Chevron-notchビーム法で測定された3Y-TZPセラミックの破壊靭性：ラウンドロビン研究

目的：このラボ間ラウンドロビンテストでは、シェブロンノッチビーム（CNB）テスト方法の堅牢性と、歯科3Y-TZPセラミックの破壊靭性に対する処理およびテストのバリエーションの影響を調査しました。 方法：ラウンドロビンテストは、ISO 24370：2005で推奨される手順に従って正確に実行され、商用3Y-TZPセラミック（製品情報）に適用されました。寸法3×4 x 45mm³の合計335の試験片は、骨折の靭性テストにおけるさまざまな経験のある10の参加研究所に等しく分布していました。標準的な動作手順は、狭い処理許容範囲または代替（より広い）処理許容度のいずれかで定義されました（ISO 24370で提案されています）。骨折靭性データ（シリーズ2）は、片道ANOVAを使用して分析され、その後にポストホックタクキーHSDテストが行われ、95％信頼区間（CI）が計算されました（P <0.05）。さらに、先行するラウンドロビン（シリーズ1）テストは、CNBノッチ処理および保管条件に関するテスト条件のより可能なバリエーションの可能性があります。これらの結果はサプリメントに要約され、実際のISO 24370テストで議論されます。 結果：標準処理耐性については、すべての研究所を測定した3年TZPセラミック材料の破壊靭性は、標準処理耐性の場合はKIC = 4.48±0.11 mPAM0.5に、KIC = 4.55±0.31 MPAM0.5に代替耐性について測定されました。結果は、CNBメソッドを使用する際のKICに対する切断オフセットとノッチのジオメトリの重要な影響を明らかにしました。テスト媒体は、水の影響下での骨折靭性の低下という点で、KICにも大きな影響を与えます。定義されたテスト条件により、有効なテストの数と標準偏差の減少が増加しました。このような標準的な操作手順に厳密に従っている場合、KICは高い信頼性で決定できます。関係する研究所に違いはありませんが、KICに対するオフセットを切断することの大きな影響が観察されました。 重要性：CNBメソッドは、3Y-TZPセラミックなどの細粒セラミックでKICを決定するための適切な方法です。処理とテストに強い許容範囲を使用すること、つまりISO 24370手順に密接に従うことにより、データの変動が低い骨折の靭性の非常に優れた評価を達成できます。保管媒体の情報は、常にデータとともに報告する必要があります。CNB骨折靭性テストは、特に細粒セラミックの場合、単一エッジV-Notchビーム（SEVNB）と比較して代替方法です。

OBJECTIVE: This interlaboratory round robin test investigated the robustness of the Chevron-Notch Beam (CNB) test method and the effect of the processing and testing variations on the fracture toughness of a dental 3Y-TZP ceramic. METHODS: The round robin test was performed precisely following the procedures recommended in ISO 24370:2005 and applied on a commercial 3Y-TZP ceramic (product information). A total of 335 test specimens with dimensions 3×4 x 45 mm³ was equally distributed among 10 participating laboratories of varying experience in fracture toughness testing. A standard operating procedure was defined with either narrow processing tolerances or alternative (wider) processing tolerances (as proposed in ISO 24370). Fracture toughness data (series 2) was analyzed using one way ANOVA followed by post hoc Tukey HSD test and 95% Confidence Intervals (CI) were computed (p < 0.05). A further, preceding round-robin (series 1) test was conducted with - more possible variations of test conditions regarding CNB notch processing and storage conditions. Those results are summarized in the supplement and discussed with the actual ISO 24370 test. RESULTS: Fracture toughness of the 3Y-TZP ceramic material, summarized over all laboratories was measured to KIc = 4.48 ± 0.11 MPam0.5 for the standard processing tolerance and KIc = 4.55 ± 0.31 MPam0.5 for the alternative tolerance. The results revealed a significant influence of cutting offset and notch geometry on KIc when using CNB method. The test medium also has a significant influence on KIc in terms of reduced fracture toughness under the influence of water. With defined testing conditions the number of valid tests and reduced standard deviation increased. In case of strictly following such standard operation procedures, KIc can be determined with high reliability. There is no difference between the involved laboratories, but significant influence of cutting offset on KIC was observed. SIGNIFICANCE: The CNB method is suitable method for determination of KIc on fine-grained ceramics such as 3Y-TZP ceramic. By using tighter tolerances for processing and testing, i.e. closely following the ISO 24370 procedure, a highly-precise evaluation of fracture toughness with low data variation is achievable. The information of the storage medium should always be reported along with the data. CNB fracture toughness testing is an alternative method compared to Single-edge V-notch beam (SEVNB), especially for fine-grained ceramics.