SIMULATION DRIVEN DESIGN OF MACHINING FIXTURES IN DENTAL IMPLANT MANUFACTURING

Ján Duplák ,
Ján Duplák

KVT, Faculty of Manufacturing Technologies TUKE, located in Prešov, Technical University of Košice , Košice , Slovakia

Marián Adamčík ,
Marián Adamčík
Contact Marián Adamčík

KVT, Faculty of Manufacturing Technologies TUKE, located in Prešov, Technical University of Košice , Košice , Slovakia

Maryna Yeromina ,
Maryna Yeromina

KVT, Faculty of Manufacturing Technologies TUKE, located in Prešov, Technical University of Košice , Košice , Slovakia

Samuel Mikuláško ,
Samuel Mikuláško

KVT, Faculty of Manufacturing Technologies TUKE, located in Prešov, Technical University of Košice , Košice , Slovakia

Filip Krajňák
Filip Krajňák

KVT, Faculty of Manufacturing Technologies TUKE, located in Prešov, Technical University of Košice , Košice , Slovakia

Editor: Dejan Kojić

Received: 04.05.2026.

Revised: 22.05.2026.

Accepted: 28.05.2026. >>

Published: 29.05.2026.

Volume 8, Issue 1 (2026)

pp. 25-37;

https://doi.org/10.63395/STEDJournal0801017D25

Abstract

Tento článok sa zaoberá návrhom a funkčným overením upínacieho prípravku určeného na dokončovaciu operáciu zubných implantátov vyrobených pomocou technológie aditívnej výroby. Vzhľadom na špecifické mechanické vlastnosti aditívne vyrábaných komponentov a požiadavky na rozmerovú presnosť je nevyhnutné zabezpečiť stabilnú fixáciu obrobku počas obrábania. Navrhované riešenie využíva šesťbodový upínací systém, ktorý zabezpečuje rozloženie upínacích síl. Funkčnosť prípravku bola overená pomocou pevnostnej analýzy vykonanej v simulačnom prostredí SimScale za definovaných okrajových podmienok zodpovedajúcich zaťaženiam počas frézovania. Výsledky analýzy ukázali, že maximálna hodnota ekvivalentného napätia podľa von Misesovho kritéria dosahuje 279,1 MPa a je lokalizovaná v kontaktných plochách medzi prípravkom a implantátmi. Rozloženie napätia je na všetkých implantátoch rovnaké, čo potvrdzuje rozloženie zaťaženia. Na základe výsledkov bol stanovený konštrukčný súčiniteľ bezpečnosti, ktorý dosahuje hodnotu 2,87, čo potvrdzuje, že navrhnutý prípravok spĺňa požiadavky z hľadiska mechanického zaťaženia a zabezpečuje stabilitu systému počas obrábania.

Keywords

Author Contributions

Supervision, J.D.; Investigation, M.A.; Methodology, M.A.; Conceptualization, M.Y.; Visualization, S.M.; Resources, F.K. All authors have read and agreed to the published version of the manuscript.

References

Ahmad, N., Salehnasab, B., Maleki, E., Stonaker, K., Ashforth, C., Shao, S., & Shamsaei, N. (2026). Surface integrity of additively manufactured Ti-6Al-4V parts: Influence of process variables on tensile and fatigue behaviors. Engineering Failure Analysis, 191, 110783. https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2026.110783
Anh, N. T., & Tung, T. T. (2025). Development and validation of finite element model of milling thin-walled part. Applications in Engineering Science, 25, 100285. https://doi.org/10.1016/j.apples.2025.100285
Behera, R., Chan, T.-C., & Yang, J.-S. (2024). Innovative Structural Optimization and Dynamic Performance Enhancement of High-Precision Five-Axis Machine Tools. Journal of Manufacturing and Materials Processing, 8(4), 181. https://doi.org/10.3390/jmmp8040181
Lacaria, L., Podestà, A., Radmacher, M., & Rico, F. (2023). 2.2 Contact Mechanics. In Biomedical Methods (pp. 21–64). https://doi.org/10.1515/9783110640632-003
Li, G., Chandra, S., Rahman Rashid, R. A., Palanisamy, S., & Ding, S. (2022). Machinability of additively manufactured titanium alloys: A comprehensive review. Journal of Manufacturing Processes, 75, 72–99. https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2022.01.007

Citation

Funding Statement

This work was supported by the Slovak Research and Development Agency under contract No. APVV-21-0293. Also, it was supported by the Scientific Grant Agency of the Ministry of Education, Research, Development and Youth of the Slovak Republic and Slovak Academy of Sciences, grant VEGA 1/0258/24, by the Cultural and Educational Grant Agency of the Ministry of Education, Research, Development and Youth of the Slovak Republic, grant no. KEGA 039TUKE-4/2026 and by project DRP0200194, Moving PLastics and Machine Industry towards Circularity (PLAN-C) under the Interreg Danube Region Program, co-funded by the European Union.

Copyright

All papers are licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License

Article metrics

Google scholar: See link

The statements, opinions and data contained in the journal are solely those of the individual authors and contributors and not of the publisher and the editor(s). We stay neutral with regard to jurisdictional claims in published maps and institutional affiliations.

Most read articles

Abstracting & Indexing *****