Brevet FR2804315A1 — publié le 20010803

Procédé de fabrication d'une armature de prothèse dentaire en céramique, et pièce de prothèse obtenue selon le procédé. Domaine technique de l'invention L'invention est relative à un procédé de fabrication d'une prothèse dentaire en céramique comprenant une armature constituée par un renfort de fibres enrobé dans une matrice pour former une pièce déformable, l'armature étant plaquée par une action mécanique sur un moignon dentaire de laboratoire pour former une coque de support préformée. La prothèse dentaire peut être une couronne, un bridge, un implant, une dent artificielle ou un dentier amovible, de manière à reconstituer la forme et les caractéristiques d'au moins une dent à partir d'un moignon naturel, implantaire, ou un modèle de laboratoire. Etat de la technique Le document EP-A-231 273 décrit une méthode connue de fabrication de couronnes et bridges dentaires selon une technique de pressée pour la mise en oeuvre de la céramique EMPRESSTM ( marque déposée de la société IVOCLAR). Sur les figures 1 et 2, la maquette MO est fabriquée en cire 5 sur un support spécifique 6, et est enrobée à l'intérieur d'un moule M dans un revêtement 7 en matériau réfractaire. Le moule M est ensuite chauffé à une température de 800 C, et la cire 5 est éliminée par fusion sans laisser de résidus, et en laissant subsister une cavité. L'ensemble est ensuite porté à une température de 1150 C, et un lingot de céramique 8 est fondu, et injecté au moyen d'une tige 9 d'actionnement. La céramique 8 remplit alors le volume interne de la cavité. En référence à la figure 3, le document US-A-5 788 498 décrit un renforcement 10 à emboîtement 11 pour des bridges réalisés sous forme d'éléments préfabriqués en céramique frittée. Le renforcement 10 est enrobé par la céramique lors de la pressée, mais recouvre uniquement la face supérieure des piliers 12. Les faces latérales des piliers 12 ne sont pas englobées par la céramique. Le document US-A-4 793 809 décrit une prothèse dentaire avec un noyau central dans lequel sont intégrées 1 % à 4% de fibres de renforcement. L'ensemble constitue une poudre pour céramique dont les composants sont tous des oxydes métalliques sans matrice organique. En référence à la figure 4, une prothèse dentaire VECTRIS ( marque déposée par la société IVOCLAR) élaborée selon le procédé décrit dans le document EP 726 739, est composée d'une coque de support 1 en matériau composite à renfort de fibres 2, et d'un revêtement extérieur 3 de finition recouvrant la coque de support 1. Le revêtement 3 et la coque 1 possèdent des composants de même nature, notamment une matrice 4 commune. Selon un mode de réalisation décrit, l'armature de fibres de céramique peut être noyée dans une matrice à base de poudre de céramique, et le revêtement externe de finition est également à base de poudre de céramique. La quantité de fibres doit être comprise entre 20% et 60% pour obtenir des caractéristiques mécaniques adéquates de la coque support.. Sur la figure 5, la mise en ceuvre de ces prothèses utilise des pièces 13 en matériau composite à renforts de fibres sous forme de pré-imprégnés photo polymérisables. Une machine de formage 14 permet l'application de la pièce 13 pré-imprégnée sur un modèle de laboratoire 15 par l'application d'une pression différentielle de fluide entre les deux chambres 16 et 17 séparées l'une de l'autre par une membrane 24 souple. La réticulation de la pièce 13 peut être réalisée par des moyens de photo-réticulation comprenant une source de lumière LP ou un conduit de lumière. La pression différentielle est engendrée par un dispositif de pompage 23. Les bridges en céramique selon la technique connue EMPRESSTM nécessitent la présence de connexions 18 (figure 3) pour les éléments intermédiaires de bridges de 20 mm2, ce qui en limite singulièrement les indications. Cet état de fait est imputable à la relative faiblesse des valeurs mécaniques des céramiques utilisées, ayant une résistance à la flexion de l'ordre de 350 MPa. Le document US-A- 5 788 498 propose de renforcer le bridge en incorporant un mat préfabriqué télescopique en céramique frittée de haute résistance mécanique dans l'âme centrale du bridge. La présence de ce renfort ne résout pas les problèmes d'insuffisance de résistance au niveau du collet des dents 18 (figure 3), et sur les faces vestibulaires et linguales 19, où l'on sait que les forces de traction induites par une force ou une pression occlusale, sont les plus importantes. Le problème du cisaillement aux connexions de bridges n'est pas résolu, ce qui en limite singulièrement les indications. Objet de l'invention Un premier objet de l'invention consiste à élaborer un procédé de fabrication d'une armature de prothèse dentaire en céramique permettant de réduire la section des connexions de bridges, et d'améliorer le comportement mécanique des reconstitutions dentaires en céramique, notamment en matière de résistance aux contraintes de flexion et de torsion, ainsi qu'en matière d'atténuation du faciès de rupture fragile des céramiques. Le procédé de fabrication d'une prothèse dentaire en céramique selon l'invention est caractérisé par les étapes suivantes: - on utilise un produit contenant un composé fibre l matrice dont la matrice est éliminable sans laisser de résidus, - on enrobe la coque de support préformée dans un revêtement réfractaire, - on élimine la matrice en laissant dans l'armature un squelette de renfort fibreux, et des zones vides interstitielles, - et on remplit les zones de vide interstitielles de l'armature par un matériau céramique en fusion. Selon une caractéristique de l'invention, le remplissage du matériau céramique s'effectue soit par coulée, pressage, transfert, injection, moulage, vibrations, ultra sons, soit par aspiration. Le matériau céramique est introduit de manière contrôlée dans les vides interstitiels. Préférentiellement, on chauffe la coque de support lors du formage sur le modèle de laboratoire, et le chauffage de l'armature peut être complété par la suite par un refroidissement pour figer la coque sur le modèle. Selon une autre caractéristique de l'invention, le profil de la coque de support préformée est modifié par adjonction de résine ou de cire avant l'enrobage dans le matériau réfractaire. La matrice est éliminée soit par action de la chaleur, soit d'une réaction chimique, soit d'un rayonnement électromagnétique, laissant un squelette de renfort fibreux et des vides interstitiels. Un deuxième objet de l'invention consiste également à réaliser une pièce de prothèse dentaire en céramique comprenant une armature constituée par un renfort de fibres tissées ou non tissées, contribuant à augmenter la résistance mécanique de la prothèse. A cet effet, la matrice est destinée à être éliminée entièrement, en laissant subsister dans l'armature un squelette de renfort fibreux, et des zones vides interstitielles, puis à être remplacée par le matériau céramique en fusion introduit dans les zones vides interstitielles. Le renfort fibreux comporte des fibres ayant des caractéristiques physiques, mécaniques et chimiques qui ne se dégradent pas à des températures supérieures à 800 C. Le renfort fibreux est constitué de fibres transparentes ou opaques, ou pouvant conduire la lumière pour la réticulation de l'armature. La matrice peut être constituée par une matrice organique en l'état d'avant polymérisation. La matrice peut également renfermer une cire. Selon une variante de réalisation, le matériau céramique peut être introduit dans les vides interstitiels préalablement à l'application de la pièce sur le modèle de laboratoire. Description sommaire des dessins D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre en référence aux dessins annexés, dans lesquels l'état de la technique est représenté aux figures 1 à 5, et l'invention est illustrée aux figures 6 à 9: - les figures 1 et 2 sont des vues schématiques de la méthode connue EMPRESS pour la fabrication de couronnes et bridges en céramique; - la figure 3 montre une vue en coupe d'un bridge connu utilisant des éléments préfabriqués en céramique frittée; - la figure 4 représente une vue en coupe d'une prothèse dentaire VECTRIS; - la figure 5 représente une vue schématique de la machine de formage pour la fabrication de la prothèse VECTRIS de la figure 4; - la figure 6 est une vue schématique en section verticale d'une machine de formage mettant en ceuvre le procédé de fabrication selon l'invention lors de la formation de la coque de support; - la figure 7 montre une variante de réalisation du procédé selon l'invention; - la figure 8 illustre la suite du procédé de fabrication lors du remplissage des vides par la céramique en fusion; - la figure 9 représente une variante de réalisation d'une pièce à renfort fibreux incorporé préalablement dans une matrice céramique. Description de différents modes de réalisation préférentiels de l'invention. La technique selon l'invention consiste à incorporer dans la structure des reconstitutions dentaires en céramique, des renforts fibreux uni ou multidirectionnels, ou les deux à la fois. En référence à la figure 6 correspondant à un première mode de réalisation de l'invention, on utilise une préforme 26 constituée d'une stratification de fibres, lesquelles sont imprégnées par une matrice photo polymérisable en l'état d'avant polymérisation. La matrice utilisée possède la propriété de pouvoir s'éliminer sans laisser de résidus, par chauffage ou par action chimique ou électromagnétique ou toute autre action permettant d'éliminer la matrice. La résistance mécanique du renfort fibreux de la préforme 26 n'est pas affectée par un échauffement à 800 C. La préforme 26 est ensuite formée sur le modèle de laboratoire 15 par l'application d'une pression différentielle au travers d'une membrane 24 souple et translucide, et polymérisée pour constituer une coque de support selon la technique mise en ceuvre dans la machine de formage décrite dans EP O 726 739. La technique mise en oeuvre selon l'invention diffère ensuite de celle décrite dans le document EP 726 739 par les étapes successives suivantes - La coque de support est modifiée par adjonction de résine ou de cire selon la forme requise pour une armature de prothèse dentaire. - La maquette est enrobée dans un revêtement réfractaire 7 selon le protocole décrit à la figure 1. - Le moule est porté à 800 C, et la résine de la matrice est éliminée sans laisser de résidus. II reste donc à l'intérieur du moule un squelette du renfort fibreux, et des zones vides interstitielles en lieu et place de la matrice qui a fondue. - L'ensemble est ensuite porté à la température de pressage entre 1000 C et 1200 C en référence à la figure 8. La céramique 8 est alors injectée sous pression, ou par tout autre moyen de transfert, aspiration, coulée, vibration à une vitesse contrôlée, de manière à remplir totalement les espaces vides interstitiels du renfort fibreux. Il en résulte un effet réparti de renforcement de l'armature en céramique. Dans un deuxième mode de réalisation, les renforts de fibres de la préforme 26 sont imprégnés de cire, dont la propriété est de pouvoir s'éliminer sans laisser de résidus. La machine selon la figure 6 est dotée à cet effet d'un système de chauffage contrôlé 20 permettant de porter la cire à une température nécessaire à son ramollissement. Le vide est alors engendré par le dispositif de pompage 23 dans la chambre 25 contenant le modèle de formage 15. La membrane déformable 24 plaque ensuite la préforme 26 ramollie sur le modèle 15. La préforme 26 est alors figée par un système de refroidissement 21, et elle peut être modifiée par adjonction de cire pour acquérir une 'forme déterminée. La maquette constituée d'un squelette de renforts fibreux et de cire est alors enrobée dans un moule par un revêtement réfractaire 7, suivi de la phase de remplissage par la céramique de la figure 8. En référence à la figure 7, une variante du procédé consiste à fabriquer la maquette en cire 30 sans que le renfort fibreux soit intégré à ce stade. Le renfort de fibres 31 est posé séparément sur le dessus de la maquette 30, et recouvert par la membrane 24. Les moyens de chauffage 20 sont alors mis en oeuvre pour ramollir la cire 30 sous contrôle. Le vide est ensuite effectué dans la chambre 25, en intégrant le renfort fibreux 31 dans le corps de la maquette en cire 30, tout en plaquant l'ensemble sur le modèle 15. On termine par la phase de remplissage par de la céramique, telle que représentée sur la figure 8. Selon une autre variante, la maquette 30 au lieu d'être en cire, est réalisée en résine photo -polymérisable en l'état d'avant polymérisation, sur laquelle on pose le renfort de fibres 31. L'ensemble est formé dans la machine de formage de la figure 7 intégrant le renfort dans le corps de la maquette en cire 30, tout en plaquant l'ensemble sur le modèle 15. La fin du procédé se traduit par la phase de remplissage par de la céramique. La fabrication de la coque de support en céramique selon les procédés décrits précédemment permet d'obtenir un renfort de fibres tissées, uniformément réparti dans tout le volume de la structure de la coque formée. Les fibres utilisées sont choisies parmi les fibres minérales ou organiques ou bien organo-minérales ou bien encore métalliques, capables de résister sans détérioration notable de leurs qualités mécaniques et physiques à des températures supérieures à 800 C. Sur la figure 8, la phase de remplissage des vides interstitiels de la coque de support peut être effectuée par effet d'aspiration ou de transfert du matériau céramique, au lieu d'une opération de pressée décrite en référence à la figure 2. La technique d'aspiration a pour avantage d'éviter le déplacement du squelette de renfort fibreux. Le lingot de céramique 8 est fondu, et est aspiré par un dispositif aspirateur 28 à travers le revêtement 7 réfractaire, ou par l'intermédiaire d'évents. Les techniques de pressage, transfert, aspiration, vibration ou tout autre moyen mécanique peuvent être avantageusement combinées dans le même appareil. Selon un autre mode de réalisation, le renfort fibreux peut être incorporé préalablement dans la matrice céramique pour constituer une pièce conformée selon un disque, ou toute autre forme géométrique nécessaire pour un usage en prothèse dentaire. Sur la figure 9, la pièce se présente sous la forme d'un lingotin 30 cuit, dans lequel le renfort fibreux 31 a été incorporé à la matrice céramique 32 au cours d'une étape préliminaire. Le lingotin 30 est prêt à être fondu. Une préforme peut ainsi être adaptée sur un modèle de laboratoire 15 après ramollissement par élévation de la température, par tout moyen mécanique adéquat, notamment par aspiration, pression, transfert, coulée par gravité, ultra sons, vibration... Ces pièces peuvent aussi se présenter sous la forme de lingotins 30 où le renfort fibreux 31 a été préalablement incorporé dans une matrice céramique 32 se trouvant en l'état pâteux avant cuisson. Dans cette configuration, la préforme est formée sur le modèle de laboratoire 15, et cuite in situ. La coque de support en céramique précédemment décrite est ensuite enduite par un revêtement externe de finition, lequel est également à base de poudre de céramique. Revendications 1. Procédé de fabrication d'une prothèse dentaire en céramique comprenant une armature constituée par un renfort de fibres enrobé dans une matrice pour former une pièce déformable, l'armature étant plaquée par une action mécanique sur un moignon dentaire de laboratoire pour constituer une coque de support préformée, - caractérisé par les étapes suivantes: - on utilise un produit contenant un composé fibre I matrice dont la matrice est éliminable sans laisser de résidus, - on enrobe la coque de support préformée dans un revêtement réfractaire (7), - on élimine la matrice en laissant dans l'armature un squelette de renfort fibreux, et des zones vides interstitielles, - et on remplit les zones de vide interstitielles de l'armature par un matériau céramique (8) en fusion. 2. Procédé de fabrication d'une prothèse dentaire en céramique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le remplissage du matériau céramique (8) s'effectue soit par coulée, pressage, transfert, injection, moulage, vibrations, ultra sons, soit par aspiration. 3. Procédé de fabrication d'une prothèse dentaire en céramique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la coque de support est chauffée sur le modèle de laboratoire lors du formage. 4. Procédé de fabrication d'une prothèse dentaire en céramique selon la revendication 3, caractérisé en ce que le chauffage de l'armature peut être complété par la suite par un refroidissement pour figer la coque sur le modèle de laboratoire. 5. Procédé de fabrication d'une prothèse dentaire en céramique selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le profil de la coque de support préformée est modifié par adjonction de résine ou de cire avant l'enrobage dans le matériau réfractaire (7). 6. Procédé de fabrication d'une prothèse dentaire en céramique selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé dans le fait que la matrice est éliminée soit par action de la chaleur, soit d'une réaction chimique, soit d'un rayonnement électromagnétique, laissant un squelette de renfort fibreux et des vides interstitiels. 7. Procédé de fabrication d'une prothèse dentaire en céramique selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que matériau céramique (8) est introduit de manière contrôlée dans les vides interstitiels. 8. Pièce de prothèse dentaire en céramique comprenant une armature constituée par un renfort de fibres tissées ou non tissées, enrobé dans une matrice pour former une pièce déformable, caractérisée en ce que la matrice est destinée à être éliminée sans laisser de résidus, en laissant dans l'armature un squelette de renfort fibreux, et des zones vides interstitielles, puis à être remplacée par 1e matériau céramique (8) en fusion introduit dans les zones vides interstitielles. 9. Pièce de prothèse dentaire en céramique selon la revendication 8, caractérisée en ce que le renfort fibreux comporte des fibres ayant des caractéristiques physiques, mécaniques et chimiques qui ne se dégradent pas à des températures supérieures à 800 C. 10. Pièce de prothèse dentaire en céramique selon la revendication 9, caractérisée en ce que le renfort fibreux est constitué de fibres transparentes ou opaques, ou pouvant conduire la lumière. 11. Pièce de prothèse dentaire en céramique selon la revendication 10, caractérisée en ce que la matrice est une matrice organique (30) en l'état d'avant polymérisation. 12. Pièce de prothèse dentaire en céramique selon la revendication 8, caractérisée en ce que la matrice est une cire. 13. Pièce de prothèse dentaire en céramique selon la revendication 8, caractérisée en ce que le matériau céramique est introduit dans les vides interstitiels préalablement à l'application de la pièce sur le modèle de laboratoire. 14. Pièce de prothèse dentaire en céramique selon la revendication 8, caractérisée en ce que l'armature est recouverte par un revêtement externe de finition, lequel est également à base de poudre de céramique.