Analisi dell’interazione tra allineatore e arcata dentale attraverso metodi di modellazione multibody = Analysis of the interaction between dental aligner and dental arch using multibody modeling methods

L’obiettivo di questo lavoro di tesi è l’ottimizzazione di un modello multibody che descrive l’interazione tra l’intera arcata dentale superiore e l’allineatore dentale utilizzato per correggere malocclusioni. Questo dispositivo ha contribuito al cambiamento e alla crescita dell’ortodonzia grazie alla combinazione con le tecnologie CAD/CAM (computer-aided-design) continuando ad essere ancora oggi oggetto di studio. In questo lavoro è stato sviluppato un modello digitale importato su ADAMS VIEW®, costituito da un allineatore dentale, modellato come corpo flessibile, e da un’arcata dentale superiore, con ogni singolo dente modellato come corpo rigido. Ogni dente è stato vincolato rigidamente ad un riferimento fisso, semplificando il modello, così da impedirne qualsiasi movimento, trascurando la compliance dei tessuti molli. All’incisivo centrale sinistro, è stata applicata una rotazione di 2.4° attorno all’asse mesiale-distale nel centro di resistenza. Per generare il contatto tra le due geometrie, sull’intera arcata superiore, con il dente ruotato, è stato posizionato l’allineatore, costruito sulla base dell’arcata dentale di un paziente sano. Questo contatto è analizzato ottimizzando il modello tramite il tuning dei parametri di contatto (rigidezza, smorzamento, profondità di penetrazione ed esponente di forza) in assenza e in presenza del coefficiente di attrito dinamico pari a 0.13. Le simulazioni sono avvenute variando un solo parametro per volta, mantenendo costanti gli altri, ponendo particolare attenzione sulla rigidezza, il cui andamento è proporzionale e lineare rispetto alle forze di contatto. Il tuning è proseguito fino ad ottenere valori che risultassero coerenti con l’intervallo di forze riportato nell’articolo di Ye et al., 2024. A seguito del processo di tuning, i parametri di contatto ottimizzati risultano essere: per la rigidezza 0.8 N/mm, per lo smorzamento 10 Ns/mm, per la profondità di penetrazione 0.25 mm e per l’esponente di forza 2.2. Utilizzando questi valori, le forze di contatto ottenute lungo le direzioni mesiale-distale, labiale-linguale e intrusivo-estrusivo rientrano nel range sperimentale riportato in letteratura. Inoltre, l’influenza dell’attrito sulle forze di contatto è risultata trascurabile a causa dei piccoli movimenti tra dente e allineatore che rendono il modello sostanzialmente statico, pur lavorando con uno dinamico. Questo processo di ottimizzazione risulta essere una buona base di partenza per simulazioni e ricerche future volte a rendere lo studio delle forze di contatto più completo e complesso includendo l’interazione con ossa e tessuti molli per una rappresentazione più realistica del modello.