Brevet FR2718344A1 — publié le 19951013

PROCEDE DE FABRICATION D'ARMATURES POUR PROTHESES DENTAIRES ET MATERIEL POUR SA MISE EN OEUVRE L'invention est relative à un procédé de fabrication d'armatures pour prothèses dentaires du genre comportant des chapes en métal, ou en matière organique, destinées à être recouvertes ou non de résine ou de céramique et à être scellées en bouche directement sur le moignon ou le faux-moignon, contigues ou indépendantes, reliées ou non par des éléments intermédiaires rapportés, combinant, pour leur réalisation, les techniques du modèle en cire avec mise en revêtement réfractaire et de fusion des poudres métalliques (précieuses, semi-précieuses, non-précieuses) ou des poudres de matières organiques. La seule technique actuellement en vigueur dans le domaine dentaire pour réaliser des chapes métalliques est la technique de la cire perdue qui consiste a) à réaliser,sur le maitre-modèle en plâtre, le modèle en cire de la chape (ou armature) que l'on désire obtenir en métal (généralement un alliage de nickel-chrome pour les prothèses conjointes) - les chapes ont une épaisseur minimale de 0,4 à 0,5 millimètre à cause de la technique de coulée utilisée; - le temps de réalisation du modèle en cire est de l'ordre de 10 minutes; b) à mettre en revêtement réfractaire le modèle en cire de la chape (avec sa tige de coulée) dans un cylindre de moulage, généralement métallique, dont le fond (rapporté) comporte un cône plein sur lequel est placé le modèle par l'intermèdiaire de sa tige de coulée : le temps de durcissement est d'environ 30 minutes; c) à réaliser la chape métallique de la manière suivante - l'ensemble précédent est placé dans un four calorifique à cylindre (teipé- rature finale 900"C environ) pour mettre en température le revêtement et pour éliminer (par calcination) la cire : le temps nécessaire est d'environ 60 minutes; - les plots de métal destinés à la coulée sont placés dans le creuset d'une fronde électronique pour y être fondus (opération quasi-instantanée avec la précédente) : le temps additionnel est d'environ 5 minutes; - le cylindre est ensuite placé dans la fronde et le métal en fusion est transféré, par centrifugation, du creuset au cylindre dans le volume laissé libre par la cire : le temps additionnel est d'environ 5 minutes; - le cylindre est ensuite sorti de la fondre : le temps de refroidissement est d'au moins 15 minutes; d) la chape,désolidarisée du revêtement, est ensuite sablée, grattée et ajustée : temps de mise en oeuvre de l'ordre de 15 minutes. I1 faut donc au moins 140 minutes (soit 2 heures et 20 minutes) pour réaliser une chape métallique avec cette technique. Indépendamment du facteur temps, qui est primordial, la technique connue présente les inconvénients suivants - la nécessité d'un matériel onéreux (four à cylindre et fronde électronique); - le moulage de métal par la technique de la centrifugation s' accompagne des phénomènes de ségrégation métallique et de fissuration; - l'épaisseur des chapes est relativement importante (alors que 0,2 à 0,3 millimètres suffiraient) ce qui se traduit, en volume, par des pertes de matière importantes, inconvénient d'autant plus sensible avec l'usage de métaux semi-précieux et surtout précieux; - l'épaisseur des chapes intervient également dans l'esthétique générale de la dent et en particulier dans celle du bandeau; - on ne sait pas traiter par cette technique les matières organiques biocoi- patbles des types alumine ou zircone par exemple. Des essais de réalisation de chapes métalliques à partir de poudres métalliques (frittage sans compression) ont été réalisés sans succès. Les procédés en question n'ont jamais atteint le stade industriel. Ils utilisent en général des poudres d'or ou des mélanges de poudres d'or de même granulomètrie ou de granulomètries différentes avec des points de fusion différents. Outre le prix, les procédés en question ont présenté les inconvénients résultant des déformations des chapes et des hiatus internes incompatibles avec l'utilisation de la céramique. Avec le nickel-chrome sous la forme de poudre, alliage généralement utilisé dans l'art dentaire, les essais n'ont même pas franchi le stade expérimental à cause essentiellement des effets secondaires dus à l'oxydation et à la difficulté d'obtenir des chapes d'épaisseur homogéne et homothétique. L'invention vise donc à réaliser un procédé qui élimine les divers inconvénients sus-mentionnés : - en utilisant indifféremment des poudres de métal précieux, semi-précieux ou non-précieux; - en utilisant des matières organiques biocompatibles comme par exemple le zircone et l'alumine; - en supprimant la fronde électronique; - en divisant par 4 environ le temps de réalisation d'une chape (30 à 35 minutes au lieu de 140); - en éliminant les phénomènes de ségrégation métallique et de fissuration (organisation équilibrée du métal obtenu); - en diminuant de moitié les épaisseurs des chapes (jusqu'à 0,2 mm); - en compensant le phénomène de retrait lors du durcissement. L'invention concerne donc un procédé qui consiste essentiellement a) à mettre en revêtement réfractaire le modèle en cire de la chape dans un cylindre de moulage dont le fond comporte un cône pourvu d'un alésage débouchant, sur sa partie supérieure, dans ledit cylindre et, sur sa partie inférieure, à l'extérieur du fond dudit cylindre; b) à soumettre l'ensemble "cylindre de moulage, revêtement réfractaire et modèle en cire" à l'action d'une source de chaleur appropriée jusqu'à l'écoulement total, par l'alésage du cône, de la cire fondue; c) à séparer le cylindre en revêtement réfractaire du cylindre de moulage et à remplir, par le cône en revêtement qui fait office d'entonnoir, le volume laissé libre par la cire d'une poudre de métal ou de matière organique; d) à soumettre le cylindre en revêtement réfractaire, contenant la poudre de métal ou de matière organique, à l'action d'une source de chaleur appropriée jusqu'à la fusion totale de ladite poudre qui occupe alors tout le volume laissé libre par la cire; e) à laisser refroidir pour en extraire la chape solidifiée. Les caractéristiques et les avantages de l'invention vont apparaitre plus clairement à la lecture de la description détaillée qui suit de modes de réalisation préférés de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs et dont une partie du matériel nécessaire est représentée aux dessins annexés. Sur ces dessins - la figure 1 est une vue en coupe transversale d'un cylindre de moulage contenant le modèle en cire et le revêtement réfractaire; - la figure 2 est une vue en coupe transversale du cylindre en revêtement réfractaire contenant la poudre constitutive de la chape. Le procédé selon l'invention consiste essentiellement a) A mettre en revêtement réfractaire (6) le modèle en cire de la chape (1) dans un cylindre de moulage (2) dont le fond (3) comporte un cône (4) pourvu d'un alésage (5) débouchant, sur sa partie supérieure, à l'intérieur dudit cylindre et, sur sa partie inférieure, à l'extérieur du fond de celui-ci. L'extrémité de la tige de coulée (9) est préalablement placée dans l'extra mité supérieure de l'alésage (5). Les revêtements utilisés sont de types classiques. b) A soumettre l'ensemble "cylindre (2,3), revêtement (6) et modèle (1)" à l'action d'une source de chaleur appropriée jusqu'à l'écoulement total, par l'alésage du cône, de la cire liquide. La source de chaleur a une température comprise entre 100 et 25O0C. Son rôle est de faire fondre la cire de manière à lui donner une structure liquide permettant son écoulement hors de son logement. Elle a également pour rôle d'opérer un prédurcissement du revêtement avec élimination d'une partie de l'eau qu'il contient. Le temps de prédurcissement du revêtement et d'évacuation de la cire est d'environ 5 minutes. La source de chaleur peut être un générateur d'air chaud du type couramment utilisé dans les laboratoires de prothèses dentaires. c) A séparer le cylindre en revêtement (6) du cylindre de moulage (2,3) et à remplir, par le cône en revêtement (7) qui fait office d'entonnoir, le volume (8), laissé libre par la cire, d'une poudre de métal ou de matière organique. Pendant l'opération de remplissage de la poudre, le cylindre réfractaire est posé sur un vibrateur. L'entonnoir sert également de réservoir de poudre de manière à compenser le phénomène de retrait et à permettre un remplissage homogéne du volume à occuper. Cette opération dure environ 2 minutes. d) A soumettre le cylindre en revêtement (6), contenant la poudre de métal ou de matière organique, à l'action d'une source de chaleur appropriée jusqu'à la fusion totale de ladite poudre qui occupe alors tout le volume laissé libre par la cire. La source de chaleur est par exemple un four calorifique (à résistance électrique, à hautes fréquences ou à énergie lumineuse). Par exemple,pour les poudres métalliques généralement utilisées en prothèse dentaire, la température de l'enceinte est comprise entre 1000 et 11000C. Le four est initialement chauffé à 250"C et il est conçu (puissance) pour passer à la température de fusion des poudres en moins de 5 minutes. Le fait d'enlever le cylindre métallique permet une montée en température rapide et une plus grande vitesse d'évaporation de l'eau contenue dans le cylindre réfractaire. Le cylindre réfractaire, contenant la poudre à fondre, peut être soumis, dans la phase d), à l'action simultanée de la source de chaleur appropriée et d'une pression supérieure à la pression atmosphérique jusqu'à la fusion totale de ladite poudre. La fusion peut également se faire sous la pression atmosphérique ou sous vide. Les résultats obtenus avec la pression supérieure à la pression atmosphérique ont conduit à une meilleure homogénéité de la chape résultante. La pression dans le four peut être obtenue à partir d'un gaz sous pression désoxydant (par exemple de l'argon). Un cycle de vide peut être effectué avant l'introduction du gaz désoxydant. Avec cette technique on peut réaliser indifféremment des chapes céramométalliques, des couronnes et des bridges. Onpeut également traiter des poudres métalliques de tous types et des poudres de matières organiques biocompatibles et à résistance mécanique élevée I1 est également possible de mélanger les deux types de poudres. On peut appliquer, partiellement ou totalement, sur la surface de la chape obtenue à la fin de la phase d) après refroidissement et séparation de la chape du revêtement, un mélange pâteux constitué d'une poudre de métal, ou de matière organique, et d'un liquide de montage approprié, et à soumettre ledit mélange à l'action d'une source de chaleur appropriée (enceinte thermique, générateur d'air chaud, chalumeau...) jusqu'à la fusion totale de celui-ci. On peut également recouvrir la chape obtenue, dans le cas de l'utilisation de poudres de métaux non-précieux, d'une couche d'un mélange pâteux constitué d'une poudre d'un métal précieux et d'un liquide de montage approprié, et à soumettre ledit mélange à l'action d'une source de chaleur appropriée jusqu'à la fusion totale de celui-ci. Les chapes métalliques obtenues peuvent être associées à des éléments intermèdiaires également métalliques a) par soudure électrique par points directement sur le mattre-modèle; b) par apport d'un mélange pâteux constitué d'un liquide de montage approprié et d'une poudre métallique qui a la propriété de se souder aux métaux constitutifs des chapes et des éléments intermèdiaires, ledit mélange étant déposé pour donner auxdits éléments intermèdiaires la forme finale désirée et pour assurer, par soudure, les liaisons interstitielles; c) par fusion dudit mélange sous l'action d'une source de chaleur appropriée. Les éléments intermèdiaires métalliques peuvent être - préfabriqués; - obtenus à partir de barres profilées coupées et ajustées directement sur le maitrenodèle. Le métal de soudure ou d'apport possède un point de fusion inférieur à celui des autres métaux en présence. Les éléments intermèdiaires obtenus peuvent être recouverts entiérement de résine ou de céramique. Le matériel spécifique pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention est le suivant - un cylindre de moulage (2) qui comporte un fond (3) pourvu d'un cône (4) traversé par un alésage (5) débouchant, d'un côté, à l'intérieur du cylindre (2) et, de l'autre côté, à l'extérieur de celui-ci; - une source de chaleur qui comporte une enceinte hermétique pourvue d'un moyen chauffant associé à une entrée de gaz sous pression. Le temps de réalisation d'une chape selon le procédé en question est le suivant - réalisation du modèle en cire : 10 mn (inchangé) - prédurcissement et évacuation de la cire : 5 mn (cylindre plus petit) - introduction de la poudre : 2 mn (vibrateur) - fusion de la poudre : 5 mn (four à faible inertie) - refroidissement du cylindre : 5 mn (cylindre plus petit) - sablage, grattage et ajustage : 5 mn (chape plus fine) soit au total 32 minutes. Comparé à 140 mn par la méthode classique, le rapport de réduction est d'environ 4. Bien entendu, l'invention n' est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés pour lesquels on pourra prévoir d'autres variantes - dans la nature (métallique ou organique ) et la granulomètrie (par exemple comprise entre 0,005 et 0,1 mm) des poudres utilisées; - dans le nombre de chapes pouvant être placées dans le même cylindre; - dans la conception des cylindres de moulage (nécessité d'un alésage pour l'évacuation de la cire liquide) et des sources de chaleur (enceintes ther miques à moyens de chauffe divers, générateurs d'air chaud, chalumeaux...); - dans les étapes secondaires de fabrication, l'étape principale étant le remplissage par une poudre de métal ou de matière organique le volume laissé libre par la cire fondue afin d'y subir un cycle de fusion et de refroidissement (le réservoir de poudre compensant le phénomène de retrait); - dans les applications; sans pour celà sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1- Procédé de fabrication d'armatures pour prothèses dentaires du genre comportant des chapes en métal,ou en matière organique, destinées à être recouvertes ou non de résine ou de céramique et à être scellées en bouche directement sur le moignon ou le faux-moignon, contigues ou indépendantes, reliées ou non par des éléments intermèdiaires rapportés, combinant, pour leur réalisation, les techhniques du modèle en cire avec mise en revêtement réfractaire et de fusion des poudres métalliques (pré- cieuses, semi-précieuses ou non-précieuses) ou des poudres en matières organiques; caractérisé en ce qu'il consiste essentiellement a) à mettre en revêtement réfractaire (6) le modèle en cire de la chape (1) dans un cylindre de moulage (2) dont le fond (3) comporte un cône(4) pourvu d'un alésage (5) débouchant, d'un côté, dans ledit cylindre et, de l'autre côté, à l'extérieur du fond de celui-ci; b) à soumettre l'ensemble "cylindre de moulage (2,3), revêtement réfractaire (6) et modèle en cire (1)" à l'action d'une source de chaleur apte à rendre liquide ladite cire pour en permettre son évacuation totale par l'alésage (5); c) à séparer le cylindre réfractaire (6) du cylindre de moulage (2,3) et à remplir au moyen d'une poudre de métal ou de matière organique, par le cône en revêtement (7) qui fait office d'entonnoir, le volume (8) laissé libre par la cire; d) à soumettre le cylindre réfractaire (6), contenant la poudre de métal ou de matière organique, à l'action d'une source de chaleur apte à permettre la fusion totale de ladite poudre qui occupe alors tout le voltige laissé libre par la cire. 2- Procédé, selon la revendication 1, caractérisé en ce que le cylindre réfractaire (6), contenant la poudre à fondre, est soumis, dans la phase d), à l'action simultanée de la source de chaleur et d'une pression supérieure à la pression atmosphérique jusqu'à la fusion totale de ladite poudre qui occupe alors tout le volume laissé libre par la cire. 3- Procédé, selon la revendication 1 ou la revendication 2,caractérisé en ce qu'il consiste à appliquer, partiellement ou totalement, sur la surface de la chape obtenue dans la phase d), un mélange pâteux constitué d'une poudre de métal, ou de matière organique, et d'un liquide de montage approprié, et à soumettre ledit mélange à l'action d'une source de chaleur apte à permettre la fusion totale de celui-ci. 4- Procédé, selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il consiste à recouvrir la chape obtenue, dans le cas de l'utilisation de poudres de métaux non-précieux, d'une couche d'un mélange pâteux constitué d'une poudre de métal précieux et d'un liquide de montage approprié, et à soumettre ledit mélange à l'action d'une source de chaleur apte à permettre la fusion totale de celui-ci. 5- Procédé, selon l'une quelconque des revendications 1 à 4,caractérisé en ce que les chapes métalliques obtenues sont associées à des éléments intermèdiaires également métalliques a) par soudure électrique par points directement sur le maitre-modèle; b) par apport d'un mélange pâteux constitué d'un liquide de montage approprié et d'une poudre métallique qui a la propriété de se souder aux métaux constitutifs des chapes et des éléments intermèdiaires, ledit mélange étant déposé pour donner auxdits éléments intermèdiaires la forme finale désirée et pour assurer, par soudure, les liaisons interstitielles; c) par fusion dudit mélange sous l'action d'une source de chaleur appropriée. 6- Procédé, selon la revendication 5, caractérisé en ce que les éléments intermèdiaires sont entiérement recouverts de résine ou de céramique. 7- Matériel pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le cylindre de moulage (2) comporte un fond (3) pourvu d'un cône (4) traversé par un alésage (5) débouchant, d'un côté,à l'intérieur du cylindre et, de l'autre côté, à l'extérieur de celui-ci. 8 Matériel pour la mise en oeuvre du procédé selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la source de chaleur comporte une enceinte hermétique pourvue d'un moyen chauffant associé à une entrée de gaz sous pression.