Experimental investigation of dental tool wear

Dental drills, as other mechanical tools, are subjected to wear due to mechanical and thermal factors that occur during the bone drilling process. The increase of this phenomenon during drilling operations can lead to necrosis of bone which in turn leads to a loosening of the fixation of dental implant. Therefore, the goal of this experimentation was to analyze the dental tool wear through the evaluation of cutting forces, images of cutting edge and the use of algorithm, developed during a thesis work at the Politecnico di Milano, to compare different state of tool wear. All this was achieved by drilling holes in a custom polyurethane specimens. In order to do so, a machine was designed and built to have a reliable environment, which could guarantee the repeatability of the tests. Finally, a comparison between polyurethane and bovine bone was performed with the aim to evaluate the differences in terms of force and torque of the two different materials produced by the same machining process.

Le frese dentali, come altri utensili meccanici, sono soggetti ad usura causata da fattori meccanici e termici che si presentano durante il processo di perforazione dell'osso. L'aumento di questo fenomeno durante le operazioni di foratura può portare a necrosi dell'osso che a sua volta piò provocare una perdita della fissazione dell'innesto dentale. Pertanto, l'obiettivo di questa sperimentazione è stato quello di analizzare l'usura delle frese dentali attraverso la valutazione delle forze di taglio, le immagini dei taglienti e l'uso dell'algoritmo, sviluppato nel corso di una tesi di lavoro al Politecnico di Milano, per confrontare diversi stati di usura dell’utensile. Tutto questo è stato conseguito eseguendo una serie di fori su campioni di poliuretano. Per ottenere un ambiente in grado di garantire la ripetibilità dei test, è stata progettata e costruita una macchina tre assi. Infine, è stato effettuato un confronto tra il poliuretano e l'osso bovino allo scopo di valutare le differenze in termini di forza e coppia dei due diversi materiali prodotti dallo stesso processo di lavorazione.