Skip to main content
Erschienen in: Journal of Orofacial Orthopedics / Fortschritte der Kieferorthopädie 4/2014

01.07.2014 | Original article

Friction behavior and other material properties of nickel–titanium and titanium–molybdenum archwires following electrochemical surface refinement

verfasst von: M.J. Meier, C. Bourauel, J. Roehlike, S. Reimann, L. Keilig, B. Braumann

Erschienen in: Journal of Orofacial Orthopedics / Fortschritte der Kieferorthopädie | Ausgabe 4/2014

Einloggen, um Zugang zu erhalten

Abstract

Objectives

The aim of this work was to investigate whether electrochemical surface treatment of nickel–titanium (NiTi) and titanium–molybdenum (TiMo) archwires (OptoTherm™ and BetaTitan™; Ortho-Dent Specials, Kisdorf, Germany) reduces friction inside the bracket–archwire complex. We also evaluated further material properties and compared these to untreated wires.

Materials and methods

The material properties of the surface-treated wires (Optotherm/LoFrix™ and BetaTitan/LoFrix™) were compared to untreated wires made by the same manufacturer (see above) and by another manufacturer (Neo Sentalloy®; GAC, Bohemia, NY, USA). We carried out a three-point bending test, leveling test, and friction test using an orthodontic measurement and simulation system (OMSS). In addition, a pure bending test was conducted at a special test station, and scanning electron micrographs were obtained to analyze the various wire types for surface characteristics. Finally, edge beveling and cross-sectional dimensions were assessed.

Results

Force losses due to friction were reduced by 10 percentage points (from 36 to 26%) in the NiTi and by 12 percentage points (from 59 to 47%) in the TiMo wire specimens. Most of the other material properties exhibited no significant changes after surface treatment. While the three-point bending tests revealed mildly reduced force levels in the TiMo specimens due to diameter losses of roughly 2%, these force levels remained almost unchanged in the NiTi specimens.

Conclusion

Compared to untreated NiTi and TiMo archwire specimens, the surface-treated specimens demonstrated reductions in friction loss by 10 and 12 percentage points, respectively.
Literatur
1.
Zurück zum Zitat Angolkar PV, Kapila S, Duncanson MG Jr et al (1990) Evaluation of friction between ceramic brackets and orthodontic wires of four alloys. Am J Orthod Dentofacial Orthop 98:499–506PubMed Angolkar PV, Kapila S, Duncanson MG Jr et al (1990) Evaluation of friction between ceramic brackets and orthodontic wires of four alloys. Am J Orthod Dentofacial Orthop 98:499–506PubMed
2.
Zurück zum Zitat Bednar JR, Gruendeman GW (1993) The influence of bracket design on moment production during axial rotation. Am J Orthod Dentofacial Orthop 104:254–261CrossRefPubMed Bednar JR, Gruendeman GW (1993) The influence of bracket design on moment production during axial rotation. Am J Orthod Dentofacial Orthop 104:254–261CrossRefPubMed
3.
Zurück zum Zitat Bertl MH, Bantleon HP (2012) Die Binding-determinierte Geometrie der 3-Bracket-Beziehung. Inf Orthod Kieferorthop 44:3–8CrossRef Bertl MH, Bantleon HP (2012) Die Binding-determinierte Geometrie der 3-Bracket-Beziehung. Inf Orthod Kieferorthop 44:3–8CrossRef
4.
Zurück zum Zitat Bourauel C, Drescher D, Thier M (1992) An experimental apparatus for the simulation of three-dimensional movements in orthodontics. J Biomed Eng 14:371–378CrossRefPubMed Bourauel C, Drescher D, Thier M (1992) An experimental apparatus for the simulation of three-dimensional movements in orthodontics. J Biomed Eng 14:371–378CrossRefPubMed
5.
Zurück zum Zitat Bourauel C, Husmann P, Höse N et al (2007) Die Friktion bei der bogengeführten Zahnbewegung – Eine Übersicht. Inf Orthod Kieferorthop 39:18–26CrossRef Bourauel C, Husmann P, Höse N et al (2007) Die Friktion bei der bogengeführten Zahnbewegung – Eine Übersicht. Inf Orthod Kieferorthop 39:18–26CrossRef
6.
Zurück zum Zitat Burrow SJ (2009) Friction and resistance to sliding in orthodontics: a critical review. Am J Orthod Dentofacial Orthop 135:442–447CrossRefPubMed Burrow SJ (2009) Friction and resistance to sliding in orthodontics: a critical review. Am J Orthod Dentofacial Orthop 135:442–447CrossRefPubMed
7.
Zurück zum Zitat Cacciafesta V, Sfondrini MF, Ricciardi A et al (2003) Evaluation of friction of stainless steel and esthetic self-ligating brackets in various bracket-archwire combinations. Am J Orthod Dentofacial Orthop 124:395–402CrossRefPubMed Cacciafesta V, Sfondrini MF, Ricciardi A et al (2003) Evaluation of friction of stainless steel and esthetic self-ligating brackets in various bracket-archwire combinations. Am J Orthod Dentofacial Orthop 124:395–402CrossRefPubMed
8.
Zurück zum Zitat DIN EN ISO 15841 Zahnheilkunde – Drähte für die Kieferorthopädie (ISO 15841:2006) (2007) Beuth Verlag, Berlin DIN EN ISO 15841 Zahnheilkunde – Drähte für die Kieferorthopädie (ISO 15841:2006) (2007) Beuth Verlag, Berlin
9.
Zurück zum Zitat Drescher D, Bourauel C, Schumacher HA (1989) Frictional forces between bracket and arch wire. Am J Orthod Dentofacial Orthop 96:397–404CrossRefPubMed Drescher D, Bourauel C, Schumacher HA (1989) Frictional forces between bracket and arch wire. Am J Orthod Dentofacial Orthop 96:397–404CrossRefPubMed
10.
Zurück zum Zitat Drescher D, Bourauel C, Schumacher HA (1990) Der Kraftverlust durch Friktion bei der bogengeführten Zahnbewegung. Fortschr Kieferorthop 51:99–105CrossRefPubMed Drescher D, Bourauel C, Schumacher HA (1990) Der Kraftverlust durch Friktion bei der bogengeführten Zahnbewegung. Fortschr Kieferorthop 51:99–105CrossRefPubMed
11.
Zurück zum Zitat Drescher D, Bourauel C, Thier M (1991) Orthodontisches Meß- und Simulationssystem (OMSS) für die statische und dynamische Analyse der Zahnbewegung. Fortschr Kieferorthop 52:133–140CrossRefPubMed Drescher D, Bourauel C, Thier M (1991) Orthodontisches Meß- und Simulationssystem (OMSS) für die statische und dynamische Analyse der Zahnbewegung. Fortschr Kieferorthop 52:133–140CrossRefPubMed
12.
Zurück zum Zitat Drescher D, Laaser H, Schumacher HA (1989) Materialtechnische Untersuchungen zum Problem der Friktion zwischen Bracket und Bogen. Fortschr Kieferorthop 50:256–267CrossRefPubMed Drescher D, Laaser H, Schumacher HA (1989) Materialtechnische Untersuchungen zum Problem der Friktion zwischen Bracket und Bogen. Fortschr Kieferorthop 50:256–267CrossRefPubMed
13.
Zurück zum Zitat Frank CA, Nikolai RJ (1980) A comparative study of frictional resistances between orthodontic bracket and arch wire. Am J Orthod 78:593–609CrossRefPubMed Frank CA, Nikolai RJ (1980) A comparative study of frictional resistances between orthodontic bracket and arch wire. Am J Orthod 78:593–609CrossRefPubMed
14.
Zurück zum Zitat Garner LD, Allai WW, Moore BK (1986) A comparison of frictional forces during simulated canine retraction of a continuous edgewise arch wire. Am J Orthod Dentofacial Orthop 90:199–203CrossRefPubMed Garner LD, Allai WW, Moore BK (1986) A comparison of frictional forces during simulated canine retraction of a continuous edgewise arch wire. Am J Orthod Dentofacial Orthop 90:199–203CrossRefPubMed
15.
Zurück zum Zitat Joch A, Pichelmayer M, Weiland F (2010) Bracket slot and archwire dimensions: manufacturing precision and third order clearance. J Orthod 37:241–249CrossRefPubMed Joch A, Pichelmayer M, Weiland F (2010) Bracket slot and archwire dimensions: manufacturing precision and third order clearance. J Orthod 37:241–249CrossRefPubMed
16.
Zurück zum Zitat Johannessen L, Keilig L, Reimann S et al (2013) First order couples induced by nickel–titanium archwires featuring an electrochemically refined surface during simulated rotation of teeth. J Orofac Orthop 74:153–164CrossRefPubMed Johannessen L, Keilig L, Reimann S et al (2013) First order couples induced by nickel–titanium archwires featuring an electrochemically refined surface during simulated rotation of teeth. J Orofac Orthop 74:153–164CrossRefPubMed
17.
Zurück zum Zitat Jost-Brinkmann PG, Miethke RR (1991) Einfluß der physiologischen Zahnbeweglichkeit auf die Friktion zwischen Bracket und Bogen. Fortschr Kieferorthop 52:102–109CrossRefPubMed Jost-Brinkmann PG, Miethke RR (1991) Einfluß der physiologischen Zahnbeweglichkeit auf die Friktion zwischen Bracket und Bogen. Fortschr Kieferorthop 52:102–109CrossRefPubMed
18.
Zurück zum Zitat Krishnan V, Kumar KJ (2004) Mechanical properties and surface characteristics of three archwire alloys. Angle Orthod 74:825–831PubMed Krishnan V, Kumar KJ (2004) Mechanical properties and surface characteristics of three archwire alloys. Angle Orthod 74:825–831PubMed
19.
Zurück zum Zitat Kusy RP, Whitley JQ (1997) Friction between different wire-bracket configurations and materials. Semin Orthod 3:166–177CrossRefPubMed Kusy RP, Whitley JQ (1997) Friction between different wire-bracket configurations and materials. Semin Orthod 3:166–177CrossRefPubMed
20.
Zurück zum Zitat Kusy RP, Whitley JQ (1999) Influence of archwire and bracket dimensions on sliding mechanics: derivations and determinations of the critical contact angles for binding. Eur J Orthod 21:199–208CrossRefPubMed Kusy RP, Whitley JQ (1999) Influence of archwire and bracket dimensions on sliding mechanics: derivations and determinations of the critical contact angles for binding. Eur J Orthod 21:199–208CrossRefPubMed
21.
Zurück zum Zitat Loftus BP, Artun J, Nicholls JI et al (1999) Evaluation of friction during sliding tooth movement in various bracket-arch wire combinations. Am J Orthod Dentofacial Orthop 116:336–345CrossRefPubMed Loftus BP, Artun J, Nicholls JI et al (1999) Evaluation of friction during sliding tooth movement in various bracket-arch wire combinations. Am J Orthod Dentofacial Orthop 116:336–345CrossRefPubMed
22.
Zurück zum Zitat Montasser MA, El-Bialy T, Keilig L et al (2013) Force loss in archwire-guided tooth movement of conventional and self-ligating brackets. Eur J Orthod (Epub ahead of print) Montasser MA, El-Bialy T, Keilig L et al (2013) Force loss in archwire-guided tooth movement of conventional and self-ligating brackets. Eur J Orthod (Epub ahead of print)
23.
Zurück zum Zitat Plietsch R, Bourauel C, Drescher D (1994) Ein rechnergesteuerter Biegemeßplatz zur Bestimmung der Elastizitätsparameter hochflexibler orthodontischer Drähte. Fortschr Kieferorthop 55:84–95CrossRefPubMed Plietsch R, Bourauel C, Drescher D (1994) Ein rechnergesteuerter Biegemeßplatz zur Bestimmung der Elastizitätsparameter hochflexibler orthodontischer Drähte. Fortschr Kieferorthop 55:84–95CrossRefPubMed
24.
Zurück zum Zitat Schumacher HA, Bourauel C, Drescher D (1998) Die Gleitreibung beim Einsatz von Vierkantbögen mit unterschiedlicher Kantenverrundung. Fortschr Kieferorthop 59:139–149CrossRef Schumacher HA, Bourauel C, Drescher D (1998) Die Gleitreibung beim Einsatz von Vierkantbögen mit unterschiedlicher Kantenverrundung. Fortschr Kieferorthop 59:139–149CrossRef
25.
Zurück zum Zitat Schumacher HA, Bourauel C, Drescher D (1990) Der Einfluß der Ligatur auf die Friktion zwischen Bracket und Bogen. Fortschr Kieferorthop 51:106–116CrossRefPubMed Schumacher HA, Bourauel C, Drescher D (1990) Der Einfluß der Ligatur auf die Friktion zwischen Bracket und Bogen. Fortschr Kieferorthop 51:106–116CrossRefPubMed
26.
Zurück zum Zitat Schwartz ML (2007) Fact or friction: the clinical relevance of in vitro steady-state friction studies. J Clin Orthod 41:427–432 Schwartz ML (2007) Fact or friction: the clinical relevance of in vitro steady-state friction studies. J Clin Orthod 41:427–432
27.
Zurück zum Zitat Schwarz K, Crismani AG, Strobl N (2007) Praktischer Nutzen und klinische Relevanz des Binding-Effektes. Inf Orthod Kieferorthop 39:48–52CrossRef Schwarz K, Crismani AG, Strobl N (2007) Praktischer Nutzen und klinische Relevanz des Binding-Effektes. Inf Orthod Kieferorthop 39:48–52CrossRef
28.
Zurück zum Zitat Vaughan JL, Duncanson MG Jr, Nanda RS et al (1995) Relative kinetic frictional forces between sintered stainless steel brackets and orthodontic wires. Am J Orthod Dentofacial Orthop 107:20–27CrossRefPubMed Vaughan JL, Duncanson MG Jr, Nanda RS et al (1995) Relative kinetic frictional forces between sintered stainless steel brackets and orthodontic wires. Am J Orthod Dentofacial Orthop 107:20–27CrossRefPubMed
29.
Zurück zum Zitat Verstrynge A, Van Humbeeck J, Willems G (2006) In-vitro evaluation of the material characteristics of stainless steel and beta-titanium orthodontic wires. Am J Orthod Dentofacial Orthop 130:460–470CrossRefPubMed Verstrynge A, Van Humbeeck J, Willems G (2006) In-vitro evaluation of the material characteristics of stainless steel and beta-titanium orthodontic wires. Am J Orthod Dentofacial Orthop 130:460–470CrossRefPubMed
Metadaten
Titel
Friction behavior and other material properties of nickel–titanium and titanium–molybdenum archwires following electrochemical surface refinement
verfasst von
M.J. Meier
C. Bourauel
J. Roehlike
S. Reimann
L. Keilig
B. Braumann
Publikationsdatum
01.07.2014
Verlag
Springer Berlin Heidelberg
Erschienen in
Journal of Orofacial Orthopedics / Fortschritte der Kieferorthopädie / Ausgabe 4/2014
Print ISSN: 1434-5293
Elektronische ISSN: 1615-6714
DOI
https://doi.org/10.1007/s00056-014-0225-9

Weitere Artikel der Ausgabe 4/2014

Journal of Orofacial Orthopedics / Fortschritte der Kieferorthopädie 4/2014 Zur Ausgabe

Informationen

Mitteilungen

Newsletter

Bestellen Sie unseren kostenlosen Newsletter Update Zahnmedizin und bleiben Sie gut informiert – ganz bequem per eMail.