O que acontece com a zircônia durante a sinterização?

O que acontece com a zircônia durante a sinterização?

 

 

Se você já comparou uma restauração de zircônia antes e depois da sinterização, uma mudança é fácil de notar: a restauração fica menor.

Mas a mudança dimensional é apenas uma parte do que acontece durante a sinterização.

Antes da sinterização, a zircônia dentária geralmente é fornecida em estado pré-sinterizado. Possui resistência suficiente para fresamento CAD/CAM e é muito mais fácil de usinar do que a zircônia totalmente sinterizada. Nesta fase, entretanto, o material ainda não atingiu a densidade, a microestrutura e as características finais do material esperadas após a sinterização.

Durante a sinterização, a zircônia é aquecida através de um ciclo de temperatura controlada. À medida que a temperatura aumenta, as partículas unem-se mais estreitamente, os poros tornam-se menores, o material torna-se mais denso e a restauração atinge gradualmente as suas dimensões finais.

Para alguém que trabalha com zircônia todos os dias, é útil entender o que está acontecendo dentro do material, em vez de considerar a sinterização como um simples “aquecimento da coroa”.

Como é a zircônia antes da sinterização?

Os blocos dentais de zircônia usados ​​para fresamento CAD/CAM geralmente são fornecidos em estado parcialmente densificado ou pré{0}sinterizado.

Nesta fase, o material tem resistência suficiente para ser manuseado e fresado, mas sua densidade ainda é inferior à da zircônia totalmente sinterizada.

A zircônia totalmente sinterizada é difícil de usinar com equipamento de fresagem dentária convencional. A zircônia pré-sinterizada é mais fácil de cortar, o que permite que a fresadora produza a restauração antes que o material atinja sua densidade final.

A restauração também é fresada em tamanho maior do que o tamanho final pretendido porque a zircônia encolherá durante a sinterização.

Por exemplo, um bloco de zircônia pode ter uma contração linear especificada de cerca de 20% a 25%, dependendo do material. O software CAD/CAM utiliza o fator de contração do fabricante para calcular as dimensões ampliadas da fresagem.

O valor real é específico-do material. Um valor de contração de 20% não deve ser tratado como configuração padrão para cada bloco de zircônia.

Para um laboratório que muda de fornecedor de zircônia para outro, verificar o novo fator de contração antes da fresagem é uma das primeiras coisas a fazer.

O que acontece quando o aquecimento começa?

Uma vez colocada a restauração de zircônia no forno e o programa iniciado, a temperatura aumenta de acordo com a curva de aquecimento selecionada.

No início do ciclo, o material está simplesmente sendo aquecido. À medida que a temperatura se aproxima da faixa de sinterização, a difusão e a ligação das partículas tornam-se cada vez mais importantes.

O forno não densifica a zircônia em uma única etapa.

Em vez disso, as partículas formam gradualmente ligações mais fortes umas com as outras, enquanto os espaços entre elas se tornam menores.

A taxa de densificação é afetada por vários fatores, incluindo:

Composição de zircônia

Características do pó

Densidade inicial

Tamanho e distribuição de partículas

Taxa de aquecimento

Temperatura de sinterização

Tempo de espera

Condições de resfriamento

Por exemplo, um programa convencional de zircônia pode usar uma taxa de aquecimento de cerca de 5 a 10 graus/min, enquanto alguns sistemas de sinterização-rápida usam taxas de aquecimento muito mais altas. Esses valores são exemplos e não configurações universais. O ciclo correto depende das instruções do fabricante da zircônia.

O programa de sinterização, portanto, precisa ser adaptado ao material que está sendo processado.

A zircônia fica mais densa

Uma das principais mudanças durante a sinterização é a densificação.

Antes da sinterização, a zircônia contém poros e espaços entre as partículas. À medida que o material é aquecido até a temperatura necessária, a difusão permite que as partículas formem conexões mais fortes umas com as outras.

À medida que esses espaços ficam menores, a densidade aumenta.

Uma maneira simples de imaginar o processo é imaginar uma coleção de partículas formando gradualmente uma estrutura mais contínua e compacta.

A densidade de um bloco dentário de zircônia pode mudar substancialmente durante esse processo. Dependendo do material, a zircônia totalmente sinterizada pode atingir uma densidade de aproximadamente 6,0 g/cm³ ou mais, enquanto o material pré-sinterizado tem uma densidade menor.

O valor exato depende da composição da zircônia e do processo de fabricação.

Este aumento na densidade está intimamente relacionado com a retração que ocorre durante a sinterização.

Por que a restauração fica menor?

À medida que a zircônia se torna mais densa, o volume do material diminui.

É por isso que uma restauração que parece superdimensionada após o fresamento fica menor após a sinterização.

Por exemplo, se um material de zircônia tiver uma contração linear especificada de 20%, o sistema CAD/CAM precisará compensar essa alteração antes do fresamento.

A relação não é simplesmente uma questão de reduzir em 20% a restauração finalizada. O software CAD/CAM amplia as dimensões digitais antes da fresagem, para que a restauração possa contrair-se em direção às dimensões pretendidas durante a sinterização.

O fator de encolhimento real varia entre os produtos.

O que acontece durante o resfriamento?

O resfriamento também faz parte do ciclo de sinterização.

A restauração normalmente deve esfriar de acordo com o ciclo programado e as instruções do fabricante da zircônia.

O método de resfriamento apropriado depende do material e das instruções do fabricante do forno.

Para trabalhos de laboratório, é melhor permitir que o ciclo programado seja concluído, a menos que o fabricante da zircônia ou do forno forneça um procedimento diferente.

Abrir o forno a alta temperatura também pode expor as restaurações a uma rápida mudança de temperatura que não fazia parte do ciclo programado.

A sinterização rápida muda o que acontece com a zircônia?

A sinterização rápida utiliza um ciclo térmico mais curto, geralmente aumentando a taxa de aquecimento e ajustando outras partes do programa.

A finalidade básica permanece a mesma: densificação da zircônia.

A diferença é o histórico de temperatura-tempo experimentado pelo material.

Por exemplo, um ciclo convencional de zircônia pode levar de 6 a 10 horas, enquanto alguns programas-de sinterização rápida podem completar o ciclo principal em cerca de 2 horas ou menos. Certos materiais e fornos são projetados para ciclos ainda mais curtos.

Estes números não são aplicáveis ​​a todos os produtos de zircônia.

Um ciclo rápido pode usar uma taxa de aquecimento de 30 a 100 graus/min em alguns programas de forno, enquanto os ciclos convencionais podem usar taxas de aquecimento consideravelmente mais baixas.

A taxa de aquecimento adequada depende da formulação da zircônia e do ciclo validado ou recomendado para aquele material.

A sinterização rápida não deve ser tratada como uma configuração de forno universal.

Alguns materiais de zircônia são desenvolvidos ou testados especificamente para sinterização rápida, enquanto outros possuem recomendações de sinterização convencional.

Se um laboratório quiser utilizar um ciclo rápido, a primeira questão deverá ser se o fabricante de zircónia apoia esse ciclo e especifica o programa correspondente.

O que um laboratório pode notar após a sinterização?

Após a conclusão do ciclo e o resfriamento da restauração, diversas alterações podem ser observadas.

Os mais óbvios incluem:

A restauração é menor do que antes da sinterização.

O material tem uma estrutura muito mais densa.

A superfície e a aparência podem mudar.

A tonalidade final pode ser diferente da tonalidade pré-sinterizada, dependendo da zircônia.

A restauração atinge as dimensões finais esperadas do fator de retração especificado.

Para zircônia multicamadas ou pré-sombreada, a tonalidade e a translucidez após a sinterização também podem depender da formulação do material e das condições de sinterização.

A aparência e as propriedades exatas variam entre os produtos de zircônia.

Julgar uma zircônia apenas pela sua aparência antes da sinterização não fornece uma imagem completa da restauração final.

O que você deve verificar ao usar uma nova zircônia?

Para laboratórios e distribuidores, eu verificaria as instruções do material antes de alterar o procedimento de sinterização.

No mínimo, procure as seguintes informações:

1. Fator de encolhimento

Verifique o valor fornecido pelo fabricante da zircônia e certifique-se de que o software CAD/CAM utiliza o valor correto.

Uma diferença entre, por exemplo, 20,0% e 21,0% de retração linear é de apenas um ponto percentual, mas ainda pode afetar as dimensões finais se o valor de compensação errado for usado durante todo o processo de fresamento.

2. Temperatura de sinterização recomendada

Não presuma que toda a zircônia usa a mesma temperatura.

Um produto pode recomendar cerca de 1.500 graus, enquanto outro pode especificar 1.530 graus ou uma faixa de temperatura diferente.

3. Taxa de aquecimento

Verifique se o material tem recomendação de sinterização-convencional ou rápida.

Um ciclo convencional pode utilizar uma taxa de aquecimento de cerca de 5–10 graus/min, enquanto um ciclo rápido pode utilizar uma taxa consideravelmente mais elevada.

4. Tempo de espera

Verifique quanto tempo o material deve permanecer na temperatura desejada.

O tempo de espera pode ser especificado em minutos ou horas, dependendo do material e do ciclo.

5. Requisitos de resfriamento

Verifique se o fabricante especifica um procedimento de resfriamento específico.

A fase de resfriamento deve ser considerada parte do ciclo completo de sinterização, e não uma etapa opcional após o aquecimento.

6. Compatibilidade do Forno

Verifique se o forno pode operar no perfil de temperatura necessário e se o programa selecionado corresponde ao material.

O forno deve ter a faixa de temperatura necessária, controle de aquecimento, capacidade da câmara e ciclo programável para a zircônia que está sendo processada.

Esses detalhes tornam-se especialmente importantes quando um laboratório muda de fornecedor de zircônia.

Uma maneira simples de entender o processo

Se você é novo no uso da zircônia, pode pensar no processo em quatro etapas:

Fresagem

O bloco pré-sinterizado é moldado em uma restauração maior que o tamanho final.

Para um material com retração linear de aproximadamente 20%, o sistema CAD/CAM compensa a alteração dimensional esperada durante a fase de projeto e fresamento.

↓

Aquecimento

O forno aumenta gradualmente a temperatura de acordo com o programa selecionado.

Um programa convencional pode usar uma taxa de aquecimento relativamente lenta, enquanto um programa de{0}sinterização rápida pode usar uma taxa muito mais alta.

↓

Densificação

As partículas de zircônia ficam mais ligadas e o material fica mais denso.

A restauração encolhe gradualmente à medida que os espaços entre as partículas diminuem.

↓

Resfriamento

A restauração esfria de acordo com o ciclo térmico programado e atinge o estado processado.

O processo de sinterização real é mais complexo do que esta descrição simplificada, mas este modelo é útil para compreender a relação entre fresagem, retração, densificação, aquecimento e resfriamento.

O que isso significa ao escolher um forno de sinterização?

Do ponto de vista da fabricação e do desenvolvimento, eu não olharia para um forno de sinterização apenas perguntando qual é a sua temperatura máxima.

As perguntas mais úteis são:

Pode atingir e manter a temperatura de sinterização necessária?

Por exemplo, se um fabricante de zircônia especifica 1.530 graus, o forno precisa operar de forma confiável nessa temperatura durante o período de espera exigido.

A distribuição de temperatura dentro da câmara é adequada para a carga pretendida?

Isto se torna mais relevante quando diversas restaurações ou moldeiras são colocadas na câmara ao mesmo tempo.

A taxa de aquecimento pode ser controlada de acordo com o programa de zircônia?

Um forno destinado a aplicações de sinterização-convencional e rápida precisa de um controle adequado da curva de aquecimento, em vez de simplesmente uma temperatura máxima elevada.

O forno pode executar diferentes ciclos de sinterização?

Um laboratório pode utilizar vários materiais de zircônia, sendo que um requer um ciclo convencional e outro permite uma sinterização rápida.

O processo de resfriamento é controlável?

A etapa de resfriamento faz parte do ciclo térmico completo e pode precisar seguir as instruções do fabricante do material.

O programa pode ser ajustado quando o laboratório utiliza diferentes materiais de zircônia?

A capacidade de armazenar e selecionar diferentes programas pode ser útil quando o laboratório trabalha com diversos produtos de zircônia.

Esses pontos estão mais relacionados ao processamento real da zircônia do que apenas à temperatura máxima.

Um laboratório pode usar o mesmo forno por muitos anos, enquanto os materiais de zircônia processados ​​nele podem mudar. Um forno que possa acomodar diferentes perfis de temperatura e programas de sinterização pode ser útil quando o laboratório altera materiais ou adiciona novos produtos de zircônia.

Considerações Finais

Sinterizar é mais do que aquecer uma restauração de zircônia fresada a alta temperatura.

Durante o processo, a zircónia torna-se mais densa, as partículas formam uma estrutura mais compacta e a restauração encolhe até às dimensões finais pretendidas.

Um ciclo típico de zircônia dentária pode envolver temperaturas em torno de 1.450 a 1.550 graus, taxas de aquecimento convencionais na faixa de vários graus Celsius por minuto, um período de retenção especificado e resfriamento controlado. Materiais de sinterização-rápida podem usar taxas de aquecimento consideravelmente mais altas e ciclos totais mais curtos.

Esses números são exemplos e não configurações universais. A temperatura apropriada, a taxa de aquecimento, o tempo de retenção e o procedimento de resfriamento dependem do material de zircônia e das instruções do fabricante.

Para laboratórios, o programa de sinterização é melhor tratado como parte das informações de processamento do fabricante de zircônia, e não como uma configuração genérica do forno.

Quando um distribuidor compara diferentes materiais de zircônia ou fornos de sinterização, compreender a relação entre encolhimento, densificação, temperatura, taxa de aquecimento, tempo de retenção, resfriamento e dimensões finais também torna mais fácil explicar por que dois produtos podem exigir condições de processamento diferentes, mesmo quando são usados ​​para o mesmo tipo de restauração dentária.