Caracterização do comportamento à fadiga de instrumentos de Ni-Ti para aplicações de endodontia

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Mecânica

O objetivo desta dissertação é estudar o comportamento à fadiga de quatro tamanhos diferentes de instrumentos endodônticos de níquel-titânio, desenvolvidos recentemente, e estudar o seu comportamento estrutural numa análise de elementos finitos não linear. Sessenta e quatro instrumento Hyflex (Coltene, Switzerland) com quatro tamanhos diferentes, nomeadamente .04/20, .06/20, .04/35 e .06/35 foram sujeitos a testes de fadiga. Os instrumentos foram colocados em rotação, numa montagem experimental, que lhes provocou flexão. O raio e ângulo de curvatura imposto foi de 4,7mm e 45º, respetivamente, com o objetivo de simular a utilização num canal radicular. Os instrumentos foram testados a duas velocidades de rotação diferentes, 500 r.p.m. e 250 r.p.m., o tempo até à fratura foi contabilizado e calculou-se o número de ciclos à fadiga. Efetuou-se uma análise estatística, com os dados obtidos. As superfícies de fratura foram observadas no microscópio eletrónico de varrimento (MEV) Hitachi S-2400 e a composição química dos instrumentos foi determinada. Seguidamente foi visualizada a origem e direção das fendas por fadiga assim como os planos de fratura e determinou-se a área de fratura. Foi calculada uma área circular equivalente para cada instrumento, da superfície de fratura, de modo a calcular a tensão e extensão teóricos com o objetivo de comparar com a distribuição de tensões e extensões obtidas pelo método dos elementos finitos. Analisando os resultados obtidos, verifica-se que existem diferenças significativas nos diferentes tamanhos de instrumentos e velocidades testadas. O valor mais alto do número de ciclos à fadiga – 4185 rotações – foi calculado para o instrumento de tamanho .06/20 testado a 250 r.p.m. e o menor valor – 747 rotações – verificou-se no instrumento de tamanho .04/35 testado a 500 r.p.m. O mecanismo de propagação das fendas de fadiga foi maioritariamente transgranular, no modo I, e verificou-se que o acabamento superficial dos instrumentos tem um papel importante na nucleação e propagação de fadiga. A composição química dos instrumentos analisados revelou uma composição química média de 54,22 %wt. e 45,78 %wt. de níquel e titânio, respetivamente, e verificou-se uma baixa variância de resultados. Os valores teóricos de extensão e tensão estão de acordo com os valores obtidos pelo método dos elementos finitos. Conclui-se que o tamanho do instrumento e a velocidade de rotação do mesmo tem uma grande influência na vida à fadiga dos mesmos.