Finite element analysis of static and fatigue behaviour in LPBF-titanium custom-made dental implant

This thesis work aims to study the static and fatigue behavior of custom-made dental implants produced through the additive manufacturing technique of Laser Powder Bed Fusion. A test protocol was conceived through the creation of a finite element model that simulates controlled immersion of the implant into bone cement. The simulation results, carried out with different loading configuration (modulus and inclination) and immersion levels, were processed with fatigue criteria adopted in the literature and implemented in a Matlab® code: Matake, Crossland, Fatemi-Socie, Smith-Watson-Topper. A simplified micromechanical model was also constructed for the study of surface roughness, which characterizes the components produced through additive manufacturing, to analyze the stress concentration effects in correspondence of geometric notches.

Il presente lavoro di tesi ha lo scopo di studiare il comportamento statico e a fatica di impianti dentali custom-made prodotti attraverso la tecnica additiva di Laser Powder Bed Fusion. È stato ideato un protocollo di prova attraverso la creazione di un modello ad elementi finiti che simula l’immersione controllata dell’impianto in cemento per ossa. I risultati delle simulazioni, effettuate con diverse configurazioni di carico (modulo e inclinazione) e livelli di immersione, sono stati processati con criteri a fatica adottati in letteratura ed implementati in un codice Matlab®: Matake, Crossland, Fatemi-Socie, Smith-Watson-Topper. È stato inoltre costruito un modello micromeccanico semplificato per lo studio della rugosità superficiale, che caratterizza i componenti prodotti attraverso tecnologie additive, per analizzare gli effetti di concentrazione degli sforzi a livello degli intagli geometrici.