Possibilities of the Manufacturing and Simulation of the Load on a Customised Mouthguard Used in Combat Sports

• Autorzy: Szarek Arkadiusz , Paszta Piotr

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0013.7324

Warianty tytułu

PL

Możliwości wykonania oraz symulacja użycia spersonalizowanego ochraniacza zębów stosowanego w sportach walki

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The article presents an assessment of the state of stress and deformation of a personalised tooth protector, taking into account various types of elastomer materials that allow optimal protection of the teeth in contact combat sports. The load characteristics of the personalised protector, perfectly adhering to all, even clearly protruding from the anatomical line of teeth, were calculated using ANSYS 18 software. Numerical simulations of different elastomer materials were compared. Assessment of the state of stress and deformation of the protector allowed to demonstrate the legitimacy of protecting teeth with a personalised tooth protector and to increase the safety of the teeth and soft tissues of the oral cavity in contact combat sports. Based on a dental impression and plaster casting of the jaw made using an eviXscan 3D scanner, its model was digitalised. CAx techniques were used to design a mouthguard. Furthermore, a control code was generated and transmitted to a CNC milling machine to make a mouthguard fitted to the user’s teeth.

PL

W artykule przedstawiono możliwości zaprojektowania spersonalizowanego ochraniacza zębów używanego w kontaktowych sportach walki. Na podstawie pobranego wycisku stomatologicznego i wykonanego gipsowego odlewu szczęki przy pomocy skanera eviXscan 3D został zdigitalizowany jej model. Za pomocą technik CAx zaprojektowano ochraniacz. Następnie na tej podstawie został wygenerowany i przesłany do frezarki CNC kod sterujący. Na frezarce został wykonany ochraniacz dopasowany do zębów. Wykorzystując oprogramowanie ANSYS 18 przedstawiono również przykład obciążeń ochraniacza, ciosami bokserskimi zadawanymi w żuchwę. Omówione zostały znane modele fenomenologiczne opisujące gęstość energii odkształceń materiału hiperelastycznego. Zaproponowana metoda daje możliwość lepszego dopasowania ochraniacza z dowolnie wybranego polimeru, wyższą biokompatybilność ze względu na mniejszą zawartość resztkowego monomeru i eliminuje niedogodności w powszechniej stosowanych elementach z tworzyw termoplastycznych oraz niedopasowanie wynikające ze skurczu materiału.

Słowa kluczowe

EN

teeth protector; finite element method; CNC; hyperelasticity

PL

ochraniacz na zęby; metoda elementów skończonych; CNC; hiperelastyczność

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Łódzki Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Fibres & Textiles in Eastern Europe
• Rocznik: 2020
• Tom: Vol. 28, no. 2 (140)
• Strony: 110--118
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Szarek Arkadiusz

• Czestochowa University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering and Computer Science, Institute of Mechanical Technologies, Al. Armii Krajowej 21, 42-201 Częstochowa, Poland

autor

Paszta Piotr

• Czestochowa University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering and Computer Science, Institute of Mechanical Technologies, Al. Armii Krajowej 21, 42-201 Częstochowa, Poland

Bibliografia

• 1. Knapik JJ, Marshall SW, Lee RB, Darakjy SS, Jones SB, Mitchener TA, Jones BH. Mouthguards in Sport Activities. Sports Medicine 2007; 37(2).
• 2. Pontsa P.T. Mouth Guards Prevent Dental Trauma in Sports. The Dent-Liner 2008; 12(3).
• 3. Patric DG, van Noort R, Found MS. Scale of protection and the various types of sports mouthguard. Br J Sports Med. 2005; 39: 278-281.
• 4. Leffler W. Zastosowanie tworzyw polimerowych w zakresie ochrony jamy ustnej podczas uprawiania sportu. Przetwórstwo Tworzyw 2014; 20, nr 3 (159).
• 5. McCrory P. Do mouthguards prevent concussion? British Journal of Sports Medicine 2001; 35:81-82.
• 6. Langholz NJ. Pulling Punches: A Non -parameteric Approach to Punch Force Estimation and the Development of Novel Boxing Metrics. Dissertation University of California Los Angeles 2013.
• 7. https://ciekawe.org/2015/01/19/oblicza-boksu-w-trakcie-uderzenia
• 8. Ali A, Hosseini M, Sahari BB. A Review of Constitutive Models for Rubber-Like Materials. American J. of Engineering and Applied Sciences 2010; 3(1): 232-239.
• 9. Jaszczak P. Modelowanie gumy za pomocą metody elementów skończonych. Elastomery 2016; nr 3, t. 20.
• 10. Jensen A, Chee S. Inverse Modelling of Material Parameters for Rubber-like material. Liverpool John Moores University 2015.
• 11. Rackl M. Curve Fitting for Ogden, Yeoh and Polynomial Models. Ostbayerische Technische Hochschule 2015.
• 12. https://www.mesco.com.pl
• 13. PN-ISO 37:2007 Guma i kauczuk termoplastyczny, Oznaczanie właściwości wytrzymałościowych przy rozciąganiu.
• 14. Seibert H, Scheffer T, Diebels S. Biaxial testing of elastomers – Experimental setup, measurement and experimental optimisation of specimen’s shape. Universitat des Saarlandes, Technische Mechanik, 2014; 34 (2): 72-89.
• 15. https://cloud.pionier.net.pl
• 16. Stamper E. Determining Compressibility Properties for Hyperelastic FEA Models. CAE ASSOCIATES 2014.
• 17. Ansys 18.2.2 Documentation.
• 18. Treloar LRG. Stress strain data for vulcanized rubber under various types of deformation. Transactions of the Faraday Society, 1944 vol. 40, pp. 59-70.
• 19. Paszta P. Digital possibilities of the reconstruction of machine parts. MATEC Web of Conferences 254, 01007 2019.
• 20. Skaner evixscan 3D. Instrukcja użytkownika. Evatronix 2016.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).