Zahnmedizin

Virtuelle Testung von Pasta und Borste

Mit einer neuen Simulation können Hersteller von Zahnpflegeprodukten schnell erfassen, welchen Einfluss Abrasionskörper und Borstenfilamente auf Zahnschmelz, Dentin und damit auch letztlich auf die Reinigung haben.

Diese Grafik zeigt die Simulation einer Zahnbürstenborste mit kugelähnlichen Abrasionsputzkörpern, die dazu dienen, den Abrasionswertes einer zu prüfenden Zahnpasta zu messen. Frauenhofer IWM

Hier wird die Simulation der Druckverteilung bei unterschiedlich viskoser Suspension mit kugelähnlichen Abrasivpartikeln dargestellt, die sich ergibt, wenn ein Zahnbürstenfilament über den Zahnschmelz streicht: Die viskosere Zahnspastasuspension bewirkt eine stärkere Abreibung auf dem Zahnschmelz. Oben: geringere Viskosität 1 mPas, unten: höhere Viskosität 20 mPas. Links: Druckverteilung in der Suspension (eine stärkere Rotfärbung zeigt einen höheren Druck), rechts: Spannungseintrag in den Zahnschmelz durch Abrasivpartikel (eine stärkere Rotfärbung deutet auf stärkere Abreibung hin). Frauenhofer IWM

"Anders als im Experiment lassen sich die einzelnen Parameter in der Simulation einfach variieren – sei es die Größe, die Form oder auch die Menge der abrasiven Partikel in der Zahnpasta, sei es das Material, aus dem sie bestehen, oder die Form und die Elastizität der Bürstenfilamente", erklärt Dr. Christian Nutto vom Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik (IWM) in Freiburg.

Virtuelles Borstenelement im Test

Bei der Simlationssoftware SimPARTIX® geben die Forscher Eigenschaften wie Fließfähigkeit, Dichte, Form und Füllfaktor der Abrasivpartikel vor. Bei der Testung  streicht dann das virtuelle Zahnbürstenfilament über den Zahnschmelz: Die Simulation ermittelt, wie die abrasiven Partikel mit dem elastischen Filament in Wechselwirkung treten. Zusätzlich wird berechnet, welche Reinigungswirkung erzielt wird, sowie ob und wenn, wie stark eine Belastung von Schmelz und Dentin ist.

Doch stimmen die Ergebnisse auch mit der Realität überein? Ein Bürstenfilament, das in eine Halterung eingespannt wurde, bewegte sich dabei mit gleichbleibender Geschwindigkeit über den künstlichen Zahnschmelz, auf dem sich auch die Zahnpasta befand. Das Ergebnis: Die Simulation kann präzise vorhersagen, wie sich Zahnpasta und Bürstenfilamente auf den Zahnschmelz auswirken. In einem nächsten Schritt soll sie auch vorhersagen können, wie effektiv die Bürsten und Pasten den Biofilm von den Zähnen entfernen.

Weitere Informationen:
http://www.fraunhofer.de/de/presse/presseinformationen/2016/maerz/bessere-pflege...

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