Hydromechanik der Mastikation

Die Topographie der Kaufläche ist die entscheidende mechanische „Schnittstelle“ des Kauvorgangs. Während der Mastikation wirken im Zahnzwischenraum Kräfte, die das eingespeichelte Nahrungssubstrat verdrängen und beschleunigen. Dabei durchläuft die Mischung aus flüssigen und festen Komponenten im sich verengenden Spalt große Druck- und Geschwindigkeitsgradienten. Von den lokalen Scherkräften ist es dann abhängig, ob die eingeleiteten Mastikationskräfte ausreichen, um die Festkörpereinschlüsse mit ihren gegebenen biomechanischen Eigenschaften zu zerteilen.

Neben der Topographie fließen die biomechanischen Eigenschaften von Nahrungssubstraten in eine Modellierung der Hydrodynamik nach der Methode der finiten Elemente (FEM) ein, die im Prinzip von einer Aquaplaning-Simulation abgeleitet wird. So lassen sich zu jedem Zeitpunkt des Kauschlages die Drücke und Fließvektoren und Scherkräfte auslesen und diejenigen Bedingungen simulieren, die ein Substrat zuverlässig in ein vorgegebenes Partikelspektrum zerlegen. Die im Projekt C3 „Biomechanik der Occlusionsfläche“ gewonnenen Texturdaten zur Fließrichtung sowie Viskositätsdaten kontrolliert erstellter Nahrungssubstrate sollen ebenso in die Modellierung einfließen, wie das neu entwickelte Werkzeug zur Alignierung und Bewegung der antagonistischen Zahnreihen: der Occlusal Fingerprint Analyzer OFA.