Analisis Material Zirkon dalam Pembuatan Gigi Palsu

Jeremia Andar Yorikho Siahaan1), Huda Pratama Nugroho2), Gregorius Kevin Adinugroho3), Bina Wiraty Hasibuan4), Sindy Sinthia Dewi 5).

Abstract- gigi palsu merupakan biomaterial yang digunakan sebagai pengganti gigi asli yang sudah rusak atau mengganggu fungsi normal dalam proses pencernaan. Pada zaman sekarang sudah banyak beredar pembuat gigi palsu yang belum memenuhi standar dalam pembuatan gigi palsu tersebut. Tujuan kami menganalisa material pembuatan gigi palsu ini adalah untuk menentukan material yang tepat dalam pembuatan gigi palsu tersebut yang aman dan sesuai dengan standar yang berlaku. Kami menganalisis tentang material dan tingkat kekuatan gigi palsu tersebut supaya aman, nyaman dan sehat bagi konsumen yang menggunakannya.

Keywords: Biomaterial,Zircon

1. PENDAHULUANGigi palsu (denture) adalah seperangkat

gigi pengganti buatan untuk setiap gigi yang tanggal. Ada gigi palsu parsial, yang menggantikan hanya beberapa gigi dan mencegah gigi lain berubah posisi, dan ada juga gigi palsu lengkap, yang menggantikan semua gigi di mulut. Menurut sejarah, gigi palsu mulai digunakan pada tahun 700 sebelum masehi. Pada zaman tersebut, gigi palsu yang digunakan terbuat dari gading tulang ikan paus. Cara tersebut bertahan hingga 2000 tahun lamanya. Memasuki tahun 1500 masehi, perekat menggunakan sutera. Perekat gigi palsu dengan menggunakan sutera sudah digunakan oleh Ratu Elisabeth dan Presiden George Washington.

Pada abad pertengahan, gigi palsu terbuat dari emas, perak, bahkan batu akik. Namun, ada juga yang mengambil dari gigi mayat. Meskipun, gigi dari mayat cepat rusak. Pada abad ke – 18, Dubois De Cement, seorang dokter dari Prancis membuat gigi palsu dari porselen. Hasil pembuatannya disempurnakan menjadi lebih baik oleh Glusseppangelo, seorang dokter dari Italia yang membuat gigi palsu dari logam. Pada tahun 1839, dibuatlah gigi palsu yang murah dan nyaman, yang

terbuat dari karet keras yang bernama vulcanite. Dahulu, gigi palsu dari bahan vulcanite sangat populer sampai tahun 1940-an. Dan, pada saat itu juga, ditemukan bahan gigi palsu lain, yaitu akrilik.

Sekilas jika kita melihat gigi palsu buatan ahli gigi dan dokter gigi tidak ada perbedaannya. Namun, jika di koreksi dan perhatikan secara seksama maka memiliki beberapa perbedaan signifikan. Terutama dalam hal warna dan bentuknya. Dokter gigi akan benar-benar memikirkan mulai dari segi material dasar gigi palsu, kesehatan pasien dan sebagainya. Sedangkan tukang gigi akan cenderung menggunakan material yang tidak sesuai standar kedokteran dalam membuatnya.

Bergerak dari hal ini, kami ingin memberikan analisis mengenai material zircon untuk membuat gigi palsu yang dipakai dalam kedokteran gigi, yang memenuhi standar kedokteran yang telah ditentukan.

12345Program Studi Teknik Industri, Fakultas Rekayasa Industri, Telkom University1 jersiahaan@gmail.com, 2 Hudapratama5@gmail.com, 3 g.kevin.adi@gmail.com , 4 hasibuanbina2@gmail.com ,

5 sindy.sinthiadewi@yahoo.co.id

2. KAJIAN LITERATUR DAN PENGEMBANGAN HIPOTESIS

Salah satu bentuk kemajuan teknologi dan ilmu pengetahuan dalam bidang kedokteran gigi adalah penggunaan zirconia / non logam dalam bahan pembuatan restorasi. Zirconia berasal dari unsur zirconium (Zr) yang memiliki nomor atom 40 dan berat atom 91,22. Zirconia merupakan keramik bionert. Ada beberapa tipe dari zirconia yaitu tetragonal zirconia polycrystals (TZP), fully stabilized zirconia (FSZ), partially stabilished zirconia (PSZ), zirconia toughened alumina (ZTA), dan tranformation toughened zirconia (TTZ). Tetapi yang digunakan sebagai bahan pembuatan restorasi adalah tipe TZP dan PSZ. Komposisi restorasi zirconia mempunyai komposisi inti keramik yaitu alumina (Al2O3) dan partially stabilize zirconia.

Sebagai bahan pembuatan restorasi dalam bidang kedokteran gigi, zirconia memiliki sifat fisik, mekanis, kimia dan biologis yang sangat baik. Untuk mendapatkan kestabilan pada zirconia, maka zirconia ditambahkan dengan senyawa stabilitator seperti yttria dan ceria. Zirconia sebagai oksida murni tidak ditemukan di alam, akan tetapi zirconia biasa ditemukan dalam baddeleyite and zircon (ZrSiO4) yang merupakan sumber utama dari material. Dari kedua sumber zirconia tersebut, zircon yang didapat memiliki kemurnian yang rendah dan harus melalui proses-proses tertentu untuk menghasilkan zirconia murni. Zirconia murni memiliki titik leleh yang tinggi dan konduktivitas thermal yang rendah.

Kelebihan dari Porcelain Zirconia :

1. Kekuatan per satu gigi sama dengan porcelain zirconia, tetapi porcelain zirconia hanya bisa dibuat jembatan / bridge maksimal 6 unit gigi

2. Tidak menyebabkan permukaan gusi menghitam karena tidak menggunakan koping logam

3. Bagus untuk gigi depan karena memiliki sifat estetik yang bagus dan tanpa menggunakan koping logam

.

3.1 Tahap Awal Penelitian

3.METODOLOGI PENELITIAN

[1] Bab ini akan

menguraikan secara

sistematis mengenai

tahapan penelitian yang

dilakukan. Langkah-

langkah yang dilakukan

dalam penelitian ini akan

dijelaskan pada Gambar 3.1

Tahap Perencanaan Eksperimen

Gambar 3.1 Flowchart metodologi penelitian

Tahap Awal

Penelitian

Menghitung kandungan setiap karakterisktik kualitas

*Tahap pengumpulan& pengolahan data

Tahap awal penelitian diuraikan

dalam beberapa tahap. Uraian lebih

lengkap pada tiap tahapnya akan

dijelaskan pada sub bab di bawah ini.

3.1.1 Studi Literatur

Studi literatur dalam penelitian

ini dilakukan untuk mendalami materi

dalam menyelesaikan masalah yang

dirumuskan. Informasi yang

dibutuhkan yaitu semen tulang (bone

cement), zirconia (ZrO2),

polymethylmethacrylate (PMMA),

proses sintering, kekuatan tarik

diametral, densitas, Metode Taguchi,

PCR-TOPSIS serta Algoritma

Genetika (AG).

3.1.2 Menentukan Latar Belakang Masalah

Semen tulang akrilik dengan

bahan dasar poly(methylmethacrylate)

(PMMA) telah digunakan lebih dari 40

tahun pada implan gigi, prosthesis

maksilofasial, gigi palsu, dan dalam

bedah ortopedi sebagai bahan perekat

sendi buatan. Semen tulang dengan

bahan dasar PMMA masih memiliki

beberapa kekurangan. Oleh karena

itu, perlu adanya perbaikan pada

sifat-sifat semen dengan

menambahkan biokeramik seperti

zirconia (ZrO2), alumina (Al2O3),

keramik dan gelas-keramik.

Suatu metode optimasi

diperlukan untuk mencari kekuatan

optimal pada biokomposit PMMA-

zirconia. Taguchi merupakan salah

satu metode optimasi yang banyak

digunakan karena pertimbangan

efisiensi dan efektifitasnya. Metode

Taguchi umumnya digunakan untuk

menyelesaikan persoalan satu respon.

Ketika berhadapan dengan persoalan

multirespon, penyelesaian secara

parsial untuk masing-masing respon

menjadi tidak efektif dan menimbulkan

kombinasi level parameter optimal

yang tidak konsisten antar respon.

Untuk mengoptimalkan masalah

multirespon, Djami (2014)

mengusulkan suatu prosedur yang

efektif didasarkan pada teori Process

Capability Ratio (PCR) dan Technique

for Order Performance by Similarity to

Ideal Solution (TOPSIS). Metode

PCR-TOPSIS yang dikombinasikan

dengan metode Taguchi masih

memiliki kekurangan, yaitu hasil

optimasi yang didapatkan hanya sesuai

dengan kondisi eksperimen yang telah

dilakukan. Untuk menutupi

kekurangan ini, kombinasi metode

Taguchi dengan metode Algoritma

Genetika dikembangkan

Berdasarkan latar belakang

tersebut, maka perumusan masalah

dalam penelitian ini adalah bagaimana

menentukan setting optimal untuk

kekuatan tarik diametral dan densitas

relatif pada komposit PMMA-zirconia,

menggunakan kombinasi metode

Taguchi, PCR-TOPSIS dan Algoritma

Genetika.

3.1.3 Menentukan Tujuan dan Manfaat Penelitian

Adapun tujuan yang ingin

dicapai dalam penelitian ini adalah

memperoleh setting optimal untuk

kekuatan tarik diametral dan densitas

relatif pada komposit PMMA-zirconia

menggunakan kombinasi metode

Taguchi, PCR-TOPSIS dan Algoritma

Genetika.

3.2 Tahap Perancangan Eksperimen

Pada tahap ini akan dilakukan

identifikasi terhadap karakteristik

kualitas semen tulang. Selain itu pada

tahap ini juga akan ditentukan setting

level untuk setiap faktor, dan

Orthogonal Array (OA).

3.2.1 Identifikasi Karakteristik Kualitas Semen Tulang

Semen tulang dibentuk dengan

cara mencampurkan antara serbuk

zirconia yang mempunyai sifat untuk

menguatkan kualitas polymer,

dengan serbuk PMMA. Proses

pencampuran kedua serbuk tersebut

dilakukan tanpa adanya kompaksi

(penekanan). Uji yang dilakukan pada

komposit PMMA-zirconia ini adalah

kekuatan tarik diametral dan densitas

relatif. Pengujian ini merupakan yang

paling umum digunakan untuk

menentukan kekuatan mekanik dari

semen tulang.

3.2.2 Penentuan Setting Level Faktor

Faktor yang berpengaruh dalam

eksperimen ini yaitu persentase

zirconia terhadap PMMA, suhu

sintering, dan waktu sintering. Setelah

faktor eksperimen terpilih, level-level

pada faktor kemudian ditentukan

seperti yang akan di jelaskan dibawah

ini:

1. Faktor persentase zirconia terhadap PMMA terdiri dari empat level yaitu 0%,

1%, 2% dan 3%.Pada eksperimen ini digunakan empat level persentase zirconia terhadap PMMA yaitu 0%, 1%, 2% dan 3%, untuk mengetahui pengaruhnya terhadap kekuatan tarik diametral dan densitas relatif spesimen yang akan dihasilkan

Level ini merujuk pada

penelitian Yu (2014) tentang

kekuatan mekanik semen tulang

PMMA-zirconia berukuran

nano.

2. Faktor suhu sintering terdiri dari empat level yaitu 140° C, 145° C ,

150° C dan 155o C.

Pada proses sintering, faktor

suhu sangat berpengaruh

terhadap tingkat kekerasan

material yang akan dihasilkan.

Semakin besar suhu sintering

dimungkinkan semakin cepat

proses pembentukan kristal.

Besar kecilnya suhu juga

berpengaruh pada bentuk serta

ukuran celah dan juga

berpengaruh pada struktur

pertumbuhan kristal (Setyowati,

2008).

PMMA memiliki titik leleh

pada suhu 160° C (El-Zaher,

2014). Proses sintering biasanya

dilakukan pada suhu sekitar

0.5-0.9 dari titik leleh (Jonghe,

2003). Pada eksperimen ini

proses sintering dilakukan di

bawah suhu 160° C dengan

selisih antar level 5° C.

3. Faktor waktu proses sintering

terdiri dari empat level yaitu

60 menit, 75 menit, 90 menit

dan 105 menit.Dengan pengujian

tingkat kekuatan dengan cara

memberikan beban pada objek

yang diberikan

zirconia,Eksperimen ini

menggunakan empat level waktu

pengukuran yang merujuk pada

penelitian Pujiyanto (2014),

yaitu 60 menit, 75 menit, 90

menit, dan 105 menit, untuk

mengetahui berapakah waktu

yang paling optimal agar

PMMA-zirconia mencapai

tingkat kekerasan optimal.

Tahap 3.2.3 Tahap Pelaksanaan Eksperimen

Pada tahap ini akan dijelaskan tentang persiapan eksperimen hingga pelaksanaan eksperimen

Tahap 3.3 Tahap Persiapan Eksperimen

Persiapan yang dilakukan sebelum pelaksanaan eksperimen akan dijelaskan pada langkah-langkah berikut ini.1 Persiapan Alat Eksperimen a. Pembuatan specimen- Kertas

- Timbangan digital

- Oven, disini digunakan oven di Laboratorium Sistem Kualitas

- Lem kertas

- Penggaris

- Jangka Sorong

b. Pelaksanaan eksperimen

- Alat uji kekuatan tarik diametral

- Bolpoint dan kertas

2 Persiapan Bahan Eksperimen

Bahan yang digunakan disini adalah komposit PMMA-zirconia yang memiliki persentase zirconia terhadap PMMA sebesar 0%, 1%, 2%, dan 3%.

Tahap 3.3.1 Tahap Pengumpulan dan Pengolahan Data

Tahap selanjutnya adalah pengumpulan

dan pengolahan data. Tahap pengumpulan

data telah dilakukan ketika perancangan

eksperimen dimulai hingga eksperimen

selesai. Adapun langkah-langkah tahap

pengumpulan dan pengolahan data akan

dijelaskan pada sub bab di bawah ini

Tahap 3.3.2 Pengujian Hasil Eksperimen

dan Pendataan Hasil.

Setelah eksperimen selesai

dilakukan, tahap berikutnya adalah

pengujian spesimen. Data yang

diperoleh dari hasil pengujian dicatat

dan digunakan untuk melakukan

perhitungan dengan tujuan

menghasilkan setting level optimal,

yaitu kombinasi level faktor yang

memberikan kualitas terbaik

berdasarkan tipe karakteristik kualitas.

Nilai densitas dihitung berdasarkan pada perbandingan antara massa dan volume dari masing-masing spesimen. Sedangkan untuk uji respon kekuatan tarik diametral

Tahap 3.3.3 Optimasi Setting Level

Hasil pendataan dari pengujian

spesimen untuk masing-masing respon

kemudian diolah untuk menentukan

setting level optimal dari kedua

karakteristik kualitas spesimen. Berikut

merupakan metode penentuan setting

level optimal.

1. Menghitung Nilai S/N Ratio Menggunakan Metode Taguchi

Metode Taguchi adalah salah

satu metode yang dapat

digunakan untuk mengetahui

setting optimal sebuah proses

untuk kasus single response.

Setelah diperoleh data hasil

eksperimen kemudian dihitung

S/N Ratio dari masing-masing

karakteristik kualitas untuk

semua perlakuan dalam

eksperimen.

2. PCR-TOPSIS

PCR-TOPSIS merupakan

metode yang didasarkan pada

kemampuan proses rasio (PCR)

dan teknik performansi order

berdasarkan kesamaan dengan

solusi ideal (TOPSIS) untuk

mengoptimalkan masalah

multirespon.

3. Algoritma Genetika (AG)

Algoritma genetika adalah

algoritma pencarian heuristik

yang didasarkan atas mekanisme

evolusi biologis. Algoritma

genetika melakukan proses

pencarian nilai optimum pada

beberapa titik secara bersamaan

(satu generasi) untuk

memperoleh solusi umum.

Algoritma genetika dilakukan

untuk menentukan setting level

optimal.

3.4 Tahap Akhir Penelitian

Pada tahap akhir penelitian

dilakukan analisis dari hasil penelitian

serta memberikan kesimpulan dan

saran.

3.4.1 Kesimpulan dan Saran

Kesimpulan dan saran merupakan tahap

terakhir penelitian yang berisi kesimpulan

dari keseluruhan hasil penelitian dan

analisis yang mengacu pada tujuan awal

penelitian yang telah ditetapkan. Tahap ini

juga berisi saran-saran yang diberikan

penulis agr dapat bermanfaat untuk penelitian

selanjutnya

4. Hasil dan PembahasanPada setiap kegiatan penelitian

diadakan sebuah observasi terhadap sebuah

penelitian sebagai alat untuk mengetahui

tingkat keterlibatan mahasiswa dalam kegiatan

penelitian tersebut. Keterlibatan mahasiswa

dalam kegiatan penelitian dapat

mempengaruhi pemahaman mahasiswa

terhadap materi tersebut. Pada saat

pelaksanaan penelitian, mahasiswa (peneliti)

dibantu oleh seorang observer untuk

melakukan observasi. Berikut hasil observasi

tabel di bawah ini.

Hasil Analisis Komposisi Kimia dari zircon

sililikat yang diperoleh dari hasil pemisahan

pasir zircon

NO Komponen Komposisi (%)

1. ZrO2 60,89%

2. SiO2 34,64%

3. Al2O3 0,34%

4. CaO 0,24%

5. T1O2 0,17%

6. Fe2O3 0,13%

7. MnO2 0,16%

Dari hasil-hasil penelitian Pujianto (2014)

diatas, dapat dinyatakan bahwa produk

zirconia (Zr02) dapat dihasilkan dari

Zirkonium Silikat (ZrSi04) dengan

memisahkan antaran ZrO2 dan SiO2 nya

dengan proses peleburan. Pada proses

peleburan yang dilakukan dalam penelitian ini,

meskipun telah berhasil memisahkan antara

ZrO2 dan SiO2 nya, tapi masih belum

sempurna. Untuk itu diperlukan penelitian

yang lebih lanjut sehingga bias didapatkan

kondisi proses yang optimum. Kemurinan

produk Zirkonia yang baru bias dihasilkan

pada penelitian ini adalah sekitar 89%.

DAFTAR PUSTAKA

[1]

https://eprints.uns.ac.id/19848/4/I0310038_b

ab3.pdf