journal article·2026-06Open access

3D Printing of Highly Dense and Translucent Zirconia Parts for Dental Applications: Effect of Filament Overlapping

Juliana de Freitas Gouveia Silva, Manuel Fellipe Rodrigues Pais Alves, Ana Carolina da Silva, Tiago Moreira Bastos Campos, Renata Marques De Melo, Susana Maria Henriques Olhero

Advanced Materials Technologies· Volume 11· Issue 12

Abstract

ABSTRACT A 5Y‐PSZ zirconia paste was formulated for extrusion‐based additive manufacturing via Direct Ink Writing (DIW) to produce dense ceramic components for dental applications. A colloidal approach was adopted using nanometric zirconia powder (47 vol%) with tailored dispersant, thickener, and flocculant agents. Rheological behavior was evaluated by shear viscosity, viscoelastic moduli, and three‐step thixotropy tests to ensure printability and shape stability. Specimens were printed with different filament overlap percentages (20%, 25%, and 30%) and compared with a control group obtained by uniaxial pressing. After sintering, all groups were characterized in terms of relative density, microstructure (SEM), phase composition (XRD), translucency, and biaxial flexural strength. The 30% overlap printed group achieved average densification above 99%, optical translucency comparable to the pressed controls, and flexural strength of 432 ± 37 MPa. Weibull analysis of 30% filament overlap group indicated σ 0 = 420 MPa and m = 7.0, comparable to the pressed group (σ 0 = 658 MPa; m = 7.3). Overall, this study establishes a robust formulation and processing route for DIW of 5Y‐PSZ with high densification, translucency, and mechanical reliability, fulfilling ISO 6872 and offering a viable alternative for dental applications. This is the first study demonstrating filament overlaps as a densification‐enhancing parameter for DIW zirconia.
Source: crossref · Quality: baseline

Research context

OpenAlex topics: Additive Manufacturing and 3D Printing Technologies · 3D Printing in Biomedical Research · Dental materials and restorations

SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.

Affiliations

Department of Materials and Ceramics Engineering, CICECO‐ Aveiro Institute of Materials University of Aveiro Aveiro Portugal

Department of Dental Materials and Prosthodontics Institute of Science and Technology São Paulo State University (UNESP) São José dos Campos Brazil

Post‐graduation Program in Dentistry Federal University of Pelotas Pelotas Brazil

Funding

Fundação para a Ciência e a Tecnologia · Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior · European Regional Development Fund

References (87)

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