Titanyum nedir? Dişçilikte saf titanyum, Grade 5 ve CAD/CAM kazıma

Dişçilikte hangi titanyum kullanılır?

İki aile var. Birincisi ticari saf titanyumdur ve Grade 1’den Grade 4’e kadar dört sınıfa ayrılır. Sınıfları ayıran şey içerdiği oksijen miktarıdır; oksijen arttıkça malzeme sertleşir, uzaması azalır. Parushev ve arkadaşlarının 2023 derlemesindeki tabloya göre akma dayanımı Grade 1’de yaklaşık 170 MPa iken Grade 4’te 483 MPa’ya çıkar.

İkinci aile Ti-6Al-4V alaşımıdır, laboratuvar dilinde Grade 5. İçinde yaklaşık yüzde 6 alüminyum ve yüzde 4 vanadyum bulunur. Aynı derleme bu alaşımın akma dayanımını yaklaşık 795 MPa, esneklik modülünü 113 GPa olarak verir. Yani Grade 5, saf titanyumun en dayanıklı sınıfından bile belirgin biçimde daha dayanıklıdır.

Derleme bir noktayı da not eder: Grade 5’ten alüminyum ve vanadyum iyonu salınımının hücreler üzerinde olumsuz etki yapabileceği tartışılıyor. Saf titanyumun biyouyumluluk açısından daha temiz kabul edilmesinin nedeni bu. Titanyumun yoğunluğu ise derlemeye göre 4,5 g/cm³ civarındadır. Scheftner, Starbond CoS adlı krom-kobalt diski için 8,8 g/cm³ verir; titanyum iskelet aynı hacimde yaklaşık yarı ağırlıktadır. Uzun bir tam ark iskeletinde bu fark hissedilir.

Titanyum neden dökülmek yerine kazınır?

Çünkü titanyum dökümü sorunlu bir iştir. Parushev ve arkadaşlarının verdiği değere göre saf titanyum 1668 °C’de erir ve bu sıcaklıkta çevresiyle kolayca tepkimeye girer. Okazaki ve Ishino, dökümde erimiş metalin kalıp malzemesiyle tepkimeye girdiğini ve yüzeyde alfa tabakası (alpha-case) denen sert, kırılgan bir oksit katmanı oluştuğunu yazar. Aynı çalışma döküm parçaların ortasında gaz boşlukları görüldüğünü, bunların kroşe ve iskelet kırıklarına yol açabildiğini, sert yüzey katmanının da kron ve köprüde uyumu zorlaştırdığını aktarır.

Parushev ve arkadaşlarına göre bu tabaka yoğun kumlamayla kaldırılabilir; döküm argon altında ya da vakumda yapılarak azaltılabilir, ama bu maliyeti artırır. Hazır diskten kazımada ise metal hiç erimediği için alfa tabakası oluşmaz. Fabrikada üretilmiş disk, homojen ve gözeneksiz bir malzeme olarak gelir.

Üçüncü yol lazer sinterlemedir. Okazaki ve Ishino’nun ölçümlerinde lazerle sinterlenmiş Ti-6Al-4V’nin çekme dayanımı 1305 MPa çıktı; dövme Ti-6Al-4V için verilen değer 934 MPa idi. Yorulma dayanımı ise iki yöntemde birbirine yakındı. Aynı yazarlar kazımanın karmaşık biçimlerde zorlandığını ve uzun sürdüğünü, lazer sinterlemenin bu yüzden dökümün yerine geçebileceğini savunur.

Titanyum kazırken uç neden çabuk aşınır?

Titanyum, laboratuvarın kazıdığı en zor malzemelerden biridir. Song ve arkadaşlarının 2021 çalışması bunu sayılarla gösterir. Beş eksenli bir makinede, aynı tungsten karbür uç setiyle bir Ti-6Al-4V diskten art arda altı adet üç üyeli köprü kazındı. İlk iki köprüde kenar açıklığı ortalama 49 ve 59 mikrometre ölçüldü. Üçüncü köprüde bu değer 172 mikrometreye, altıncıda 278 mikrometreye çıktı; yazarların klinik sınır olarak aldığı 120 mikrometre aşıldı. Altı köprünün sonunda bütün uçların kesici kenarlarında ağır kırılmalar görüldü.

Yazarların önerisi basit: uçlar uygun aralıkla değiştirilmeli ve tasarım yazılımına uç aşınmasını telafi eden bir düzeltme eklenmeli. Pratikte bu, titanyum işinin fiyatına uç maliyetinin de girmesi demek. Uç tipleri ve aşınma frez ucu nedir yazısında, makinenin titanyum için ne kadar rijit olması gerektiği dental freze makinesi nedir yazısında anlatılıyor.

Kenar uyumu bozulan parça, dişte ya da implantta açık marjin bırakır. Bu yüzden titanyum kazıyan bir laboratuvarın uç başına kaç parça çıkardığını kayıt altında tutması, uyumsuzluğun kaynağını bulmayı kolaylaştırır.

Titanyuma porselen nasıl pişirilir?

Titanyumun üstüne porselen yığmak dikkat ister. Parushev ve arkadaşlarının derlemesi nedenleri sıralar: titanyum havayla temas edince yüzeyinde oksit tabakası oluşturur ve bu tabaka porselen fırınında kalınlaşarak bağı zayıflatır. Ayrıca saf titanyum yaklaşık 882 °C’de, Ti-6Al-4V yaklaşık 975 °C’de iç yapısını değiştirir. Bu yüzden titanyuma 850 °C’nin altında pişen özel düşük ısılı porselenler kullanılır.

Oksidin büyümesini sınırlamak için derleme, porselen pişiriminden önce bağlayıcı ajan sürülmesini önerir. Metal-seramik bağı için ISO 9693’ün 25 MPa’lık alt sınırını hatırlatır ve farklı yüzey işlemleriyle elde edilen değerleri yan yana koyar. Derlenen çalışmalarda kazınmış Ti-6Al-4V’nin bağ dayanımı yüzey işlemine göre geniş bir aralıkta değişiyor; tabloda en yüksek değer kumlanmış kazınmış örneklere ait. Yani titanyumda yüzey hazırlığı, alaşımın kendisi kadar sonucu belirliyor. Altyapının üstüne porselen yığma mantığı monolitik ve kaplamalı nedir yazısında.

Titanyum abutment ve implant üstü yapılar

Titanyumun en yaygın laboratuvar işi implant üstü parçalardır: kişiye özel abutment, vidalı köprü barları ve tam ark iskeletleri. Abutment için laboratuvar çoğunlukla düz disk değil, implant bağlantısı fabrikada işlenmiş hazır blank kullanır. İmplantla birleşen bağlantı kısmı hazır geldiği için laboratuvar bu bölgeye dokunmaz, yalnız abutmentın dişeti içi ve dişeti üstü formunu kazır.

Amann Girrbach, kendi sistemleri için bu tür blankları anlatırken kazıma stratejisinin şu an yalnız Grade 5 titanyumu desteklediğini yazar ve bileşenlerin aynı üreticiden, uyumlu kütüphanelerle kullanılmasını ister. Bu, titanyum abutment işinde malzeme kadar yazılım kütüphanesinin de belirleyici olduğunu gösterir.

Abutmentın üstüne gelen kron ayrı bir parça olarak tasarlanır ve kazınır. Bu katmanlı yapının ayrıntısı implant üstü kron sayfasında anlatılıyor. Metal iskelette titanyumun rakibi krom-kobalt, metal dışı alternatif ise PEEK.