Evolution des procédures d’élaboration

La CFAO (conception et fabrication assistée par ordinateur) est un système informatique utilisé à la fois pour concevoir et fabriquer une restauration dentaire. La technologie de CAO utilise un logiciel pour définir la forme et les dimensions de la restauration, tandis que la technologie FAO transfère le modèle conçu à une machine commandé par ordinateur pour fabriquer la restauration, généralement à partir d’un bloc en matériau dentaire (fabrication soustractive). Actuellement, la production de restaurations sans métal à l’aide d’infrastructures en céramique polycristalline (par exemple, Y-TZP) dépend de l’utilisation des systèmes de CAO-FAO. (41) L’introduction de systèmes de fraisages pour la production de restaurations avec ces céramiques polycristallines a permis leur utilisation dans les restaurations prothétiques avec une plus grande fiabilité, car la seule technique de fabrication disponible dans le passé était la coulée en barbotine, qui entraînait un plus grand nombre de défauts et de fissures dans la microstructure des restaurations finales. (42) Les systèmes CFAO sont utilisés en dentisterie depuis près de 30 ans (43), et différentes machines ont été lancées au cours de cette période, car ces systèmes sont en constante évolution et produisent des restaurations avec une très bonne adaptation. La plupart des cliniciens sont d’accord que l’écart entre la restauration et la dent ne doit pas être supérieur à 100µm. (44) Les données de recherche actuelles indiquent que la plupart des systèmes de CAO / FAO dentaires sont capable de produire des restaurations avec une adaptation marginale inférieure à 100 µm. (44, 45). De plus, l’évolution des systèmes CAO-FAO a permis leur utilisation pour produire des restaurations avec d’autres matériaux tels que d’autres céramiques, les composites et les alliages métalliques. Evolution des procédures d’élaboration.

Fabrication par soustraction

Parmi les systèmes de CFAO dentaires, il existe deux types de techniques pour produire des restaurations. La première est l’usinage de la restauration prothétique à partir d’un bloc du matériau fritté, tandis que le second consiste à usiner un bloc à l’état partiellement fritté, suivi d’un frittage final dans un four spécifique. L’usinage d’un bloc de matériau fritté donne à la restauration une plus grande précision de ses contours et de sa forme car la gestion du retrait est éliminée, elle a eu lieu en amont (lors du frittage). Cependant, lors de l’usinage d’un matériau très résistant, tel que la céramique polycristalline, l’usure des outils de l’unité d’usinage et le temps d’usinage sont très élevés. De plus, l’usinage de matériaux fragiles tels que les céramiques dentaires peut provoquer l’apparition de microfissures et de cristaux monocliniques conduisant à une plus grande susceptibilité à la dégradation à basse température et au vieillissement en fatigue. (46) Cette technique est délaissé par les fabricants du fait de son coût à la production. L’usinage dans un bloc fritté nécessite beaucoup de temps (± 45/60 mn à l’unité), beaucoup d’outils impérativement diamantés travaillant toujours dans de mauvaises conditions de coupe, fatigue et use les machines. Afin d’obtenir une zircone plus tendre à usiner, on utilise des blocs de zircone pressés à une température inférieure à celle qui permet d’obtenir la densification totale du matériau. On parle alors de Zircone pré frittée. Il s’agit en fait de Zircone polycristalline tétragonale (TZP) partiellement stabilisée à l’oxyde d’yttrium: Y – TZP. Après usinage, ce matériau de consistance crayeuse est fritté une seconde fois à une température de 1300°C à 1500°C pendant 6 à 7 heures pour lui donner ses qualités mécaniques optimales. Lors de ce second frittage, la densification des grains conduit à une réduction de volume par rétraction de 20 à 30% (qui doit être prise en compte par les logiciels de CAO/FAO). L’avantage est de favoriser la fermeture des microfissures due à l’usinage lors du processus de frittage. (47) Cette technique permet un temps d’usinage plus court car le matériau est moins dense. C’est la technique de choix de nos jours. 

Fabrication par addition

Bien que les systèmes CFAO décrits ci-dessus soient la référence sur le marché dentaire, ils présentent un inconvénient majeur lié au grand gaspillage de matière lors de l’usinage. Les déchets correspondent à environ 90% du bloc préfabriqué pour une restauration typique. (49) et les restes ne sont pas réutilisables. Par conséquent, de nouvelles technologies ont été développées pour surmonter ce problème. Certains d’entre eux produisent la restauration en ajoutant des couches au lieu d’usiner des blocs préfabriqués. Actuellement les systèmes de fabrication par addition constituent toujours un axe de recherche et de développement pour les matériaux en céramiques poly cristallines, ils ne sont pas encore utilisés couramment. Deux techniques se sont récemment démarquées le frittage ou fusion laser sélective, l’impression 3D directe par stéréo lithographie. (49, 50, 51, 52, 53) Le frittage ou la fusion laser sélective Le frittage ou la fusion sélective au laser est une technique déjà bien établie pour les alliages métalliques, mais elle est encore en développement pour les céramiques polycristallines. Dans cette technique, le faisceau laser fritte de fines couches de céramique à partir d’un récipient rempli de poudre afin de créer une armature unique, dans lequel chaque couche représente une section transversale du modèle CAO. (49) L’impression 3D par stéréolithographie La stéréolithographie est fréquemment utilisée de nos jours et a déjà suffisamment évolué pour permettre la production de pièces céramiques plus complexes, alors que les techniques mentionnées précédemment en sont au début du développement d’applications dentaires. La stéréolithographie utilise une suspension contenant des 24 particules de céramique mélangées à des composants de la résine (acrylates ou monomères époxydes). (50, 51) Cette partie de la résine est polymérisée au cours de l’impression pour façonner l’objet solide et est ensuite retirée. Le grand avantage de toutes les techniques additives, est qu’elles ne génèrent que peu ou pas de déchets. Un inconvénient encore existant de toutes les méthodes additives correspond à l’état de surface brute et au mauvais ajustement marginal. Nous pouvons citer comme applications commerciales l’imprimante Ceramaker de l’entreprise française 3DCeram® (qui est très onéreuse environ 250000 euros) et sa Gamme de pâtes 3DMIX® Même si l’impression 3D semble être bien installée de nos jours pour certaines applications, en dentisterie l’utilisation de la céramique reste encore à explorer. Des études publiées in vitro ont montré que les céramiques fabriquées par stéréolithographie présentent des propriétés mécaniques comparables à celles des céramiques conventionnelles (149). Cependant, le processus de fabrication et la résistance à la rupture sont des domaines qui nécessitent des recherches plus poussées. La plupart des techniques d’impression 3D utilisées aujourd’hui comme le frittage sélectif au laser, la fusion sélective au laser ou la stéréolithographie donnent généralement lieu à des structures poreuses. Pour améliorer les propriétés mécaniques des céramiques et en augmenter l’homogénéité, il convient d’éradiquer la porosité, pour obtenir une structure plus dense et plus compacte (149). Davantage de recherches sont nécessaires pour parvenir à la céramique fabriquée par impression 3D.