شبیه‌سازی و مدل‌سازی نیرو و ارتعاشات فرز دندان‌پزشکی در لایه‌های مینا و عاج

پرکاربردترین عملیات در دندان‌پزشکی‌ ترمیم دندان است. در طی این فرایند، دندان‌پزشک با یک ابزار دورانی که سرعت بسیار بالایی دارد از قسمت پوسیده دندان یا ترمیم‌شدگی‌های آسیب‌دیده براده‌برداری می‌کند. در حین انجام این عمل تماس ابزار با لایه‌های دندان نیروهایی ایجاد می‌کند که به آن‌ها نیروهای برشی گفته می‌شود. آگاهی از حدود یا مقدار دقیق نیروی برش در کارهای پزشکی از اهمیت بالایی برخوردار است تا آنجا که کارهای بسیاری در این حوزه به اندازه‌گیری نیرو به‌صورت آزمایشگاهی پرداخته‌اند که انجام آن به صرف وقت و هزینه بالایی نیاز دارد. نیروی برش در لایه‌های مختلف دندان متفاوت است و دندان‌پزشک بازخوردی از اینکه در کدام لایه در حال کار است ندارد. به‌عبارت‌دیگر تشخیص لایه حین عملیات، برای دندان‌پزشک کاملاً حسی و تجربی و علاوه بر آن یک مسئله چالش‌برانگیز است. موضوع اصلی این پژوهش، شبیه‌سازی نیرو و ارتعاشات فرز دندان‌پزشکی است. سیگنال‌های ارتعاشات منبع قوی از اطلاعات هستند که می‌توانند برای تشخیص لایه‌های دندان مورد استفاده قرار گیرند. از نقطه نظر نویسندگان، برای اولین بار در این پژوهش، ضرایب مخصوص برش برای دو لایه اصلی دندان با استفاده از نرم‌افزار المان محدود به‌دست آمده است. هم‌چنین، برای اولین بار ارتعاشات و نیرو در دو لایه اصلی دندان با استفاده از تئوری تیر تیموشنکو، معادلات نیرویی فرزکاری و در نظر گرفتن ضخامت براده دینامیکی مورد مقایسه و تحلیل قرار گرفته است. از نتایج این پژوهش می‌توان برای بهبود کیفیت و کارایی عملیات ترمیم دندان و هم‌چنین به‌عنوان مقدمه‌ای برای ساخت یک هندپیس هوشمند استفاده کرد.