Modelado por Elementos Finitos de Aleaciones con Memoria de Forma para su Aplicación en Odontología

Abstract

Las aleaciones con memoria de forma son una clase de materiales que presentan propiedades termo-mecánicas que no son habituales en los materiales usados en las aplicaciones de ingeniería corrientes: alcanzan deformaciones elásticas de alrededor del 8% (comportamiento superelástico) y poseen la habilidad para retornar a una configuración geométrica previamente establecida mediante un tratamiento térmico especial (memoria de forma). Entre las distintas
aleaciones con memoria de forma, las de base níquel-titanio (NiTi) son las que han alcanzado el mayor grado de desarrollo. Entre sus aplicaciones se destacan las del campo biomédico y en particular la ortodoncia.
Se presenta en este trabajo el modelado computacional de alambres de NiTi superelástico para su utilización en arcos de ortodoncia. Se utiliza con este propósito el software de elementos finitos Abaqus y la rutina de usuario para material superelástico (UMAT ABQ_SUPER_ELASTIC). La UMAT se vale de una ley constitutiva con 14 constantes para caracterizar el comportamiento del material. En este trabajo se detalla el procedimiento seguido para la determinación de las 14 constantes para un alambre de NiTi comercial al que se lo trata térmicamente para lograr características súperelásticas
a la temperatura corporal. Las constantes son determinadas a partir de los resultados de ensayos de calorimetría diferencial (DSC) y de tracción.
Los resultados numéricos son validados utilizando resultados experimentales propios y de la bibliografía. Las conclusiones obtenidas sirven para evaluar la factibilidad de la utilización del alambre estudiado para su aplicación en la construcción de arcos de ortodoncia.