Brevet FR2886837A1 — publié le 20061215

L'invention concerne le domaine des instruments endodontiques et se rapporte plus particulièrement à une ébauche conique et à un procédé de fabrication de lames taillées pour instruments de traitements de canaux dentaires. Les instruments endodontiques de ce type sont composés pour l'essentiel d'une lame et d'un manche, la lame est insérée dans la cavité dentaire à traiter et doit disposer d'une flexibilité élevée, afin de suivre le cheminement du canal dentaire dans les racines, et d'une grande résistance mécanique, afin de ne pas se rompre accidentellement pendant le travail. Les lames, de formes généralement coniques dans la partie active, étaient initialement réalisées en acier. A l'utilisation il est apparu que l'acier n'est pas suffisamment flexible et résistant pour satisfaire aux contraintes imposées, notamment en raison du petit diamètre des lames. Depuis la parution de l'article de Walia et autres dans le Journal of Endodontic, volume 14 N 7 de juillet 1988, pages 346-351, on sait que des instruments endodontiques peuvent être réalisés en alliage de nickel titane, en particulier des limes K fabriquées à partir d'un fil de nickel titane de diamètre 0.020 inch, soit environ 0.508 mm, le procédé partant directement d'ébauche coupée dans ledit fil. Cet alliage nickel-titane très résistant répond bien aux contraintes d'utilisation mais pose un problème de vitesse d'usinage et donc de coût de fabrication des lames taillées par la technique de meulage traditionnelle qui emploie des ébauches cylindriques. Ces instruments, par exemple les limes dites de Hedstroem, sont réalisées depuis longtemps par usinage, notamment par meulage en partant d'une ébauche cylindrique, ladite ébauche étant conduite devant une meule de forme telle que l'usinage de la lèvre de coupe, c'est à dire de la gorge ou goujure qui la façonne, réalise la conicité grâce au mouvement combiné d'avance devant la meule et de rotation de l'ébauche autour de son axe. De tels instruments sont décrits dans la norme ISO 3630. Des procédés de fabrication de lames taillées présentant une ou plusieurs lèvres de coupe sont connus notamment par les brevets US 5 527 205, US 5 628 674 et US 5 655 950 qui décrivent l'emploi d'ébauches cylindriques avec des alliages comportant au moins 40% de titane et environ 50% de nickel, de diamètre inférieur à 0.07 inch. La lame obtenue selon les procédés décrits possède au moins une cannelure taillée en hélice en un seul déplacement et le passage devant une meule. Les procédés mentionnés visent à obtenir des lames sans défaut et sans déformation du métal. Les documents US 5 527 205 et US 5 655 950 précisent en outre qu'au moins 25% du diamètre du cylindre est enlevé sur la partie qui correspond à la zone de plus grand taillage. Ce mode de réalisation d'instruments endodontiques coniques à partir d'une ébauche cylindrique était connu à la date de dépôt de ces brevets puisque Sylvie YGUEL HENRY l'évoque dans sa thèse soutenue publiquement à Nancy le 6 juillet 1988 ainsi que Marie-Christine SPOHR dans une thèse soutenue publiquement à Nancy le 29 avril 1987. Ce mode de réalisation est aussi abordé par Alain CAVALLI dans la thèse soutenue le 29 Mars 1982 à Marseille. La méthode de fabrication des lames taillées à partir d'une ébauche cylindrique, qu'il s'agisse d'un acier ou d'un alliage nickel-titane, présente une difficulté importante pour l'obtention de la forme globalement conique de la lame taillée. Cette conicité peut varier d'une pièce à une autre et dans tous les cas la lame taillée présente une partie de section réduite qui nécessite donc un important enlèvement de matière par abrasion. Dans la partie de la lame taillée de diamètre plus grand, et donc plus proche du diamètre de l'ébauche cylindrique, la vitesse de taille peut être plus rapide. Cet enlèvement différentiel de matière le long de la partie taillée pose différents problèmes techniques qui se répercutent en un temps important de fabrication de la pièce usinée et donc en un coût élevé pour la fabrication de chaque instrument endodontique. L'invention a pour objectif d'améliorer la vitesse de fabrication des lames taillées utilisables dans le domaine endodontique et plus particulièrement de résoudre cette principale difficulté pour l'obtention d'instruments en nickel-titane. La présente invention concerne une ébauche permettant la fabrication d'un instrument endodontique au moyen d'une technique de meulage, laquelle ébauche est caractérisée par le fait qu'elle comporte une portion cylindrique et une partie généralement conique destinée à être usinée, ladite partie usinée formant la partie active de l'instrument endodontique définitif. La partie généralement conique constituant l'enveloppe de la forme définitive conférée à l'instrument endodontique après usinage. L'invention concerne également le procédé de fabrication d'un instrument endodontique pourvu d'au moins une lèvre de coupe hélicoïdale utilisant une ébauche telle que précédemment décrite. L'emploi d'ébauches selon l'invention permet d'éviter l'usinage long de toute la matière excédentaire, c'est-à-dire la matière située au-dessus de l'enveloppe de l'instrument endodontique recherché, et notamment sur la partie terminale la plus fine de l'instrument. Dans cette partie effilée il peut parfois être enlevé lors du meulage, au moyen des procédés classiques utilisant des ébauches cylindriques, plus de 60% de la matière. L'avantage essentiel de l'ébauche comprenant une partie généralement conique et du procédé selon l'invention est donc l'amélioration de la vitesse de fabrication d'instruments endodontiques, et plus particulièrement la fabrication d'instruments avec des matériaux résistants et difficiles à usiner dont un exemple représentatif est l'alliage nickel-titane. Cette rapidité de fabrication se traduit logiquement par un abaissement du coût de fabrication de l'instrument. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention se dégageront de la description qui va suivre en regard des dessins annexés qui ne sont donnés qu'à titre d'exemples non limitatifs. La figure 1 est une vue d'une ébauche conique avant et après usinage et une illustration des sections de ces ébauches en deux endroits sur la partie 10 généralement conique. La figure 2 illustre une ébauche conique présentant trois conicités différentes, avant et après usinage. La figure 3 présente une ébauche de conicité variable avec une partie active concave. L'art antérieur décrit plusieurs appareillages susceptibles de tailler des ébauches cylindriques pour former des instruments, et plus particulièrement des lames utilisables dans le domaine de l'endodontie, les documents précités US 5 527 205, US 5 628 674 et US 5 655 950 présentent notamment une machine avec un dispositif de fixation permettant de maintenir l'ébauche cylindrique, des moyens permettant de déplacer ladite ébauche en rotation et en translation devant une meule de manière à former des sillons hélicoïdaux et en final une lame utilisable pour les soins dentaires. Selon l'invention l'ébauche conique est destinée à être taillée avec une machine comprenant les organes principaux suivants: É Un dispositif de chargement d'ébauches permettant l'apport des pièces à tailler dans la zone de travail. É Une broche destinée à recevoir l'ébauche et à la maintenir pendant l'usinage. É Une meule d'usinage destinée à tailler l'ébauche et animée d'un mouvement perpendiculaire par rapport à l'axe de la broche. É Un guide situé sensiblement en face de la meule ayant pour fonction de maintenir l'instrument en cours d'usinage. Lequel guide étant déplacé de manière symétrique à la meule par rapport à l'axe de la broche. É Une motorisation permettant la mise en rotation de l'ébauche autour de son axe et son déplacement dans une direction d'avance pendant la taille. É Un dispositif de déchargement de la pièce usinée. Plus précisément la meule d'usinage dispose d'un axe de rotation parallèle à l'axe de la broche ou compris dans un plan vertical parallèle à l'axe de la broche, l'axe de la meule faisant un angle par rapport à l'horizontale variable en fonction de la forme de l'instrument souhaité à l'issue de la taille. Selon l'invention et tel que cela est représenté sur la figure la l'ébauche permettant la fabrication d'instruments endodontiques comporte une portion cylindrique 1 et une partie généralement conique 2, la portion cylindrique est fixée dans la broche et maintenue sur une partie de sa longueur pendant l'usinage. La partie généralement conique 2 est usinée au cours du déplacement devant la meule. Plus précisément cette partie généralement conique constitue l'enveloppe géométrique de l'instrument définitif. Cet instrument définitif après la taille est représenté sur la figure 1 b, la partie active 3 de l'instrument comporte plusieurs lèvres de coupe. La partie active 3 étant la portion de l'instrument qui assure la préparation du canal dentaire lors du travail du pratitien.. L'ébauche présentée sur la figure la comporte une partie généralement conique 2 régulière, la conicité de cette partie généralement conique est 5 comprise de préférence entre 2 et 20%. La partie généralement conique 2 de l'ébauche n'excède pas de plus de 20% le diamètre définitif de l'instrument. De cette manière la matière à enlever au cours de l'usinage est réduite au maximum. La partie enlevée par usinage de l'ébauche est illustrée sur les coupes réalisées selon A-A et B-B sur les figures 1 a et 1 b. L'illustration de la section de l'instrument définitif montre sur cet exemple les trois lèvres de coupe obtenues après trois opérations de meulage et la taille de trois gorges hélicoïdales. L'ébauche est de préférence constituée en un alliage de titane et de nickel 15 toutefois rien n'exclue l'emploi d'acier ou d'alliages différents. L'invention présente un intérêt d'autant plus grand que l'alliage employé pour fabriquer l'instrument endodontique est résistant et difficile à usiner puisque par rapport aux techniques connues qui utilisent des ébauches cylindriques la matière à enlever est très réduite. Tel que cela est représenté sur la figure 1 b l'instrument endodontique définitif comporte plusieurs lèvres de coupe hélicoïdales, le procédé de réalisation de cet instrument selon l'invention consiste à : É Fournir une ébauche disposant d'une partie généralement conique destinée à être usinée et d'une portion cylindrique permettant la 25 fixation de l'ébauche dans une broche de maintien. É Déplacer dans une direction d'avance l'ébauche animée d'une rotation lente devant une meule en rotation de manière à effectuer la taille d'une hélice en creux donnant naissance à une lèvre de coupe hélicoïdale. É Répéter le mouvement précédent autant de fois que l'instrument a de lèvres de coupe. Le procédé de fabrication d'un instrument endodontique selon l'invention emploie une ébauche dans laquelle la partie généralement conique constitue l'enveloppe de la forme définitive conférée à l'instrument endodontique après usinage, la conicité de la partie généralement conique étant comprise de préférence entre 2 et 20% et le diamètre de chaque section de la partie généralement conique n'excédant pas de plus de 20% le diamètre définitif de l'instrument. Le procédé de fabrication d'un instrument endodontique utilise avantageusement une ébauche fabriquée dans un alliage de nickel et de titane. Le procédé est caractérisé par une vitesse d'avance de l'ébauche d'au moins 200 mm par minute selon l'invention, laquelle vitesse peut être supérieure à 300 mm par minute pour la fabrication d'un instrument endodontique à partir d'une ébauche de conicité de 2. Ces valeurs de la vitesse d'avance sont à comparer avec les valeurs 20 beaucoup plus faibles de 5 inches par mn soit 127 mm par mn indiquées dans les documents précités US 5 527 205, US 5 628 674 et US 5 655 950. La vitesse d'avance associée à la vitesse de rotation de l'ébauche autour de son axe détermine le pas de l'hélice taillée, ce pas peut être constant ou variable selon les modèles d'instruments à fabriquer. La machine d'usinage utilisée dans le procédé permet de régler les différentes vitesses essentielles que sont la vitesse d'avance de l'ébauche et sa vitesse de rotation le long de son axe ainsi que la vitesse de rotation de la meule. La meule peut être inclinée de manière à réaliser différentes formes de sillons dans l'ébauche. Les caractéristiques des meules utilisables varient selon le matériau de l'ébauche et le type d'instrument à fabriquer, il peut par exemple être utilisé des meules diamant, des meules vitrifiées, etc... Ainsi, au moyen des différents paramètres ajustables de la machine une grande variété d'instruments endodontiques peuvent être fabriqués et cela à des cadences très élevées par rapport aux techniques connues. Selon l'invention il peut être fabriqué des instruments de formes différentes, il est par exemple possible, tel que cela est représenté sur la figure 2, de tailler une ébauche 4 comportant trois conicités différentes 5, 6 et 7 le long de la partie généralement conique 2. Après usinage selon le procédé décrit dans l'invention l'instrument endodontique obtenu est représenté sur la figure 2b. Sur cette illustration l'enveloppe 8 de l'ébauche initiale a été représentée autour de la partie active 3 afin de montrer que la matière enlevée par meulage est très limitée en volume, ce qui autorise une vitesse d'usinage très rapide. La figure 3 illustre une autre variante d'ébauche utilisable, notamment pour l'obtention d'instruments effilés, éventuellement lisses, et par exemple comportant une partie active 3 de forme concave, tel que cela est représenté sur la figure 3b. Pour la réalisation de cette catégorie d'instruments la partie généralement conique de l'ébauche représentée sur la figure 3a peut être de conicité régulière ou de conicité variable avec une portion concave 9 proche de celle de l'instrument définitif. Outre les variantes décrites précédemment de nombreuses ébauches sont envisageables, la longueur de la portion cylindrique et de la partie généralement conique peuvent varier l'une par rapport à l'autre sans sortir du cadre de l'invention, des formes diverses peuvent être imaginées et le procédé permet l'obtention d'une gamme étendue d'instruments endodontiques. Le procédé d'obtention d'instruments endodontiques décrit peut être mis en oeuvre avec des machines variées dans lesquelles les moyens permettant de saisir l'ébauche, la mettre en place dans la broche et l'extraire après usinage peuvent être très divers, sans sortir du cadre de l'invention. Il en va de même en ce qui concerne les moteurs, et tout l'environnement permettant de faire fonctionner la machine d'usinage de manière optimale. La meule permettant l'abrasion de l'ébauche et la fabrication de sillons hélicoïdaux peut tourner à différentes vitesses, par exemple une vitesse voisine de 5500 tours par minute, et comporter différents abrasifs dans la mesure ou la taille est efficace et permet d'assurer une vitesse d'avance de l'ébauche la plus élevée possible, puisque cette vitesse d'avance est généralement le facteur limitant la vitesse de fabrication de l'instrument. La vitesse de rotation de l'ébauche sur elle-même autour de son axe peut également varier dans une plage assez large en fonction de l'instrument recherché, de l'efficacité du meulage et de la vitesse d'avance. En fonction de l'emploi de tel ou tel matériau pour fabriquer l'ébauche les paramètres de fabrication de l'instrument vont logiquement varier. Une fois l'instrument obtenu il peut être conçu divers moyens de déchargement couplés ou pas avec une chaîne de conditionnement et d'emballage pour automatiser au maximum la fabrication en série. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés à titre d'exemples, mais elle comprend aussi tous les équivalents techniques ainsi que leurs combinaisons. REVENDICATIONS 1- Ebauche permettant la fabrication d'un instrument endodontique au moyen d'une technique de meulage, caractérisée par le fait qu'elle comporte une portion cylindrique (1) et une partie généralement conique (2) destinée à être usinée, laquelle partie usinée formant la partie active (3) de l'instrument endodontique définitif. 2- Ebauche selon la revendication 1 dans laquelle la partie généralement conique (2) constitue l'enveloppe (8) de la forme définitive conférée à l'instrument endodontique après usinage. 3- Ebauche selon la revendication 2 dans laquelle le diamètre de chaque section de la partie généralement conique n'excède pas de plus de 20% le diamètre de l'instrument définitif. 4- Ebauche selon la revendication 2 OU 3 dans laquelle la conicité de la partie généralement conique (2) est comprise de préférence entre 2 et 20%. 5- Ebauche selon l'une quelconque des revendications précédentes dans laquelle la partie généralement conique (2) comporte au moins deux conicités différentes (5, 6, 7). 6- Ebauche selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 dans laquelle la partie généralement conique (2) comporte une ou plusieurs 20 portions concaves (9). 7- Ebauche selon l'une quelconque des revendications précédentes fabriquée en acier ou en un alliage de titane et de nickel. 8- Procédé de fabrication d'un instrument endodontique pourvu d'au moins une lèvre de coupe hélicoïdale caractérisé par la succession des 25 étapes suivantes: É Fourniture d'une ébauche disposant d'une partie généralement conique (2) destinée à être usinée et d'une portion cylindrique (1) permettant la fixation de l'ébauche dans une broche de maintien. É Déplacement dans une direction d'avance de l'ébauche animée d'une rotation lente devant une meule en rotation de manière à effectuer la taille d'une hélice en creux donnant naissance à une lèvre de coupe hélicoïdale. É Répétition du mouvement précédent autant de fois que l'instrument a de lèvres de coupe. 9- Procédé de fabrication d'un instrument endodontique selon la revendication 8 dans lequel la partie généralement conique (2) de l'ébauche constitue l'enveloppe (8) de la forme définitive conférée à l'instrument endodontique après usinage, la conicité de la partie généralement conique (2) étant comprise de préférence entre 2 et 20% et le diamètre de chaque section de la partie généralement conique (2) n'excédant pas de plus de 20% le diamètre de l'instrument définitif. 10- Procédé de fabrication d'un instrument endodontique, selon la revendication 9, dans lequel l'ébauche est fabriquée dans un alliage de nickel et de titane et dans lequel la vitesse d'avance de l'ébauche est d'au moins 200 mm par minute.