Synthetic bone drilling : an investigation on force, torque and temperature generation

Drill bits are used in dental implantology, like all tools used in drilling, however unlike those used in mechanical applications. The reason for this inadequacy is due to the nature of the processing: a complete and rigorous investigation would necessitate duplicating in the laboratory the cutting settings that a dentist has in his clinic, but this is not possible . In the obvious impossibility of experimenting on human bones and thus having as faithful a set-up as possible to the real conditions of use in a controlled and replicable environment, also training the surgeons and students, we tried to overcome this criticality using Polyurethane (Grade 10, Grade 15 ,Grade 20 and Grade 30(Nacional Ossos , Brazil)ASTM-F1839 standard).The basic idea is to use polyurethane blocks as a testing material to observe how they react when compared to human bones in order to prepare surgeons for working with real bones .The type of material is used for biomedical tests and simulates the density of a real bone but not the mechanical properties and in this case Grade - 10, 15, 20,30 were tested to mimic trabecular bone. The results of the experimentation were analyzed in terms of maximum thrust force, maximum cutting torque, change in temperature (∆T) for thermocouple acquisition.

Le punte da trapano sono utilizzate in implantologia dentale, come tutti gli strumenti utilizzati nella perforazione, tuttavia a differenza di quelle utilizzate nelle applicazioni meccaniche. Il motivo di questa inadeguatezza è dovuto alla natura della lavorazione: un'indagine completa e rigorosa richiederebbe di duplicare in laboratorio le impostazioni di taglio che un dentista ha nella sua clinica, ma ciò non è possibile. Nell'evidente impossibilità di sperimentare sull'uomo ossa e quindi avendo un allestimento il più fedele possibile alle reali condizioni di utilizzo in ambiente controllato e replicabile, formando anche i chirurghi e gli studenti, abbiamo cercato di superare questa criticità utilizzando il Poliuretano (Grado 10, Grado 15, Grado 20 e Grado 30 (Nacional Ossos, Brasile) Standard ASTM-F1839). L'idea di base è quella di utilizzare i blocchi di poliuretano come materiale di prova per osservare come reagiscono rispetto alle ossa umane per preparare i chirurghi a lavorare con ossa vere. Il tipo di materiale viene utilizzato per i test biomedici e simula la densità di un osso reale ma non le proprietà meccaniche e in questo caso i Gradi - 10, 15, 20,30 sono stati testati per imitare l'osso trabecolare. I risultati della sperimentazione sono stati analizzati in termini di forza di spinta massima, coppia di taglio massima, variazione di temperatura (∆T) per l'acquisizione della termocoppia.