Laserinduzierte Kavitation in der Endodontie mit Ansys Fluent
Branche: GesundheitFachgebiet: StrömungsmechanikVon Zahnärzten wird ein 3000 nm gepulsten Laser für eine Wurzelbehandlungen verwendet. Beim Projekt gieng es darum, die starke Schockwelle, durch eine kavitiernede Blase erzeugt wird, zu untersuchen.
Zusammenfassung
Aufgabe
Zum besseren Verständnis fluiddynamischer Effekte wird eine kavitierende Blase in einem einzelnen, mit Wasser gefüllten Wurzelkanal mit Ansys Fluent simuliert. Ziel des Projekts ist die Erstellung eines Konzeptnachweises unter Verwendung von Ansys-Simulationswerkzeugen für die Wurzelkanalreinigung mit laserinduzierter Kavitation.
Lösung
Dazu wurde in Ansys Fluent ein pragmatisches Simulationsmodell entwickelt, das die Ausdehnung und Schrumpfung der freien Oberfläche der Blase mit Hilfe einer beweglichen Wand abbildet.
Kundennutzen
Der entwickelte Proof of Concept half dabei, den Einfluss der geometrischen Abmessungen auf die Systemabstimmung besser zu verstehen und die kritischsten Stellen zu finden. Dieser Nachweis wurde mit weniger Prototypen entwickelt als bei früheren Methoden.
Um die Effizienz der Wurzelkanalreinigung mittels laserinduzierter Kavitation zu bewerten, wurden CFD-Simulationen mit Ansys Fluent durchgeführt. Ziel der Simulation ist es, einen Einblick in die Druckspitzen und die zeitliche Entwicklung durch den Wurzelkanal bis zum Apex zu geben.
- Nachweis des Konzepts einer Simulationsmethode für laserinduzierte Kavitation
- Verbesserte Kenntnisse über das Design, einschließlich der Identifizierung der kritischsten Stellen
- Nützliche Informationen für den Beginn der experimentellen Validierung und der Produktion ohne umfangreiche iterative Prototypenerstellung
- Verbesserte Kenntnisse über den Einfluss geometrischer Abmessungen für die Systemabstimmung
- Lokale Informationen, die mit experimentellen Messungen nicht zugänglich sind
Das Simulationsmodell besteht aus einer beweglichen Wand, die die freie Oberfläche der Blase darstellt und auf experimentellen Daten beruht. In einer ersten Phase wird die Blase durch den Laser zur Expansion angeregt. In der zweiten Phase findet die Kavitation der Blase statt. Die Druckwellen werden dann verfolgt und analysiert.
