Brevet FR3159502A1 — publié le 20250829

L’invention concerne un procédé de détermination de la trajectoire d’un outil d’usinage ayant plusieurs passes d’usinage, pour la fabrication d’un pilier (2) d’une prothèse dentaire, ledit pilier (2) comprenant un axe longitudinal (X) autour duquel sont développées une première partie dite haute formant un premier tronçon (A) et ayant une première section transversale définissant une première surface externe, une deuxième partie dite basse ayant une deuxième section transversale définissant une deuxième surface externe, et une partie intermédiaire formant une collerette entre la partie basse et la partie haute et ayant un profil personnalisé dit profil d’émergence (20), ce profil d’émergence (20) ayant une courbe directrice fermée non plane et s’étendant respectivement, pour former sur ladite partie intermédiaire, respectivement vers la partie haute et vers la partie basse, un deuxième tronçon (B) et un troisième tronçon (C). Figure à publier avec l’abrégé : Figure 2A Procédé de détermination de la trajectoire d’un outil d’usinage, pour la fabrication d’un pilier d’une prothèse dentaire Domaine technique de l'invention La présente invention se rapporte à un procédé de détermination de la trajectoire d’un outil d’usinage, pour la fabrication d’un pilier d’une prothèse dentaire. Etat de la technique Dans le cadre de la réalisation d’une prothèse dentaire, on utilise un pilier (appelé en anglais « abutment ») servant d’interface entre l’implant et la couronne. Chaque pilier est propre à un implant et une couronne, laquelle est réalisée sur mesure pour le patient. La demande de brevet FR3031667A1 décrit un procédé de fabrication d’un pilier de prothèse dentaire. Le pilier comporte une partie basse venant se visser dans l’implant et une partie haute destinée à recevoir la couronne (voir FIG. 1 ). Entre sa partie basse et sa partie haute, le pilier comporte une partie intermédiaire ayant un profil personnalisé, avec notamment un profil d’émergence en forme de collerette, dessiné pour épouser la courbe des tissus dentaires. De manière plus précise, cette partie intermédiaire présente une courbe directrice fermée non plane et se développe, d’un côté vers la partie basse du pilier et de l’autre côté vers la partie haute du pilier, par deux zones de jonction, qui sont chacune créées par projection de cette courbe directrice. Les piliers sont notamment fabriqués selon une méthode qui consiste à se procurer des piliers de forme générique sur catalogue et à les retoucher par usinage afin de les conformer à l’anatomie du patient. Ces piliers sont ainsi acquis pré-usinés, puis usinés par un cycle de finition dans le cabinet dentaire pour obtenir une forme finale personnalisée à l’anatomie du patient. Il est primordial de reproduire précisément la géométrie du profil d’émergence du pilier, afin d’obtenir un design parfaitement adapté. Pour usiner un tel pilier et obtenir sa forme personnalisée, l’outil suit classiquement une trajectoire en hélice, sur toute la hauteur du pilier. Cependant, cette trajectoire en hélice ne permet souvent pas d’obtenir un usinage satisfaisant du pilier au niveau de sa partie intermédiaire, c’est-à-dire au niveau de la partie qui inclut son profil d’émergence. Le but de l’invention est de proposer un procédé de détermination de la trajectoire d’un outil d’usinage, adapté à la réalisation d’un pilier d’une prothèse dentaire, qui permette in fine d’optimiser l’usinage au niveau de sa partie intermédiaire, en tenant compte de la forme particulière du profil d’émergence. Ce but est atteint par un procédé de détermination de la trajectoire d’un outil d’usinage ayant plusieurs passes d’usinage, pour la fabrication d’un pilier d’une prothèse dentaire, ledit pilier comprenant un axe longitudinal autour duquel sont développées une première partie dite haute formant un premier tronçon et ayant une première section transversale définissant une première surface externe, une deuxième partie dite basse ayant une deuxième section transversale définissant une deuxième surface externe, et une partie intermédiaire formant une collerette entre la partie basse et la partie haute et ayant un profil personnalisé dit profil d’émergence, ce profil d’émergence ayant une courbe directrice fermée non plane et s’étendant respectivement, pour former sur ladite partie intermédiaire, respectivement vers la partie haute et vers la partie basse, un deuxième tronçon et un troisième tronçon, ledit procédé consistant à créer ladite trajectoire de l’outil d’usinage suivant une hélice pour usiner la partie intermédiaire, la trajectoire en hélice étant réalisée par projection de la courbe directrice sur ledit deuxième tronçon et le troisième tronçon. Selon une particularité, pour déterminer la trajectoire de l’outil pour usiner un tronçon, parmi ledit deuxième tronçon et ledit troisième tronçon de la partie intermédiaire, le procédé consiste à : Créer des génératrices dudit tronçon, Créer plusieurs points sur les génératrices, Créer la trajectoire en hélice qui passe par lesdits plusieurs points. Selon une autre particularité, lesdites génératrices sont créées en : Définissant plusieurs points sur toute la courbe directrice du profil d’émergence, Définissant des segments sur le tronçon entre chaque point défini le long de la courbe directrice, Projetant chaque segment obtenu afin de créer chaque génératrice. Selon une autre particularité, chaque passe d’usinage est composée de plusieurs points appartenant chacun à une génératrice distincte et en ce que, pour chaque passe i, les coordonnées de chaque point sont définies par la relation suivante : Pi(j)=Cj(ti0+j/(M*N)) Dans laquelle : Pi(j) correspond au point j de la passe i ; Cj est la courbe génératrice sur laquelle est positionnée le point P(j) de la passe i ; ti0 est défini par la relation ti0=i/M dans laquelle i correspond au numéro de la passe et M correspond au nombre total de passes pour usiner le tronçon ; N correspond au nombre total de points de chaque passe ; Selon une autre particularité, le procédé comporte une étape de détermination du nombre de passes d’usinage nécessaires pour usiner ledit tronçon qui consiste à : Déterminer la courbe la plus longue parmi les courbes génératrices du tronçon et noter L sa longueur ; Définir le décalage D maximal entre deux passes, ce décalage étant dépendant de l’état de surface désiré en fin d’usinage ; Déterminer le nombre M de passes nécessaires pour l’usinage du tronçon, ce nombre M étant défini par la relation M=L/D+1 ; Selon une autre particularité, le procédé comporte une étape préalable de division du pilier à obtenir en quatre tronçons distincts, ladite partie haute étant le premier tronçon, la partie basse étant le quatrième tronçon et la partie intermédiaire étant composée du deuxième tronçon et du troisième tronçon. Selon une autre particularité, pour le premier tronçon et le quatrième tronçon à usiner, la trajectoire suivie par l’outil d’usinage suit une hélice à pas constant. Selon une autre particularité, le procédé comporte une étape de concaténation des trajectoires calculées pour usiner chaque tronçon du pilier. L’invention concerne également un pilier d’une prothèse dentaire, le piler étant obtenu par le procédé tel que défini ci-dessus. Brève description des figures D'autres caractéristiques et avantages vont apparaître dans la description détaillée qui suit faite en regard des dessins annexés dans lesquels : La FIG. 1 représente en perspective et vue en éclatée l’architecture d’une prothèse dentaire ; Les figures 2A à 2J représentent les différentes étapes du procédé de l’invention ; Description détaillée d'au moins un mode de réalisation L’invention s’applique à un procédé de détermination de la trajectoire d’un outil d’usinage, dans le domaine de la prothèse dentaire. Le procédé de l’invention est mis en œuvre grâce à un programme informatique exécuté par une unité de traitement de la machine d’usinage ou associée à celle-ci. Il est mémorisé dans ladite unité de traitement sur un support mémoire lisible. Tous les types de supports, intégrés à la machine ou dans une unité de traitement distincte, amovibles ou accessibles à travers un réseau de communication, et classiquement utilisés pour mémoriser un programme informatique, pourront être envisagés. La machine d’usinage dispose de quatre axes, dont un axe rotatif sur lequel est placée la pièce à usiner. Le procédé de l'invention est mis en œuvre en appliquant un algorithme dont les étapes sont décrites ci-dessous. Le procédé est dédié à la détermination de la trajectoire de l’outil destiné à l’usinage d’un pilier 2 (« abutment » en anglais) utilisé pour la réalisation d’une prothèse dentaire. Un tel pilier permet de faire la liaison entre l’implant osseux 1 et la couronne 3 ( FIG. 1 ). Le pilier 2 s’étend du bas vers le haut, suivant un axe dit longitudinal (X). Sur les figures 2A à 2J, le pilier 2 est montré à l’horizontal, de manière à être parallèle à la direction d’usinage. Sur les figures annexées, le sens d’usinage est indiqué par la flèche F1. Pour l’usinage, l’outil suit une trajectoire autour de l’axe longitudinal (X). De manière classique, ce type de pilier 2 est souvent obtenu pré-usiné, puis fait l’objet d’un usinage de finition, par exemple directement dans le cabinet dentaire, pour être personnalisé à l’anatomie du patient. Le pilier 2 à obtenir comporte une partie basse venant se visser dans l’implant 1 et une partie haute destinée à recevoir la couronne 3. Entre sa partie basse et sa partie haute, le pilier 2 comporte une partie intermédiaire ayant un profil personnalisé, avec notamment un profil d’émergence 20 en forme de collerette, dessiné pour épouser la courbe des tissus dentaires. De manière plus précise, cette partie intermédiaire présente une courbe directrice fermée non plane et se développe, d’un côté vers la partie basse du pilier et de l’autre côté vers la partie haute du pilier, par deux zones de jonction (ci-après tronçons), qui sont chacune créées par projection de cette courbe directrice. Ci-dessous, les termes « amont » et « aval » sont à comprendre en suivant l’axe longitudinal (X), en allant du haut du pilier vers le bas du pilier, c’est-à-dire dans le sens de l’usinage. L’invention vise notamment à optimiser la trajectoire de l’outil d’usinage au niveau de la partie intermédiaire du pilier 2, en vue d’obtenir une forme personnalisée qui suit au mieux la forme du profil d’émergence 20. Le procédé de l’invention se base sur la forme finale du pilier 2 à obtenir pour définir la trajectoire de l’outil d’usinage. La détermination de la trajectoire d’usinage est décrite ci-dessous. Division du pilier en plusieurs tronçons juxtaposés E1 – FIG. 2 : L’unité de traitement divise le pilier 2 en quatre tronçons distincts, suivant sa direction longitudinale : Un premier tronçon A, de forme générale tronconique, allant du sommet du pilier jusqu’à une première section transversale, située en amont du profil d’émergence 20. Un deuxième tronçon B allant de ladite première section transversale jusqu’au profil d’émergence 20. Un troisième tronçon C allant du profil d’émergence 20 jusqu’à une deuxième section transversale située en aval du profil d’émergence 20. Un quatrième tronçon D, de forme tronconique, allant de la deuxième section transversale jusqu’à une section transversale de base du pilier 2. Chaque section transversale forme une frontière entre deux tronçons distincts et successifs. Trajectoire pour usiner le premier tronçon A et le quatrième tronçon D E2 – FIG. 2 : Sur le premier tronçon A et le quatrième tronçon D, le procédé détermine deux trajectoires T_A, T_D en hélice, avantageusement à pas constant. Le sens de chaque hélice est défini par le sens d’usinage. Le pas de la trajectoire en hélice pour usiner le premier tronçon A et le pas de la trajectoire pour usiner le quatrième tronçon D peuvent être identiques ou distincts. Le procédé consiste ensuite à travailler de manière indépendante sur le deuxième tronçon B et le troisième tronçon C. L’unité de traitement applique les mêmes étapes décrites ci-dessous pour ces deux tronçons. Trajectoire pour usiner le deuxième tronçon B La première phase est une phase de préparation à la détermination de la trajectoire de l’outil d’usinage. Cette phase de préparation comporte les étapes suivantes : E3 – FIG. 2 : En suivant le profil d’émergence 20, définir un nombre N de points. Ce nombre doit être suffisamment important, par exemple supérieur à 50. Ces points appartiennent donc à la courbe directrice du profil d’émergence 20. Puis, il s’agit de créer N segments Si (i allant de 1 à N), chaque segment Si a pour première extrémité un point défini à l’étape précédente (appartenant à la courbe directrice du profil d’émergence 20) et s’étend parallèlement à l’axe longitudinal sur le tronçon B, c’est-à-dire jusqu’à un point présent à la frontière entre le tronçon B et le tronçon A. E4 – FIG. 2 : Projeter les N segments obtenus de manière à suivre la courbure du tronçon B et obtenir ainsi N courbes Ci qui suivent les génératrices du pilier au niveau du deuxième tronçon B. La phase suivante est une phase de détermination de la trajectoire de l’outil d’usinage, à partir des N courbes obtenues lors de la phase de préparation. Cette phase de détermination (étape E5) est mise en œuvre de la manière suivante, en liaison avec la FIG. 2 : Les courbes générées lors de la phase de préparation sont notées Ci(t), avec : i allant de 0 à N-1 et N étant le nombre total de courbes générées lors de l’étape E4 ; t étant un paramètre curviligne normalisé dans le domaine [0 ; 1] ; On comprend ainsi que le terme Ci(0) et le terme Ci(1) définissent respectivement l’extrémité de la courbe Ci située au niveau de la frontière avec le premier tronçon A et l’extrémité de la courbe Ci située au niveau de la frontière avec le troisième tronçon C. La longueur d’arc, désignée L_arc, entre Ci(0) et Ci(1) peut être calculée par la relation suivante : L_arc = Li*t dans laquelle Li correspond à la longueur totale de la courbe Ci. Déterminer la courbe la plus longue parmi les N courbes générées et noter L sa longueur ; Il s’agit alors de pouvoir déterminer le nombre de passes nécessaires pour usiner ce deuxième tronçon B. Pour rappel, une passe est formée d’une trajectoire de 360° autour de l’axe longitudinal (X) (axe de rotation). Définir le décalage D maximal entre deux passes, ce décalage étant dépendant de l’état de surface désiré en fin d’usinage ; On comprend que plus la trajectoire comporte un grand nombre de passes, plus le décalage D est faible. D est un paramètre prédéfini par l’utilisateur de fabrication du pilier. Déterminer le nombre M de passes nécessaires pour l’usinage du deuxième tronçon B. Ce nombre M est défini par la relation M=L/D+1 Il s’agit en effet de considérer la courbe la plus longue (de longueur L) parmi les N courbes générées lors de la phase de préparation, et de considérer le décalage maximal que l’on souhaite appliquer entre deux passes successives. Calculer les points qui forment chaque passe ; Chaque passe est constituée de N points, un point par courbe générée initialement. Chaque point est noté Pi(j) pour la passe i, avec i allant de 0 à M-1 et j allant de 0 à N-1. Chaque point d’une passe i est défini par la formule : Pi(j)=Cj(t) Dans laquelle : t correspond à la coordonnée prise par le point Pj de la passe i sur la courbe Cj ; j identifie chaque point de la passe considérée ; chaque passe comporte N points, autant que de courbes générées ; On comprend ainsi que sur chaque passe i, le premier point j=0 dispose de la coordonnée t=0 et le dernier point de la passe dispose de la coordonnée t=1. Sur la FIG. 2 , chaque passe est identifiée par la référence Passe_i, avec i allant de 0 à M-1. De manière plus précise, la coordonnée de chaque nouveau point est définie par la relation suivante : Pi(j)=Cj(ti0+j/(M*N)) Dans laquelle : Pi(j) correspond au point j de la passe i ; chaque passe comporte ainsi N points puisque chaque point appartient à l’une des courbes générées lors de la phase de préparation. Cj est la courbe sur laquelle est positionné le point Pi(j) de la passe i ; ti0 est défini par la relation ti0=i/M dans laquelle i correspond au numéro de la passe et M correspond au nombre total de passes pour usiner le tronçon ; N correspond au nombre de points de chaque passe (un point par courbe) ; Pour chaque passe i, la trajectoire est définie par l’ensemble des points j, chaque point appartenant à une courbe Cj. Etant donné que, pour chaque nouveau point, t augmente de j/(M*N), la trajectoire évolue par incrémentation de la valeur de j (de 0 à N-1). L’unité de traitement applique les principes décrits ci-dessus pour chaque nouvelle passe du tronçon B. L’ensemble des M*N points (c’est-à-dire les points définissant la trajectoire de toutes les passes) constitue la trajectoire T_B à suivre par l’outil d’usinage pour usiner le pilier sur son deuxième tronçon B. La FIG. 2 montre ainsi un exemple de trajectoire T_B utilisable pour usiner le deuxième tronçon B. Trajectoire pour usiner le troisième tronçon C Comme indiqué ci-dessus, les étapes E3 à E5 sont mises en œuvre de manière identique pour créer la trajectoire T_C de l’outil sur le troisième tronçon C. La FIG. 2 montre ainsi la création des segments Si sur ce troisième tronçon C (étape E3 ci-dessus). La FIG. 2 montre la projection des segments formant les N courbes Ci (étape E4 ci-dessus). L’étape E5 de calcul de la trajectoire est ensuite reproduite de manière identique. La FIG. 2 montre ainsi la trajectoire T_C de l’outil pour usiner le troisième tronçon C. Trajectoire totale La réunion des courbes obtenues pour chaque tronçon A, B, C, D forme la trajectoire primaire totale T_tot, celle-ci doit être reprojetée sur la pièce four former la trajectoire de l’outil d’usinage pour usiner le pilier 2 ( FIG. 2 ). Une fois cette trajectoire terminée, l’unité de traitement est configurée pour envoyer des commandes aux différents actionneurs de la machine d’usinage pour usiner la pièce selon la trajectoire déterminée. Le procédé de l’invention présente de nombreux avantages, parmi lesquels : Il permet un usinage personnalisé d’un pilier de prothèse dentaire ; Il permet de tenir compte de la forme du profil d’émergence du pilier ; Il est simple et fiable à mettre en œuvre ; Procédé de détermination de la trajectoire d’un outil d’usinage ayant plusieurs passes d’usinage, pour la fabrication d’un pilier (2) d’une prothèse dentaire, ledit pilier (2) comprenant un axe longitudinal (X) autour duquel sont développées une première partie dite haute formant un premier tronçon (A) et ayant une première section transversale définissant une première surface externe, une deuxième partie dite basse ayant une deuxième section transversale définissant une deuxième surface externe, et une partie intermédiaire formant une collerette entre la partie basse et la partie haute et ayant un profil personnalisé dit profil d’émergence (20), ce profil d’émergence (20) ayant une courbe directrice fermée non plane et s’étendant respectivement, pour former sur ladite partie intermédiaire, respectivement vers la partie haute et vers la partie basse, un deuxième tronçon (B) et un troisième tronçon (C), ledit procédé consistant à créer ladite trajectoire de l’outil d’usinage suivant une hélice pour usiner la partie intermédiaire, ledit procédé étant caractérisé en ce que cette trajectoire en hélice est réalisée par projection de la courbe directrice sur ledit deuxième tronçon (B) et le troisième tronçon (C). Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, pour déterminer la trajectoire de l’outil pour usiner un tronçon, parmi ledit deuxième tronçon (B) et ledit troisième tronçon (C) de la partie intermédiaire, le procédé consiste à : Créer des génératrices dudit tronçon, Créer plusieurs points sur les génératrices, Créer la trajectoire en hélice qui passe par lesdits plusieurs points. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdites génératrices sont créées en : Définissant plusieurs points sur toute la courbe directrice du profil d’émergence (20), Définissant des segments sur le tronçon entre chaque point défini le long de la courbe directrice, Projetant chaque segment obtenu afin de créer chaque génératrice. Procédé selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que chaque passe d’usinage est composée de plusieurs points appartenant chacun à une génératrice distincte et en ce que, pour chaque passe i, les coordonnées de chaque point sont définies par la relation suivante : Pi(j)=Cj(ti0+j/(M*N)) Dans laquelle : Pi(j) correspond au point j de la passe i ; Cj est la courbe génératrice sur laquelle est positionnée le point P(j) de la passe i ; ti0 est défini par la relation ti0=i/M dans laquelle i correspond au numéro de la passe et M correspond au nombre total de passes pour usiner le tronçon ; N correspond au nombre total de points de chaque passe ; Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu’il comporte une étape de détermination du nombre de passes d’usinage nécessaires pour usiner ledit tronçon qui consiste à : Déterminer la courbe la plus longue parmi les courbes génératrices du tronçon et noter L sa longueur ; Définir le décalage D maximal entre deux passes, ce décalage étant dépendant de l’état de surface désiré en fin d’usinage ; Déterminer le nombre M de passes nécessaires pour l’usinage du tronçon, ce nombre M étant défini par la relation M=L/D+1 ; Procédé selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu’il comporte une étape préalable de division du pilier à obtenir en quatre tronçons distincts, ladite partie haute étant le premier tronçon (A), la partie basse étant le quatrième tronçon (D) et la partie intermédiaire étant composée du deuxième tronçon (B) et du troisième tronçon (C). Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que pour le premier tronçon et le quatrième tronçon à usiner, la trajectoire suivie par l’outil d’usinage suit une hélice à pas constant. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu’il comporte une étape de concaténation des trajectoires calculées pour usiner chaque tronçon du pilier. Pilier d’une prothèse dentaire, caractérisé en ce qu’il est obtenu par le procédé tel que défini dans l’une des revendications précédentes.