Técnica

106 © labor dental - Vol. 18 - nº 2 3/2015

Han transcurrido ocho años,aproximadamente, desde querealizamos nuestra primera es-tructura de soporte para unaprótesis híbrida o de Torontocon fibra de carbono.El auge de los grandes centrosde fresado nos generó la inquie-tud por encontrar un materialcapaz de ser procesado fácil-mente, de una dureza suficientea la vez que biocompatible, ensustitución del Cr. Co. y que ade-más pudiéramos procesar ennuestros laboratorios con pro-cesos manuales o mecanizadocon pequeñas fresadoras.Nuestra pretensión era, senci-llamente, intentar recuperaruna parte del trabajo que veía-mos desaparecer y llegamos a lafibra de carbono (figura 1).La fibra de carbono es uno delos desarrollos más recientes en

el campo de los materiales com-puestos. Se basa en la idea queuniendo fibras sintéticas con re-sinas se pueden lograr materia-les de baja densidad muy resis-tentes y duros. La fibra de carbono tiene am-plias aplicaciones en muy dis-tintos ámbitos. Tales como laaeronáutica, donde un porcen-taje muy elevado de los avionesestán realizados en fibra decarbono.En la construcción, en Japón seemplea ordinariamente comorelleno del hormigón, reducien-do su peso en un 50 % a la vezque aumenta su elasticidad. Poreste motivo resulta ideal en laconstrucción de edificios yobras públicas para intentarevitar los efectos destructivosde los fenómenos sísmicos, muyfrecuentes en ese país.

En el deporte de élite, para con-feccionar distintos elementosdeportivos: bicicletas, bastonespara senderismo... También enmedicina, en especial en el ám-bito de la cirugía traumatológi-ca, para la confección de próte-sis corporales. Atendiendo a las propiedades yaplicaciones de la fibra de car-bono, creímos que podría seraplicable para confeccionar es-tructuras implantoretenidas.Iniciamos el procesado de laprimera estructura después derecibir la información necesariapor parte de un ingeniero.En una primera fase realizamosel soporte con tela de fibra decarbono entrecruzada y relle-nada con resina epoxi e irreme-diablemente aparecieron im-portantes dificultades.En primer lugar, su procesa-miento resultó tremendamentecomplicado por el deshilachadode la tela al realizar el corte conla forma deseada a moldear (fi-gura 2)En segundo lugar, constatamosque el número de capas super-puestas debía ser de una canti-dad importante, teniendo ade-más muy en cuenta la obligadacolocación de éstas en un es-crupuloso orden para mante-ner intactas todas sus propie-dades mecánicas (figura 3).Decíamos que el número de ca-pas de tela entrecruzada debe-ría ser importante, ya que si esen pequeña cantidad quedan

Palabras clave

SoporteFibra de carbono

Carga de fibra de carbono

Estructuras para prótesis implanto soportadas de fibra de carbono

Fibra de carbono: materialpara el siglo XXI. Parte IJosep torrents, técnico dental

Fig. 1. Lamina fibra carbonoentrecruzada.

Fig. 2. Fibra de Carbono deshilachada después del corte.

Técnica

situadas en la parte inferior delmolde debido a la presión ejer-cida durante el proceso de en-muflado; y quedando en la por-ción media superior solo resinaepoxi de relleno. Ello comportauna merma significativa en laspropiedades mecánicas de laestructura resultante (figura 4).Debe recordarse que la fibra decarbono está compuesta poruna parte de material denomi-nada fase dispersante, que es laresina. Ésta nos da la forma.Contiene un refuerzo que es lafase dispersa constituida por afibras, en este caso de carbono;por tanto, en este proceso, unaparte importante de la estructu-ra carecería de la fase dispersao de refuerzo.Superadas estas dificultadesapareció una nueva, la de poderubicar y cementar las interfasesde Ti, que nos permiten la cone-xión de la estructura con los im-plantes. El simple cortado su-pondría cortar un gran númerode fibras, debilitando peligrosa-mente la zona de conexión conla interfase. Sin embargo, estose solvento.Resuelto todo ello, se logró lle-var a termino la idea de realizaruna estructura para una próte-sis de Toronto en fibra de car-bono y colocarla en boca Comprendimos que el tiempo,las dificultades y esfuerzo em-pleado hacían que este proyec-to tuviera una dudosa viabili-dad comercial y una elevadacomplejidad desde una pers-pectiva técnica. Por todo ellopensamos que una buena solu-

ción podría ser el mecanizadode un bloque compacto de fibrade carbono. Para este fin se ob-tuvo una plancha de 120 mm defibra de carbono usada para laconstrucción de una parte delavión AIRBUS, concretamentede la parte de la cola. Gracias al apoyo de la empresaIPD, dedicada a la fabricaciónde aditamentos protésicos paraprótesis implantológicas, seconsiguió mecanizar la plancha,obteniendo un resultado verda-deramente esperanzador. Se lo-gró una estructura de fibra decarbono que creíamos podríaser comercializada y apta parasu uso en la fabricación de pró-tesis dentales (figura 5).

Quedaba en manos de la indus-tria conseguir una resina bio-compatible para el relleno. La fi-bra no nos suponía preocupa-ción, pues el carbono es sin du-da el más versátil de los ele-mentos que conoce el hombre,por el hecho de que es la basede la vida en el planeta.El carbono forma parte de todala química orgánica y de 20 mi-llones de moléculas conocidas,de las cuales el 79 % las clasifi-camos como orgánicas. Quedando evidenciada la viabi-lidad que la industria odonto-lógica consiguiera una fibra decarbono apta para sustituir alCr. Co. Nosotros no pudimos llevar atérmino el proyecto, pero, si laempresa MICRO MEDICA Mi-croque unos años después haconseguido materializar nues-

tra perspectiva con un merito-rio procesado, desde un puntode vista técnico por la técnicade prensado.MICRO MEDICA ha presentadorecientemente un disco de fibrade carbono para ser mecaniza-do, fabricado con más de 200capas de fibra que será motivode otro artículo (figura 6).Detallaremos a continuación elproceso de fabricación, en estecaso de un refuerzo para unaprótesis inferior removible im-planto retenida y una estructu-ra de soporte de fibra de carbo-no con carga de composite paraprótesis hibrida o de Torontoen el maxilar superior. Actualmente diferentes mate-riales utilizados en las prótesisodontológicas como son el zir-conio, disilicato de litio, Peek, fi-bra de vidrio, etc., y la propia fi-bra de carbono no permiten sol-daduras. Por consiguiente, esimportante seguir un protocolopreciso de toma de impresionespor parte del clínico y realizarlas pruebas necesarias para ga-rantizar al máximo el ajuste, asícomo un conocimiento profun-do de los procesos por parte deltécnico dental a fin de evitar de-sajustes, inviables de solventarpor soldadura (figura 7)Con este fin, en el caso que pre-sentamos se realizó en primerlugar un diseño digital de laprótesis del maxilar superiorque mecanizamos con PMM alque se cementaron interfasesde Ti, en unos modelos obteni-dos mediante una técnica con-vencional de toma de impresio-

Fig. 3. Ejemplo de posiciona-miento direccional correcto defibras entrecruzadas.

Fig. 4. Corte sagital de refuerzode fibra entrecruzada donde seobserva la fibra de carbono úni-camente en su parte inferior.

Fig. 5. Estructura mecanizadade fibra de carbono utilizada enla construcción del AIRBUS año2007.

Técnica

108 © labor dental - Vol. 18 - nº 2 3/2015

nes. En el maxilar inferior reali-zamos la prueba estética me-diante encerado, a modo con-vencional. Una vez realizada laoportuna comprobación en bo-ca del paciente, se realizó unareducción digital del diseño dela prótesis superior. En el maxi-lar inferior se modeló un patrónen cera que posteriormenteconvertiríamos también en fi-bra de carbono.

Procesos de elaboraciónPara el vaciado de las impresio-nes es suficiente usar un yeso ti-po III siguiendo las instruccio-nes del fabricante

Se colocó falsa encía con gene-rosidad, alrededor de los im-plantes, con una anchura vestí-bulo-lingual total de unos 10mm; en los implantes más pos-teriores de cada arcada se ex-tendió la encía unos 10 mm ha-cia distal, y se le dio una alturade unos 10 mm, por que la repli-ca del implante lo permitiócuando se garantizó su amovili-dad. Esto es necesario porque elproceso de enmuflado lo reali-zamos siempre en el modelomaestro, sustituyendo la falsaencía por silicona de adición. Para la relación intermaxilar seutilizaron las interfaces de Ti fe-rulizadas a un refuerzo acrílico

o PMM, recubierto en cera y de-jando en el maxilar superioruna altura de 22 mm y, en elmaxilar inferior, 18 mm.En el maxilar inferior realiza-mos un montaje convencionalmientras que en el maxilar su-perior usamos diseño digital(figura 8).Una vez aceptada la prueba fun-cional y estética iniciamos elproceso de enmuflado del re-fuerzo inferior y el soporte su-perior en fibra de carbono paraposterior carga en composite.En el caso del refuerzo inferiorrealizamos el encerado sobreuna base de material acrílico;para el maxilar superior reali-

zamos una reducción del diseñodigital usado en la prueba esté-tica, mecanizado en un materialde PMM al que afirmamos inter-fases de Ti con cianocrilato (fi-guras 9 y 10).Para el proceso de prensado dela fibra de carbono se utilizó si-licona de dos componentes y deunos 90 shorts de dureza; en es-te caso el encerado del refuerzoinferior se colocó directamentesobre la silicona de la mufla sinusar el modelo maestro. En el caso del maxilar superior,después de retirar la falsa encíadel modelo como anteriormen-te mencionamos, se recolocó elprototipo de la estructura que

Fig. 6. Disco de fibra de carbono. Fig. 7. Discos de diferentes materiales donde Fig. 8. Montaje preparado para realizar una

Fig. 11. estructura PMM afirmada al modelomaestro, totalmente cubierto por la silicona,

Fig.9/10. Patrón de cera inferior. Mecanizado reducido del maxilar superior.

Fig. 13. Interfases de Ti arenadas, taponando la cabeza del tornillo para evitar una posibleentrada de resina. Los pins de plástico se abrirán camino atravesando la fibra sin romperla.

Fig. 12. Retirando con el bisturí los ribetes.

Técnica

110 © labor dental - Vol. 18 - nº 2 3/2015

se iba a realizar en fibra de car-bono, asegurándose que las in-terfases estaban bien afirmadasa la estructura de PMM, atorni-llándola cuidadosamente al mo-delo maestro. Es del todo imprescindible eluso de tornillos y destornilla-dores en perfecto estado, sinose podría generar un serio pro-blema en el momento de retirarla estructura de fibra de carbo-no del modelo maestro. Tam-bién es recomendable el uso deinterfases lo más largas posi-bles: cuanto mayor sea la super-ficie abrazada por la fibra decarbono mayor será la resisten-cia a la tracción.Recuérdese que anteriormentese había retirado la falsa encíadel modelo maestro. El huecodejado se rellenó cuidadosa-mente con la silicona de dobleadición que se había utilizadopara el proceso de enmuflado.Es conveniente, al iniciar esteproceso, en primer lugar, rociarcon un spray a base de siliconase impregnar la mufla de alumi-nio en su interior.Se colocó la silicona de adición

para el enmuflado del modeloen dos o tres capas sobrepues-tas y se puso vaselina entreellas para facilitar su extracciónposterior. Recuérdese que esta-mos usando una silicona de adi-ción de unos 90 shorts de dure-za. Se colocó silicona hasta cu-brir el modelo maestro, dejan-do únicamente a la vista el re-fuerzo en PMM. Es decir, el mo-delo maestro quedó totalmentecubierto por la silicona de adi-ción para evitar el contacto conla resina (figura 11).Adaptamos los pivotes de plás-tico a cada interfase y los afir-mamos con una fina capa de ce-ra, se pintan con vaselina antesde colocar la contramufla, quese rellena con silicona de doscomponentes y apretando lostornillos; esta operación se pue-de realizar manualmente (figu-ra 11)

Carga de fibra de carbonoAbrimos la mufla y retiramos laestructura. Cuidadosamente,con un bisturí iremos recortan-do todos los ribetes que han

quedado en la silicona de adi-ción para evitar que estos aca-ben en el interior de la estructu-ra de carbono (figura 12).Las interfases de Ti han de ser

chorreadas con óxido de alumi-nio 125/150 micras a 2/3 at-mósferas de presión en ángulode 45º a unos 10 cm de distan-cia y limpiarlas con chorro devapor (figura 22). Taponamoscon una mezcla de silicona cui-dadosamente la cabeza de lostornillos que inmovilizan las in-terfases al modelo maestro pa-ra evitar la entrada de la resina(figura 13).Seguidamente reubicamos los

pivotes de plástico sobre cadauna de las interfases, siempreterminadas, en su parte supe-rior, en ángulo recto para per-mitir un encaje perfecto del pinde plástico, fijándose entre sícon cianocrilato. Todo ello, des-pués de verificar un ajuste vi-sual perfecto entre ellos y com-probar manualmente que per-manecen perfectamente unidas(figura 13).La función de estos arietes essobresaliente; se abrirán paso

Fig. 16. Mezcla del kit identificado en color azul para humedecer las fibras unidireccionales. Fig. 17. Colación de las fibras de carbonoimpregnadas de resina.

Fig. 15. Rellenando el molde con la mezcla de partículas de fibra de carbono al que llamo“chapapote”

Fig. 14. El Kit de fibra monouso facilita enor-memente el proceso, reduciendo el tiempo

Técnica

entre los hilos de fibra de carbo-no unidireccionales separándo-los, sin romperlos, durante elcierre de la mufla y permitiendoabrazar, apresar, envolver lasinterfases y mantener intactastodas las fibras, las característi-cas físicas y mecánicas, forman-do un único cuerpo y garanti-zando la distribución de lasfuerzas masticatorias entre to-dos los implantes. La mufla yaestá dispuesta para recibir la fa-se dispersante y el refuerzo defibra de carbono.Es esencial pintar con vaselinatodo el contorno metálico de lamufla que contiene la siliconaasí como los espárragos y orifi-cios, la adhesión de la resina almetal es significativa. La fibra de carbono “Bio CarbónBridge” viene preparada en mo-nodosis, lo cual facilita y agilizael trabajo. Mezclamos los com-ponentes del preparado identi-ficados en color rojo y obten-dremos una mezcla viscosa decolor negro, después de remo-ver, a la que cariñosamente lla-mo “chapapote”. La colocamos

cuidadosamente en la parte ba-sal rodeando las interfases deunos 2 a 3 mm de espesor, apro-ximadamente. Repetimos elmismo procedimiento en lacontramufla, rellenando cuida-dosamente todo el hueco (figu-ra 14).Mezclamos los tres componen-tes de la monodosis identificadaen azul y la vertimos en un cris-tal. Con la ayuda de un pincelpreferiblemente plano y de pelosintético empapamos las fibrasunidireccionales retirando losexcesos (figura 16).Las colas de hilos de fibra decarbono humedecido, las colo-camos en el hueco dejado por elprototipo en la contramufla,ejerciendo longitudinalmenteuna ligera presión intermitentecon el pincel e intentando em-papar los hilos con las partícu-las viscosas de fibra de carbono“chapapote” que previamentehabíamos depositado en el fon-do. Seguidamente sobrepone-mos la siguiente capa de cola,pero en dirección contraria; esdecir, si la primera la colocamos

en dirección N/S, la siguiente lacolocamos en dirección opuestaS/N. Podemos sobreponer máscolas siembre variando las di-recciones y cerrar la muflaapretando las tuercas y en estaocasión podremos ayudarnosde una llave (figura 17).Un buen truco para facilitar elcorte del exceso longitudinal delas colas de fibra de carbonoque vamos sobreponiendo, esrealizar unos cortes con las tije-ras en una hoja de papel de vi-drio; esto origina pequeñasmuescas en las hojas de las tije-ras, evitando que resbalen loshilos y facilitando mucho el cor-te.Colocamos las muflas en el hor-no y automáticamente éste rea-liza el proceso de curación, ter-minando en 180/190 minutos,aproximadamente; debe en-friar a temperatura ambiente.La fibra de carbono consigue sumayor dureza transcurridos 10días, aproximadamente (figura18). Una vez enfriado y abierta lamufla, observamos las marcas

Fig. 19. En la imagen podemos observar loas distintas secuencias que nos indican la posición de la interfase.

Fig. 18. Colocación en el hornode la mufla para el proceso decuración con un tiempo aproxi-mado de 3 horas.

Técnica

112 © labor dental - Vol. 18 - nº 2 3/2015

sobresalientes en la estructurade fibra de carbono, originadaspor los pivotes de plástico, quefacilitan la ubicación de la inter-fase. Se rebajan con fresa de do-ble corte para Cr. Co. Distingui-remos sutilmente el color rosa-do de la silicona de adición quecolocamos anteriormente paraevitar la entrada de la resina enel tornillo que afirma la interfa-se al modelo. Conforme vaya-mos retirando el plástico trans-parente del pin, ahora ya conuna fresa redonda de 0,5mm,veremos intensificar el color ro-sa hasta llegar al tapón de silico-na, el cual lo retiraremos fácil-mente con un punzón muy finoo una aguja empleada en ma-rroquinería. Una vez retiradostodos los tornillos, iniciamos eldesbastado con fresas que usa-mos normalmente para el des-bastado del metal; proteger lasinterfases con réplicas de im-plante es una buena medida deseguridad (figuras 19 a 20).Aunque la fibra de carbono escompletamente biocompatible,debe evitarse el contacto direc-to con la encía por el probabledepósito de placa dental quepodría producirse debido a losnanotubos de carbono existen-tes en la superficie. Por consi-guiente, ésta siempre estará re-cubierta de material acrílico ocomposite.Comprobado el ajuste de la es-tructura en boca del pacienteprocedemos a la carga estética;para la preparación usaremosel “Nanocolor gel”, un opaquer abase de purísima resina carga-da con nanorelleno de cerámi-ca. Adecuado para el tratamien-to superficial de estructuras enfibra de carbono o de fibra devidrio, también para estructu-ras de metal, lo consideramosinsustituible por la gran adhe-sión sobre la superficie de cual-quier material.Se chorrea la estructura de fibrade carbono con oxido de alumi-nio de 60/240 micras a unapresión máxima de 3 atm; se-

guidamente se desengrasa laestructura con mucho cuidadoy se prepara la cantidad necesa-ria utilizando el dosificador. Esnecesario realizar una dosisprecisa, de lo contrario altera-ría las características del pro-ducto o impediría el endureci-miento.El producto es muy líquido. Sedosifica prestando mucha aten-ción y siguiendo escrupulosa-mente las instrucciones del fa-bricante; para aplicarlo sobre laestructura de fibra de carbonose utiliza un pincel sintético pla-no; es con el que nos hemossentido mas cómodos. Proba-blemente deberemos dar doscapas; una vez aplicadas, colo-car la estructura pintada conopacador en el horno donde an-teriormente realizamos el cura-do de la fibra de carbón; selec-cionar el programa 2, step 1, ydejar el tiempo en 30 min.Al terminar la cocción, se deja

enfriar la estructura completa-mente; está preparada para re-cibir la carga acrílica o de com-posite siguiendo las instruccio-nes de cada fabricante, pero an-tes de proceder a la carga delcomposite o de la resina acrílicaes necesario chorrear el opaca-dor (con oxido de aluminiomáx. 2/3 atm a unos 10cm dedistancia de la estructura).

Agradecimientos

A todas las personas que for-man el equipo de “@Dental” porla confianza depositada en mipersona, por la amistad, a MicroMedica por conseguir un mate-rial fantástico con un protocolotan sencillo, rápido, seguro yverdaderamente genial. Sin du-da, significa un avance impor-tantísimo para nuestra profe-sión; gracias Giuseppe, graciasMichele, gracias por la amistad.Felicidades por haber consegui-do acabar con éxito algo que no-sotros no fuimos capaces de fi-nalizar. A la empresa IPD por suapoyo en el proyecto inicial.A mis colaboradores que me

permitían pasar horas y máshoras con la fibra de carbono. Ami esposa, a mis hijas y a misnietos por el tiempo que les ro-bé. Al Prof. Dr. Miquel Cortada,sin duda alguna mi maestro(faltó poco, maestro, para con-seguirlo, pero sabes muy bienque abrimos otro camino conun nuevo material). Al Prof. Dr.Magi Brufau por su apoyo y áni-mo constante. Al Dr. Oriol Cantocon el cual llevamos realizadasun número considerable deprótesis en fibra de carbono. Ala Universidad Internacional deCatalunya y al Prof. Dr. JosepCabratosa, extraordinaria per-sona con la que tengo el privile-gio de poder compartir todasmis inquietudes profesionales yde investigación; gracias, maes-tro, podemos decir que crea-mos la madre de las estructurasen fibra de carbono.

correspondenciagçëÉé=qçêêÉåíëI=q̈ ÅåáÅç=aÉåí~äaáêÉÅíçê=ä~Äçê~íçêáç=aÉåí~ä=qÉÅÜJåçë=mêçíÉëá=aÉåí~äíÉÅÜåçë] ÅçéÇÉÅKÉëíÉÅÜåçëíçêêÉåíëKïÉÉÄäóKÅçã

• Braun, Dietrich. Identificaciónde plásticos .Ed Hanser 1989• GAY . D. Materiaux composi-tes . Editions Hermes 2005• Guizzo Erica. Winner: carbontakeoff. IEEE, New York 2006• Hanson, M. Closer to assem-bling flirts 787 Dream Liners.Boeing. Seattle 2006• Ibarra, I. Materiales compues-tos de matriz alastomerica ter-moplásticos R. De plásticos mo-dernos 2005• Mallick.P. K. Fiber-reinforcedcomposites. Marcel Dekker ,inc2004• Miravete, A. Hacia la fibra decarbono Materiales de cons-trucción, vol. 51, julio diciem-bre 2001• Seymour, R.S. Química de lospolímeros Reverte. Barcelona2002.

Bibliografía

Fig. 20. El recubrimiento de nano gel garantiza una unión químicaperfecta.