Horno de Sinterización Dental: Funcionamiento y Beneficios en la Odontología Moderna

En el sector de la odontología, la innovación tecnológica es constante y esencial. Un ejemplo claro de esto es la aplicación de la sinterización, una técnica proveniente de la ingeniería de materiales que se ha adaptado con éxito en el ámbito de la prótesis y restauración dental. Este artículo tiene la intención de clarificar ideas y solucionar dudas a un usuario interesado en el tema, pero que no tiene una sólida base científica: su carácter es meramente divulgativo.

Uno de los grandes retos que tenemos a nivel dental es elaborar prótesis o piezas que sean funcionales y óptimas para cada uno de los pacientes que requiera nuestros servicios. Uno de los procesos que más beneficios nos ofrece es el que realizamos por medio del horno de sinterizado, el cual conoceremos hoy al detalle.

¿Qué es la Sinterización?

Para comenzar explicaremos lo que representa el proceso de sinterización, que no es más que un método de fabricación de piezas dentales, sean fijas o removibles, a partir de presión y altas temperaturas de polvos metálicos con ciertas características. El resultado de este proceso entrega prótesis compactas y resistentes, las cuales incluso en muchas ocasiones son más ligeras que las fabricadas por medio de otros procesos.

En esencia, la sinterización es un proceso utilizado en la manufactura de cerámicas y metales, que implica calentar un polvo a una temperatura cercana a su punto de fusión para que las partículas se unan, formando una pieza sólida y resistente.

Los materiales que suelen usarse para la realización de estas piezas son:

• Aleaciones de Cromo y Cobalto.
• Aleaciones de Titanio y Zirconio.

Este tipo de materiales se usan debido a que entre sus características se destacan su no toxicidad y no ser causante de alergias.

Ventajas y Beneficios del Proceso de Sinterización

Adicional a lo ya mencionado, con la precisión de las piezas, podemos mencionar que este método nos permite:

• La mezcla de materiales cerámicos y metálicos.
• Tiempos reducidos de ejecución de procesos que oscilan entre las 2 y las 3 horas.
• No hay pérdida de material por deterioro.
• Tiene una porosidad más controlada.
• Permite un acabado preciso.
• Obtenemos piezas de larga duración.

Características del Horno de Sinterizado

Los hornos de sinterizado son herramientas que, gracias a su temperatura, son los ideales para realizar el proceso de sinterizado del que ya hemos hablado. Los elementos calefactores permiten la distribución de una temperatura alta y uniforme, que es lo que ayuda a la creación de las piezas que pondremos a los pacientes. Según las características de cada fabricante y de cada modelo, la capacidad de fabricación podrá variar según sus especificaciones.

Otros de los puntos que pueden tener estos equipos son:

• Función de secado.
• Enfriamiento rápido.
• Diferentes modos de control de temperatura.

Tipos de Hornos de Sinterización

En el mercado existen diversos hornos de sinterización dental, cada uno con características y funcionalidades específicas. Algunos ejemplos incluyen:

• Horno de sinterizado con ciclos lentos y rápidos ZR Speed: Este es un equipo que brinda la posibilidad de realizar ciclos clásicos de 132’ o ciclos rápidos de 73’. Permite una sinterización de alta precisión y brinda la posibilidad de sinterizar dos cubetas al mismo tiempo.
• Horno de sinterizado ZR PROD: Esta herramienta compacta de pequeña envergadura, es mucho más económico y nos permite sinterizar un recipiente de sinterización de 100 mm de diámetro con hasta 20 coronas individuales. Cuenta con una pantalla LED de 7 segmentos y podemos regular la temperatura del horno en 4 pasos.
• Horno de precalentamiento SERIE 725-S: Este horno es controlado y regulado por medio de un control electrónico con microprocesador y ha sido diseñado y construido para la cocción y el precalentamiento del revestimiento de los cilindros para facilitar fusiones en laboratorios odontotécnicos. Se puede trabajar con 2 ciclos, uno de calentamiento normal y un programa rápido, el cual mantienen en memoria hasta que el operador decide modificarlos. En el programa Normal podemos tener hasta 6 fases y en cada fase se pueden configurar 3 magnitudes: temperatura, velocidad de subida, tiempo de estacionamiento.
• Vita Zyrcomat 6000 MS: Este horno de sinterización ofrece tres modos seleccionables: alta velocidad, convencional y definido por el usuario. Gracias a ello, se mantiene la flexibilidad en todo momento.
• Vita Zyrcomat 6100 MS: Este horno de sinterización de alta temperatura establece un nuevo referente de facilidad de uso y comodidad.
• Programat P510: Horno de Ivoclar que combina alta tecnología y diseño moderno, en un sistema muy eficiente y fácil de usar.

Horno de Circonio por Microondas: WAVE-SINTER de Mestra

El horno de microondas Mestra está especialmente diseñado para la sinterización de circonios utilizados en los laboratorios de prótesis dental. A pesar de su diseño de reducidas dimensiones, que facilita su colocación en cualquier rincón del laboratorio, posee las mismas prestaciones que un horno de sinterización convencional de mayor tamaño. De manejo intuitivo y sencillo, este horno de circonio dental cuenta en su memoria con programas predeterminados pero también permite un ajuste pormenorizado de parámetros, (tiempo, temperaturas de sinterizado etc…), lo que hace que sea muy cómodo y versátil.

Proceso de funcionamiento: encendido - apertura de puerta - colocar la bandeja con los objetos - cierre de la puerta con pestillo - escoger programa - sinterización - enfriamiento - fin.

Número de programa:

• P-01 ∼ P-09
• P-01 ∼ P-03: Programas básicos (sintérizado muy rápido, rápido y normal). Siendo el tiempo total en el programa más rápido de aproximadamente 4 horas (tiempo de sinterización hasta 1550 ºC: 110 min. Refrigeración hasta 300 ºC: 130 min).
• P-04 ∼ P-09: Programas de sinterizado individuales.

Su display sinóptico, mediante gráficas va mostrando en tiempo real el estado en que se encuentra el ciclo. El laboratorio dental protésico aumentará considerablemente su capacidad de producción gracias a su ciclo de trabajo extraordinariamente corto, (unas 2,5 horas más enfriamiento), ya que este horno de sinterizado Mestra puede realizar entre dos y tres ciclos completos en un día.

En el horno de microondas Mestra Wave-Sinter el calor se genera en todos los puntos de la estructura, por lo que la temperatura se alcanza de manera mucho más uniforme, dando como resultado una estructura sinterizada más limpia y resistente. Además, prácticamente no desprende calor, lo que es de agradecer, sobre todo en verano en recintos cerrados de uso. Debido a una menor potencia, menor número de componentes, y menor tamaño el ahorro en mantenimiento es excelente.

Sinterización por Microondas: Un Enfoque Detallado

El calentamiento de materiales cerámicos mediante ondas electromagnéticas es una técnica empleada por la industria desde principios de los años 80 del siglo pasado. Inicialmente se utilizó en labores de secado de materiales (básicamente eliminación de agua) y posteriormente en el calentamiento/sinterizado de elementos cerámicos. Centrándonos en el sector dental, la sinterización de ZrO2 probablemente sea la utilidad más interesante. De momento, solo unas pocas compañías en el mundo dominan esta técnica hasta el punto de poder ofrecer al mercado productos fiables, eficientes y económicos.

Quizá la mejor manera de iniciarnos en el mundo de las microondas sea analizando el funcionamiento de un horno microondas como el que todos tenemos en nuestra cocina. Los alimentos que introducimos en el microondas de nuestras casas tienen un alto contenido en agua. Al pulsar el botón de arranque, un dispositivo denominado «magnetrón» genera una onda electromagnética oscilante de alta energía. De inmediato, los diminutos «imanes de agua» comienzan a vibrar tratando de orientarse en el campo creado por el magnetrón.

Puntos clave sobre el calentamiento por microondas:

• La frecuencia de la onda generada por el magnetrón es extraordinariamente elevada, oscilando aproximadamente 2.400 millones de veces por segundo (2.400.000.000).
• Como la carcasa del aparato es metálica y cerrada, las ondas electromagnéticas no pueden escapar del interior (efecto jaula de Faraday), por lo tanto no se desaprovecha energía. La práctica totalidad de la energía se emplea en el calentamiento del alimento.
• Existe una clara diferencia entre el calentamiento en un horno clásico de resistencias y en un horno de microondas: en el horno convencional la radiación incide en la superficie del alimento y desde allí se va transmitiendo hacia el interior del mismo por conducción. Por este motivo, la superficie del alimento se tuesta debido a la incidencia directa de la radiación que es incapaz de penetrar en el interior del alimento.
• Sin embargo, debido a que las microondas son capaces de penetrar unos 30/40 mm en el circonio, la oscilación molecular -y por lo tanto el calentamiento del material- se realizará uniformemente en todos los puntos de la pieza.

Consideraciones Adicionales

Cuando calentamos un trozo de ZrO2 con un horno convencional, la radiación térmica producida por las resistencias incide en la corteza exterior del material y desde allí se transmite por conducción a la parte interior. El carácter refractario del circonio no ayuda en este proceso de transmisión de calor. Si aumentamos la potencia de radiación para reducir los tiempos de proceso, lo único que conseguiremos será «tostar» la corteza exterior de la pieza manteniendo el interior frío. O lo que es peor: generar una temperatura diferencial entre la corteza y el núcleo tan elevada que provoque una grieta.

Los hornos de circonio convencionales se construyen con resistencias que irradian energía en todas las direcciones. Para evitar que ésta se pierda por las paredes del horno, se precisa emplear gruesos sistemas de aislamiento térmico. De toda la energía emitida por las resistencias, solo una fracción es absorbida por la pieza que se calienta. El resto se pierde en forma de calor en la mufla y el equipo. Sin embargo, empleando microondas, la energía producida por el magnetrón se concentra casi exclusivamente en el material a calentar.

Susceptores Refractarios: La Clave del "Invernadero"

Una pregunta recurrente es la función de los susceptores refractarios que revisten el interior de la mufla del horno de microondas. Para entenderlo, podemos compararlo con un invernadero.

El interior de la mufla sería el invernadero propiamente dicho. Los susceptores cumplirían la función del cristal, que es transparente a las microondas generadas por el magnetrón, pero altamente opacos a la radiación emitida por el calentamiento del circonio. En realidad, los susceptores no son 100% transparentes a la energía producida por el magnetrón, por lo que una parte de la misma es absorbida por ellos originando que se calienten.

Funciones de los susceptores:

• Calienta el aire que rodea a la pieza de circonio que se está sinterizando, reduciendo la diferencia de temperatura circonio/aire.
• En los momentos iniciales del calentamiento, cuando los electrones libres del circonio se encuentran en su estado de energización más bajo, la radicación de los susceptores ayuda en la vibración del par electrón libre/hueco.
• Otra de las funciones de los susceptores es proteger los sistemas eléctricos y mecánicos de la radiación emitida por el circonio cuando se encuentra a alta temperatura (unos 1.550 ºC).

Al ser los susceptores elementos que no sufren desgaste, en principio su duración es ilimitada. Además, el material de los susceptores por encima de los 800º C puede originar ciertas reacciones químicas que los deforme.

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