Resumo Introdução O desenvolvimento e validação de modelos matemáticos é uma importante etapa da metodologia de estudos de elementos finitos. Objetivo Este estudo tem o objetivo descrever o desenvolvimento e validação de um modelo numérico tridimensional de um pré-molar superior para análise em elementos finitos. Material e método Fotografias padronizadas de cortes sequenciais de um pré-molar hígido serviram de referência para o desenvolvimento do modelo 3D, que foi construído por meio do programa SolidWorks (Dassault, França). A fim de validar o modelo testes de compressão e simulação numérica foram realizados. Os gráficos de carga versus deslocamento de ambos os ensaios foram comparados visualmente, a percentagem de erro calculada e homogeneidade dos coeficientes de regressão testada. Resultado Um modelo 3D preciso foi desenvolvido e validado, uma vez que os gráficos apresentavam-se visualmente semelhantes, o percentual de erro ficou dentro dos limites aceitáveis e as retas foram consideradas paralelas. Conclusão Os procedimentos de modelagem e validação descritos permitem o desenvolvimento de modelos dentários 3D precisos com comportamento biomecânico semelhante aos dentes naturais. Os métodos podem ser aplicados no desenvolvimento e validação de novos modelos e estudos de simulações computacionais por meio do MEF.

Abstract Introduction The development and validation of mathematical models is an important step of the methodology of finite element studies. Objective This study aims to describe the development and validation of a three-dimensional numerical model of a maxillary premolar for finite element analysis. Material and method The 3D model was based on standardized photographs of sequential slices of an intact premolar and generated with the use of SolidWorks Software (Dassault, France). In order to validate the model, compression and numerical tests were performed. The load versus displacement graphs of both tests were visually compared, the percentage of error calculated and homogeneity of regression coefficients tested. Result An accurate 3D model was developed and validated since the graphs were visually similar, the percentage error was within acceptable limits, and the straight lines were considered parallel. Conclusion The modeling procedures and validation described allows the development of accurate 3D dental models with biomechanical behavior similar to natural teeth. The methods may be applied in development and validation of new models and computer-aided simulations using FEM.

O objetivo do estudo foi avaliar o efeito da profundidade da cavidade, da espessura da cerâmica e da presença de bases de resina, com os diferentes módulos de elasticidade na distribuição de tensões de von Mises em inlays cerâmicos. Modelos geométricos tridimensionais foram desenvolvidos com o software SolidWorks. As diferenças entre os modelos foram: a profundidade da parede pulpar, a espessura da cerâmica e a presença de bases de resina composta com diferentes espessuras e módulos de elasticidade. Os modelos geométricos foram engastados nas superfícies proximais e base do osso maxilar e uma carga de 100 Newton foi aplicada. O padrão de distribuição de tensões foi analisado com diagramas de tensão de von Mises. O valor de tensão máxima de von Mises foi variável entre os modelos e situou-se na faixa entre 176 e 263 MPa. O maior valor foi encontrado nos modelos restaurados com bases de resina composta de 1 mm e inlay cerâmico de 1 mm de espessura. Valores intermediários (249-250 MPa) ocorreram nos modelos com bases de resina composta de 2 mm e inlays de 1 mm de espessura e nos modelos com bases de resina composta de 1 mm e inlays de 2 mm. Os menores valores foram observados nos modelos restaurados exclusivamente com inlay cerâmico (176-182 MPa). Verificou-se que inlays com maior espessura distribuem o estresse de forma mais favorável e bases com baixo módulo de elasticidade aumentam a concentração de tensões na superfície interna do inlay de cerâmica. O aumento da espessura do material cerâmico tende a apresentar uma distribuição de tensões mais favorável, principalmente quando cimentadas diretamente sobre o preparo cavitário, sem a existência de materiais intermediários. Em situações em que o emprego de materiais de base é necessária, deve-se preferir resinas compostas com alto módulo de elasticidade e espessura reduzida.

The purpose of this study was to determine the effect of cavity depth, ceramic thickness, and resin bases with different elastic modulus on von Mises stress patterns of ceramic inlays. Tridimensional geometric models were developed with SolidWorks image software. The differences between the models were: depth of pulpal wall, ceramic thickness, and presence of composite bases with different thickness and elastic modulus. The geometric models were constrained at the proximal surfaces and base of maxillary bone. A load of 100 N was applied. The stress distribution pattern was analyzed with von Mises stress diagrams. The maximum von Mises stress values ranged from 176 MPa to 263 MPa and varied among the 3D-models. The highest von Mises stress value was found on models with 1-mm-thick composite resin base and 1-mm-thick ceramic inlay. Intermediate values (249-250 MPa) occurred on models with 2-mm-thick composite resin base and 1-mm-thick ceramic inlay and 1-mm-thick composite resin base and 2-mm-thick ceramic inlay. The lowest values were observed on models restored exclusively with ceramic inlay (176 MPa to 182 MPa). It was found that thicker inlays distribute stress more favorably and bases with low elastic modulus increase stress concentrations on the internal surface of the ceramic inlay. The increase of ceramic thickness tends to present more favorable stress distribution, especially when bonded directly onto the cavity without the use of supporting materials. When the use of a composite base is required, composite resin with high elastic modulus and reduced thickness should be preferred.

The purpose of this study was to evaluate the influence of buccal and lingual wall thickness on the fatigue resistance of molars restored with CAD/CAM ceramic inlays. Forty human third molars were selected and divided into 4 groups, according to the remaining surrounding wall thickness chosen for inlay preparation (n = 10): G1, 2.0 mm; G2, 1.5 mm; G3, 1.0 mm; G4, 0.5 mm. All inlays were made from feldspathic ceramic blocks by a CAD/CAM system, and cemented adhesively. After 1 week stored in distilled water at 37 °C, the specimens were subjected to fatigue testing under the following protocol: 5Hz; pre-load of 200 N for 5,000 cycles, followed by increasing loads of 400, 600, 800, 1000, 1200 and 1400 N for 30,000 cycles each. The specimens were cycled until failure or completion of 185,000 cycles. The survival rate of the groups was compared using the Kaplan-Meier survival curves (p > 0.05). All specimens withstood the fatigue protocol (185,000 cycles), representing a 100% survival rate. The Kaplan-Meier survival curves showed no difference between groups. It can be concluded that the remaining tooth wall thickness did not influence the fatigue resistance of molars restored with CAD/CAM ceramic inlays.