ支援設計/コンピュータ支援製造（CAD/CAM）ミリングを含む様々な方法を使用することができる。ジルコニアのFDM（Fused Deposition Modeling）プリンティング法には多くの利点があるが、これらの材料の機械的特性や得られる修復物に関する研究はまだ少ない。このような開発は紛れもなく興味深いものであり、さらなる調査が必要である。本研究の目的は、焼結サイクル（従来焼結と高速焼結）が、粉砕ジルコニアとFDMプリントジルコニアの曲げ強さ、曲げ弾性率、およびビッカース硬さに及ぼす影響を評価することである。

BACKGROUND: Various methods can be used for creating zirconia dental restorations, including 3-dimensional (3D) printing and computer-aided design/ computer-aided manufacturing (CAD/CAM) milling. The fused deposition modeling (FDM) printing method for zirconia presents numerous advantages, albeit research on the mechanical properties of these materials and resultant restorations remains scarce. Such developments are undeniably intriguing and warrant further investigation. The objective of the present study was to evaluate the impact of the sintering firing cycle (Conventional vs. Speed sintering) on the flexural strength, flexural modulus, and Vickers Microhardness of milled vs. FDM printed zirconia.

方法:

曲げ強度試験用に合計60本のバー（2×5×27mm）を、ビッカース硬さ試験用に40枚のディスク（12×1.5mm）を作製した。試験片の半数は通常焼結を行い、残りの半数は高速焼結サイクルを行った。曲げ強さと曲げ弾性率は、万能試験機による3点曲げ試験で測定した。試料の微小硬度は、ビッカース硬度計を用いて評価した。統計分析は、二元配置分散分析（ANOVA）テストとTukeyテスト（p<0.05）を用いて行った。

METHODS: A total of 60 bars (2 × 5 × 27 mm) were fabricated for flexural strength testing, along with 40 discs (12 × 1.5 mm) for Vickers microhardness testing. Half of the specimens underwent conventional sintering, while the other half underwent a speed sintering cycle. The flexural strength and modulus were determined by a three-point bending test in a universal testing machine. The microhardness of the specimens was evaluated using a Vickers microhardness tester. Statistical analysis was performed using a two-way ANOVA test with a post-hoc Tukey test (p < 0.05).

結果:

CAD/CAM粉砕ジルコニアは、FDMプリントジルコニアよりも曲げ強さと弾性率が有意に高かった。焼結プロセスは、粉砕ジルコニアおよびFDMプリントジルコニアの曲げ強さおよび弾性率に有意な影響を与えなかった。粉砕速度焼結グループは、他のグループと比較してビッカース硬さ試験で有意に高い値を示した。

RESULTS: CAD/CAM milled zirconia had significantly higher flexural strength and modulus than FDM-printed zirconia. The sintering process did not significantly affect the flexural strength or modulus of milled or FDM-printed zirconia. The milled speed sintering group had significantly higher values in the Vickers microhardness test compared to the other groups.

結論:

FDMプリントジルコニア試料の機械的性質は、粉砕ジルコニア試料の機械的性質に匹敵するものではなかった。スピード焼結サイクルは、従来の焼結と同程度の曲げ強さと曲げ弾性率を有し、さらに高いビッカース硬度値を有する粉砕ジルコニア修復物を作製する可能性がある。

CONCLUSIONS: The mechanical properties of FDM-printed zirconia specimens were not found to be comparable to those of milled zirconia. Speed sintering cycle may produce milled zirconia restorations with similar flexural strength and modulus to conventional sintering, and even higher Vickers Microhardness values.