Publication: Desarrollo del proceso de moldeo por inyección de polvos para la obtención de piezas de alúmina : aplicación a la producción de brackets dentales
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Publication date
2008
Defense date
2008-12-17
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Abstract
En la presente Tesis Doctoral se ha desarrollado el proceso de moldeo por
inyección de polvos para la obtención de piezas de alúmina con aplicaciones en
ortodoncia.
En primer lugar se formuló un sistema ligante constituido por polietileno de alta
densidad (HDPE), parafina (PW) y ácido esteárico (SA). Para ello se estudió la
miscibilidad de dos tipos de ceras, comúnmente empleadas en el proceso PIM, con el
polietileno de alta densidad (HDPE) mediante la técnica de autonucleación y recocidos
sucesivos (SSA) que permitió fraccionar al polímero en presencia de la cera. A
continuación se caracterizaron reológicamente las mezclas y se evaluó el efecto del
ácido esteárico. Con el sistema ligante desarrollado se prepararon mezclas polvoligante
denominadas “feedstocks” con diferentes contenidos de alúmina. El estudio
reológico permitió determinar la idoneidad de las mezclas para el proceso de
inyección, mostrando todas ellas un comportamiento pseudoplástico con viscosidades
inferiores a 1000 Pa.s en los intervalos de cizalla usualmente alcanzados durante el
proceso. Los parámetros de inyección se optimizaron para obtener piezas en verde
libres de defectos y con buenas propiedades que permitieran su manipulación en las
siguientes etapas. En base al análisis térmico del sistema ligante se diseñaron ciclos
de eliminación térmicos y combinados de extracción con disolventes seguido de un
ciclo térmico para obtener piezas en marrón libres de defectos en tiempos razonables.
Los menores tiempos de eliminación se lograron con el ciclo combinado. También se
estudió de forma sistemática el efecto de la carga sobre la sinterización y las
propiedades mecánicas de las piezas. Los mejores resultados se obtuvieron para las
mezclas con mayor carga cerámica, esto es, para los sistemas cargados con un 58 y
60% en volumen de alúmina no observándose diferencias apreciables entre ellos.
Adicionalmente se obtuvieron piezas de alúmina mediante compactación
uniaxial. Las densidades obtenidas son similares a las alcanzadas por las piezas
inyectadas (97.8%). Sin embargo, el análisis microestructural y la variación
dimensional revelaron un mayor carácter anisótropo de las piezas compactadas lo que
se vio reflejado en unas propiedades mecánicas inferiores.
Finalmente, y a partir del estudio desarrollado, se han obtenido por primera vez
“brackets” dentales de alúmina mediante micro-inyección de polvos (μPIM) con un
buen acabado superficial que mostraron un buen desempeño en ensayos de adhesión.
Description
Keywords
Pulvimetalurgia, Ingeniería biomédica, Moldeo por inyección, Ensayo de materiales, Brackets dentales