Brevet FR2974295A1 — publié le 20121026

La présente invention concerne un procédé de fabrication d'une pièce en matériau pré fritté tel par exemple en zircone pré fritté. L'invention trouvera son application dans tout type de domaines utilisant des matériaux pré frittés. Plus particulièrement, le procédé sera utile pour la fabrication de petites pièces avec un usinage précis par exemple pour les dispositifs médicaux sur mesure (DMSM) dans le domaine orthopédique mais aussi dentaire. Un matériau pré fritté est un matériau sous forme de poudre ayant subi un début de processus de frittage ou une opération thermique préalable au frittage. Le frittage est une consolidation sous action de la chaleur et d'une compression d'un agglomérat granulaire. Le pré frittage permet une légère consolidation. Le matériau pré fritté est sous une forme crayeuse, friable. Préférentiellement, on entend par matériau pré fritté, une céramique pré frittée. Plus précisément, les matériaux prés frittés pour l'invention sont choisis par exemple parmi l'oxyde d'aluminium ou l'oxyde de zirconium ou bien les céramiques composites. Les céramiques composites sont des mélanges par exemple d'oxyde et de non oxydes. Préférentiellement, le non oxyde disparaît au cours du frittage générant une céramique poreuse. Le zirconium est connu et de plus en plus utilisé dans le domaine médical sous forme d'une céramique l'oxyde de zirconium (Zr 02), aussi dénommé la zircone. La zircone, comme d'autres céramiquses, présente des propriétés de résistance mécanique très intéressantes. De plus, son excellente biocompatibilité en fait un matériau de choix pour la fabrication de dispositifs médicaux. Toutefois, la zircone frittée est très difficile à usiner du fait de son extrême dureté. La zircone présente un module d'élasticité deux fois plus faible que celui des aciers. Tandis que la zircone pré frittée se présente sous une forme crayeuse, friable ne pouvant être usinée de manière satisfaisante dans certaines conditions. Il existe donc le besoin de proposer un procédé de fabrication d'une pièce à partir d'une pièce brute en matériau pré fritté comprenant au moins quatre étapes successives, à savoir : usiner une zone d'une première face de ladite pièce brute de sorte à façonner une première face de la pièce, recouvrir la zone usinée de la première face de la pièce d'un matériau de renfort, usiner une zone d'une deuxième face de ladite pièce brute de sorte à façonner une deuxième face de la pièce et éliminer le matériau de renfort présent sur la première face de la pièce. Le présent procédé est particulièrement adapté pour la fabrication de pièces présentant une faible épaisseur, notamment comprise entre 1 et 5 dixième de millimètres et/ou comprenant de nombreuses ouvertures traversantes. La simplicité du présent procédé permet sa mise en oeuvre à un niveau industriel. Avantageusement, le matériau de renfort est un matériau qui est coulé par exemple sous forme liquide, visqueuse ou pâteuse et retiré par lavage ou combustion. Le matériau de renfort est temporaire. Outre la commodité d'utilisation d'un tel matériau de renfort, il a été constaté qu'il joue un rôle essentiel de renfort de la pièce permettant un usinage précis sans risque d'endommagement de la pièce. Ni l'ajout, ni le retrait du matériau de renfort n'affectent les propriétés du matériau pré fritté. D'autres buts et avantages apparaîtront au cours de la description qui suit qui présente un mode de réalisation de l'invention illustratif mais non limitatif. Suivant des variantes préférées mais non limitatives, l'invention est telle que : - la pièce est un dispositif médical sur mesure. - le matériau pré fritté est une céramique pré frittée. - le matériau pré fritté comprend de la zircone pré frittée. - le matériau pré fritté est une zircone pré frittée. - la pièce comprend une nappe présentant une première face et une deuxième face opposées. - la première face de la pièce présente une concavité. - le matériau de renfort est disposé au niveau de la première face de sorte à remplir au moins partiellement la concavité. - la deuxième face de la pièce présente une convexité. - la pièce présente une épaisseur de 1 à 5 dixième de millimètres. - l'étape d'usinage de la deuxième face de la pièce brute comprend le perçage d'au moins une ouverture traversant ladite pièce. - l'ouverture traversante présente une forme ronde ou ovoïde. - l'ouverture traversante présente une forme allongée. - le matériau de renfort est une résine ou une cire. - le matériau de renfort est une cire hydrosoluble dont l'élimination est réalisée par lavage par une solution aqueuse acide. - le matériau de renfort est une résine dont l'élimination est réalisée par combustion. - le matériau de renfort est disposé sur la première face de la pièce sous forme liquide ou visqueuse ou pateuse. - le matériau de renfort recouvre au moins partiellement la première face de ladite pièce hors de la zone usinée. Les figures ci-jointes sont données à titre d'exemples et ne sont pas limitatives de l'invention. Elles représentent seulement un mode de réalisation de l'invention et permettront de la comprendre aisément. La figure 1 est une vue d'un dispositif médical sur mesure mis en place sur une mandibule. La figure 2 est une vue d'une pièce brute en phase d'usinage. Les figures 3 et 4 illustrent un exemple de pièce fabriquée par le procédé objet de l'invention. Le procédé selon l'invention est destiné à la fabrication de pièce en matériau pré fritté, notamment dans le domaine médical du fait d'une très bonne biocompatibilité de ce type de matériau. Les figures illustrent un dispositif médical sur mesure destiné à la régénération osseuse guidée (R.O.G.) d'un maxilaire. En effet, lorsqu'un patient nécessitant des implants dentaires présente une crête osseuse insuffisante pour fixer les implants, il est nécessaire de procéder à une augmentation du volume de la crête osseuse. La zone de régénération osseuse est protégée par un dispositif médical sur mesure tel qu'illustré aux figures 1, 2 et 3. Ce dispositif se place sous la gencive, il permet d'éviter tout écrasement de la zone à reconstruire. Ainsi, le dispositif médical doit satisfaire de nombreuses contraintes de résistance mécanique : résister au pressions masticatrices, de biocompatibilités nécessaires pour les membranes de régénération osseuse guidée.. A titre préféré, la pièce 1, formant par exemple un dispositif médical sur mesure, a la forme d'une nappe. La nappe est formée de deux faces 4, 5 opposées. L'épaisseur de la nappe séparant les deux faces 4, 5 opposées est comprise entre 1 et 5 dixième de millimètres. Un tel dispositif doit donc être résistant tout en étant le moins invasive possible, c'est-à-dire en présentant une épaisseur limitée et une forme favorisant les échanges biologiques. Les matériaux pré frittés tel la zircone ne peuvent à l'heure actuelle être utilisés pour fabriquer ce type de dispositif médical sur mesure car les procédés d'usinage connus ne permettent pas d'atteindre ces critères. Le procédé selon l'invention permet de fabriquer ce type de pièces à partir d'une pièce brute, c'est-à-dire d'une céramique pré frittée par exemple d'oxyde de zirconium (Zr 02). Cette pièce brute présente avantageusement deux faces opposées. Son épaisseur peut être variable allant par exemple de 10 à 25 millimètres. La pièce brute est usinée sur une première face. On entend par usiné que la première face va être façonnée pour former la première face 4 de la pièce 1. Préférentiellement, l'usinage comprend un enlèvement de matière dans le but d'affiner l'épaisseur de la pièce brute 2. Avantageusement, cette première étape d'usinage de la première face de la pièce brute est réalisée par CFAO (Conception et Fabrication Assistées par Ordinateur). L'usinage est effectué par une machine-outil à commande numérique. Dans le mode de réalisation préféré d'un dispositif médical sur mesure, l'usinage de la première face de la pièce brute 2 est avantageusement destiné à former l'intrados ou l'extrados de la pièce 1. On entend par extrados, la surface extérieure et convexe tandis que l'intrados est la surface intérieure et concave. La première face de la pièce brute 2 est usinée de sorte à former une première face 4 de pièce 1 préférentiellement concave. Selon l'invention, avant de procéder à l'étape d'usinage de la deuxième face de la pièce brute 2, le procédé comprend une étape de renfort. Lors de cette étape, au moins la zone de la première face de la pièce brute 2 qui a été usinée est recouverte d'un matériau de renfort. L'enlèvement de matière de la première face de la pièce brute 2 est au moins en partie remplacée par le matériau de renfort. Ce matériau de renfort recouvre au moins en partie la zone usinée de la première face 4 de la pièce 1. Il peut aussi être envisagé que le matériau de renfort recouvre la la zone usinée de la première face 4 de la pièce 1 et au moins une partie de la première face de la pièce brute 2. Dans le cas où la première face 4 de la pièce 1 présente une surface concave, le matériau de renfort est placé dans cette concavité ; préférentiellement le matériau de renfort remplit au moins partiellement la concavité. Le matériau de renfort est placé sur la première face de la pièce 4 avantageusement suivant une épaisseur de 0,4 à 1 centimètre. Le matériau de renfort a pour fonction de renforcer la résistance mécanique de la pièce de sorte à permettre l'usinage de la deuxième face de la pièce brute 2 pour former une pièce. Le matériau de renfort est particulièrement important pour la fabrication ce type de pièce présentant un extrados et un intrados car les efforts en flexion lors de l'usinage peuvent être très importants. Le matériau de renfort reprend alors ces efforts. De plus, le matériau de renfort absorbe efficacement les vibrations des outils de perçage, types fraises, se transmettant au travers de la pièce butée 2. Préférentiellement, le matériau de renfort est choisi de sorte qu'il y ait une bonne cohésion entre le matériau de renfort et le matériau pré fritté. Le matériau de renfort adhère au matériau pré fritté. A titre préféré, le matériau de renfort est une cire ou une résine. Le matériau de renfort est avantageusement sous une forme permettant d'être coulée ou appliquée avantageusement de sorte à prendre la forme de la face par exemple sous forme liquide, visqueuse ou pâteuse. Puis lors d'une phase de séchage et/ou de baisse de température, le liquide se solidifie et exerce toutes ses propriétés de renfort mécanique. Une fois le matériau de renfort en place sur la première face 4 de la pièce 1, la deuxième face de la pièce brute 2 peut être usinée pour façonner la deuxième face 5 de la pièce 1. Préférentiellement, cette étape d'usinage est réalisée par CFAO. Suivant le mode de réalisation du dispositif médical représenté sur les figures, l'usinage de la deuxième face de la pièce brute 2 est destiné à enlever de la matière pour obtenir une épaisseur de pièce réduite. A titre préféré, l'épaisseur séparant la première face 4 et la deuxième face 5 opposées de la pièce 1 est de l'ordre de 1 à 5 dixième de millimètres, préférentiellement de l'ordre de 2 dixième de millimètres. L'usinage de la deuxième face de la pièce brute 2 permet la formation d'une surface convexe formant la deuxième face 5 de la pièce 1. Avantageusement, cette étape d'usinage comprend également le perçage d'au moins une ouverture traversante 6 ou la formation de reliefs à la surface de la deuxième face 5. Le perçage est réalisé soit manuellement, soit par des machines-outils à commande numérique. A titre préféré, plusieurs ouvertures traversantes 6 sont formées. L'ouverture traversante 6 peut prendre plusieurs formes tel un trou circulaire, ovoïde ou bien une forme longitudinale telle une zébrure comme représentée aux figures 1, 2 et 3. Lors du perçage de l'ouverture 6, le matériau de renfort est configuré pour permettre le perçage complet. Une fois l'étape de l'usinage de la deuxième face de la pièce brute finie 2, le matériau de renfort est retiré de la première face 4 de la pièce 1. Avantageusement, l'étape de retrait du matériau de renfort ne modifie pas les propriétés de la pièce 1 A titre préféré, le retrait est réalisé par lavage avec une solution adaptée ou bien aussi par combustion. Par exemple, une cire peut être lavée par une solution aqueuse acide c'est-à-dire que le matériau est dissout tandis qu'une résine peut retirée par combustion. Ni la combustion, ni la solution aqueuse acide n'endommagent le matériau pré fritté. La pièce 1 débarrassée du matériau de renfort présente avantageusement sa forme finale pré frittée. Des étapes de finition de l'état de surface peuvent encore être pratiquées. Par exemple, un polissage pour obtenir un état de surface miroir compatible avec l'application au domaine dentaire peut être effectué. Le frittage est ensuite poursuivi. Au cours de celui-ci une contraction de l'ordre de 20% est observée sur la pièce 1. Lors des étapes d'usinage, il est préféré de refroidir la pièce 1 pour éviter les risques d'échauffement. Le matériau de renfort est avantageusement choisi pour permettre un usinage de la pièce 1 à température ambiante, par exemple entre 20 et 28°C, préférentiellement 25°C à pression atmosphérique. C'est-à-dire que le matériau de renfort doit alors être en état solide dans ces conditions. REVENDICATIONS1. Procédé de fabrication d'une pièce (1) à partir d'une pièce brute en matériau pré fritté (2) caractérisé par le fait qu'il comprend les étapes suivantes : - usiner une zone d'une première face de ladite pièce brute (2) de sorte à façonner une première face (4) de la pièce (1) ; - recouvrir la zone usinée de la première face (4) de la pièce (1) d'un matériau de renfort ; - usiner une zone d'une deuxième face de ladite pièce brute (2) de sorte à façonner une deuxième face (5) de la pièce (1) ; - éliminer le matériau de renfort présent sur la première face (4) de la pièce (1). 2. Procédé selon la revendication 1 dans lequel la pièce (1) est un dispositif médical sur mesure. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédente dans lequel le matériau pré fritté est une zircone pré frittée. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel la pièce (1) comprend une nappe présentant une première face (4) et une deuxième face (5) opposées. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel la première face (4) de la pièce (1) présente une concavité. 6. Procédé selon la revendication précédente dans lequel le matériau de renfort est disposé au niveau de la première face (4) de sorte à remplir au moins partiellement la concavité. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel la deuxième face (5) de la pièce (1) présente une convexité. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel la pièce (1) présente une épaisseur de 1 à 5 dixième de millimètres. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel l'étape d'usinage de la deuxième face de la pièce brute (2) comprend le perçage d'au moins une ouverture (6) traversant ladite pièce (1). 10. Procédé selon la revendication précédente dans lequel l'ouverture traversante (6) présente une forme ronde ou ovoïde ou allongée. 11. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel le matériau de renfort est une résine ou une cire. 12. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel le matériau de renfort est une cire hydrosoluble dont l'élimination est réalisée par lavage par une solution aqueuse acide. 13. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel le matériau de renfort est une résine dont l'élimination est réalisée par combustion. 14. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel le matériau de renfort est disposé sur la première face (4) de la pièce (1) sous forme liquide, visqueuse ou pâteuse. 15. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel le matériau de renfort recouvre au moins partiellement la première face (4) de ladite pièce (1) hors de la zone usinée.