Force transmission of one- and two-piece morse-taper oral implants: a nonlinear finite element analysis

• Published in: Clinical oral implants research 2004-08, Vol.15 (4), p.481-489
• Main Authors: Cavit Çehreli, Murat, Akça, Kıvanç, İplikçioğlu, Haldun
• Format: Article
• Language: English
• Subjects: bone; Compressive Strength; Dental Abutments; Dental Implantation, Endosseous; Dental Implants; Dental Prosthesis Design; Dental Stress Analysis - methods; Dentistry; Finite Element Analysis; force transfer; Humans; implant design; morse-taper; one-piece implant; Stress, Mechanical; Tensile Strength; two-piece implant
• ISSN: 0905-7161; 1600-0501
• DOI: 10.1111/j.1600-0501.2004.01025.x

Purpose: To compare force transmission behaviors of one‐piece (1‐P) and two‐piece (2‐P) morse‐taper oral implants. Material and methods: A three‐dimensional finite element model of a morse‐taper oral implant and a solid abutment was constructed separately. The implant–abutment complex was embedded in a Ø 1.5 cm × 1.5 cm acrylic resin cylinder. Vertical and oblique forces of 50 N and 100 N were applied on the abutment and solved by two different analyses. First, contact analysis was performed in the implant–abutment complex to evaluate a 2‐P implant. Then, the components were bonded with a separation force of 1020 N to analyze a 1‐P implant. Results: Von Mises stresses in the implant, principal stresses, and displacements in the resin were the same for both designs under vertical loading. Under oblique loading, principal stresses and displacement values in the resin were the same, but the magnitudes of Von Mises stresses were higher in the 2‐P implant. The principal stress distributions around both implants in the acrylic bone were similar under both loading conditions. Conclusion: 2‐P implants experience higher mechanical stress under oblique loading. Nevertheless, the 1‐P‐ or 2‐P morse‐taper nature of an implant is not a decisive factor for the magnitude and distribution of stresses, and displacements in supporting tissues. Résumé Le but de cette étude a été de comparer les comportements de la transmission de la force desimplants buccaux en deux pièces. Un modèle d'éléments finis tridimensionnels d'un implant buccal et d'un pilier solide ont été construits séparément. Le complexe implant/pilier a été enfoui dans un cylindre de résine acrylique d'un diamètre 1,5 × 1,5 cm. Des forces obliques et verticales de 50 et 100 N ont été appliquées sur les piliers et analysées par deux méthodes. D'abord, l'analyse de contraste a été effectuée dans le complexe implant/pilier pour évaluer un implant en deux pièces. Ensuite, les composants ont été reliés avec une force de séparation de 1020N pour analyser un implant en une pièce. Les stress de Von Mises dans l'implant, les principaux stress et les déplacements dans la résine étaient les mêmes pour les deux modèles sous charge verticale. Lorsqu'une charge oblique était appliquée, les stress principaux et les valeurs de déplacements dans la résine étaient semblables mais l'amplitude des stress de Von Mises était plus importante dans l'implant à deux pièces. Les distributions des stress principaux autour des deux implants