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Martinez-Mondragon M, Urriolagoitia-Sosa G, Romero-Ángeles B, García-Laguna MA, Laguna-Canales AS, Pérez-Partida JC, Mireles-Hernández J, Carrasco-Hernández F, Urriolagoitia-Calderón GM. Biomechanical Fatigue Behavior of a Dental Implant Due to Chewing Forces: A Finite Element Analysis. Materials (Basel) 2024; 17:1669. [PMID: 38612181 PMCID: PMC11012472 DOI: 10.3390/ma17071669] [Citation(s) in RCA: 0] [Impact Index Per Article: 0] [Reference Citation Analysis] [What about the content of this article? (0)] [Affiliation(s)] [Abstract] [Key Words] [Track Full Text] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 02/26/2024] [Revised: 03/20/2024] [Accepted: 03/26/2024] [Indexed: 04/14/2024]
Abstract
The use of titanium as a biomaterial for the treatment of dental implants has been successful and has become the most viable and common option. However, in the last three decades, new alternatives have emerged, such as polymers that could replace metallic materials. The aim of this research work is to demonstrate the structural effects caused by the fatigue phenomenon and the comparison with polymeric materials that may be biomechanically viable by reducing the stress shielding effect at the bone-implant interface. A numerical simulation was performed using the finite element method. Variables such as Young's modulus, Poisson's coefficient, density, yield strength, ultimate strength, and the S-N curve were included. Prior to the simulation, a representative digital model of both a dental implant and the bone was developed. A maximum load of 550 N was applied, and the analysis was considered linear, homogeneous, and isotropic. The results obtained allowed us to observe the mechanical behavior of the dental implant by means of displacements and von Mises forces. They also show the critical areas where the implant tends to fail due to fatigue. Finally, this type of non-destructive analysis proves to be versatile, avoids experimentation on people and/or animals, and reduces costs, and the iteration is unlimited in evaluating various structural parameters (geometry, materials, properties, etc.).
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Affiliation(s)
- Miguel Martinez-Mondragon
- Instituto Politécnico Nacional, Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, Sección de Estudios de Posgrado e Investigación, Unidad Profesional Adolfo López Mateos Zacatenco, Edificio 5, 2do, Piso, Col. Lindavista, Del. Gustavo A. Madero, Ciudad de México C.P. 07320, Mexico; (B.R.-Á.)
| | - Guillermo Urriolagoitia-Sosa
- Instituto Politécnico Nacional, Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, Sección de Estudios de Posgrado e Investigación, Unidad Profesional Adolfo López Mateos Zacatenco, Edificio 5, 2do, Piso, Col. Lindavista, Del. Gustavo A. Madero, Ciudad de México C.P. 07320, Mexico; (B.R.-Á.)
| | - Beatriz Romero-Ángeles
- Instituto Politécnico Nacional, Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, Sección de Estudios de Posgrado e Investigación, Unidad Profesional Adolfo López Mateos Zacatenco, Edificio 5, 2do, Piso, Col. Lindavista, Del. Gustavo A. Madero, Ciudad de México C.P. 07320, Mexico; (B.R.-Á.)
| | - Miguel Angel García-Laguna
- Instituto Politécnico Nacional, Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, Sección de Estudios de Posgrado e Investigación, Unidad Profesional Adolfo López Mateos Zacatenco, Edificio 5, 2do, Piso, Col. Lindavista, Del. Gustavo A. Madero, Ciudad de México C.P. 07320, Mexico; (B.R.-Á.)
| | - Aldo Saul Laguna-Canales
- Instituto Politécnico Nacional, Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, Sección de Estudios de Posgrado e Investigación, Unidad Profesional Adolfo López Mateos Zacatenco, Edificio 5, 2do, Piso, Col. Lindavista, Del. Gustavo A. Madero, Ciudad de México C.P. 07320, Mexico; (B.R.-Á.)
| | - Juan Carlos Pérez-Partida
- Instituto Politécnico Nacional, Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, Sección de Estudios de Posgrado e Investigación, Unidad Profesional Adolfo López Mateos Zacatenco, Edificio 5, 2do, Piso, Col. Lindavista, Del. Gustavo A. Madero, Ciudad de México C.P. 07320, Mexico; (B.R.-Á.)
| | - Jonatan Mireles-Hernández
- Universidad Abierta y a Distancia de México, División de Ciencias de la Salud, Biológicas y Ambientales, Av. Universidad 1200, Piso 1, Cuadrante 10, 1-2, Xoco, Alcaldía Benito Juárez, Ciudad de México C.P. 03330, Mexico
| | - Francisco Carrasco-Hernández
- Universidad Tecnológica de Durango, Mecatrónica y Energías Renovables, Carretera Durango-Mezquital, km 4.5 S/N, Gavino Santillán, Durango C.P. 34308, Mexico
| | - Guillermo Manuel Urriolagoitia-Calderón
- Instituto Politécnico Nacional, Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, Sección de Estudios de Posgrado e Investigación, Unidad Profesional Adolfo López Mateos Zacatenco, Edificio 5, 2do, Piso, Col. Lindavista, Del. Gustavo A. Madero, Ciudad de México C.P. 07320, Mexico; (B.R.-Á.)
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