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matériaux usinables
Spécial l CFAO
Les matériaux usinables
en dentisterie restauratrice et en prothèse fixée
Guide pratique synthétique
Solène Marniquet
Hôpital Charles Foix
(AP-HP), Ivry-sur-Seine
Jean-Pierre Attal
Unité de Recherches
Biomatériaux Innovation
Interfaces (URB2i),
Université Paris
Descartes
Hôpital Charles Foix
(AP-HP), Ivry-sur-Seine
Laurent Tapie
Unité de Recherches
Biomatériaux Innovation
Interfaces (URB2i),
Université Paris
Descartes
Université Paris 13
Hélène Fron
Chabouis
Unité de Recherches
Biomatériaux Innovation
Interfaces (URB2i),
Université Paris
Descartes
Hôpital Charles Foix (APHP), Ivry-sur-Seine
L’objectif de cet article est de lister et de décrire
d’une façon très synthétique, sous la forme
d’un tableau, tous les matériaux actuellement
accessibles par usinage ainsi que leurs indications
principales.
L’INFORMATION DENTAIRE n° 20 - 21 mai 2014
1
Spécial l CFAO
A
vec le développement de la
CFAO, nous sommes face à un
bouleversement concernant
les biomatériaux utilisables en
dentisterie restauratrice et en
prothèse. En effet, la plupart des matériaux déjà
connus peuvent être mis en forme par usinage ou
par addition, avec des caractéristiques forcément
un peu différentes. De plus, nous avons accès à
de nouveaux matériaux, inconnus jusqu’alors (par
exemple les céramiques polycristallines ou les
hybrides).
Face à ces évolutions récentes et très rapides, le
praticien et le prothésiste peuvent se sentir un peu
perdus. Les informations présentées dans ces pages
sont susceptibles de permettre au praticien de choisir le matériau le plus adapté à la situation clinique
et de faciliter la communication praticien/prothésiste.
L’usage des méthodes de CFAO par addition
demeurant encore restreint, nous avons choisi de
nous limiter au procédé de CFAO par soustraction,
c’est-à-dire aux matériaux usinables.
Matériaux disponibles
Toutes les familles de matériaux sont accessibles par
usinage : les alliages métalliques, les céramiques,
les composites et les résines. Une nouvelle famille
de matériaux, accessibles uniquement par CFAO,
constitués d’un réseau de céramique infiltré d’un
polymère (RCIP), vient de faire son apparition : les
matériaux hybrides (Enamic®, Vita).
Les alliages métalliques
On distingue principalement les alliages cobaltchrome (CoCr) et titane. Pour des raisons diverses,
notamment de coût, les alliages précieux ne sont
pas usinés.
Les indications des alliages CoCr usinés sont les
mêmes que celles des alliages CoCr mis en forme
par fonderie à cire perdue. Certains laboratoires
les utilisent pour l’usinage d’éléments implantaires
(piliers, moignons, barres implantaires). En raison
de phénomènes potentiels de corrosion électrochimiques, et ce même s’ils sont de faible amplitude
[1], nous recommandons de limiter le mélange des
alliages en bouche et, si l’on souhaite utiliser un
matériau usinable, de privilégier le titane [2].
2
Les céramiques
Toutes les céramiques traditionnelles sont accessibles par CFAO : les céramiques vitreuses, dont les
vitrocéramiques renforcées à la leucite ou au disilicate de lithium (e.max®, Ivoclar), et les céramiques
infiltrées (gamme In-Ceram®, Vita). Enfin, les
céramiques polycristallines (alumine pure ou zircone TZP) ne sont accessibles que par CFAO [3].
Récemment, des céramiques renforcées au monosilicate de lithium et à la zircone (CeltraTM, Dentsply
et Suprinity ®, Vita) ont été proposées sous forme
de blocs, dans l’objectif de concurrencer la gamme
e.max®. Pour le moment, les industriels ne proposent pas de possibilités de mise en forme artisanale par pressée de ces nouvelles céramiques.
Ces céramiques ont considérablement évolué,
notamment au niveau des propriétés optiques. Par
exemple, les vitrocéramiques enrichies en disilicate de lithium (e.max®), qui étaient initialement
translucides, se déclinent maintenant dans une
gamme d’opacité/translucidité très large (Blocs
MO : medium opacity, LT : low translucency,
HT : high translucency, Impulse Opal : blocs opalescents pour simuler l’émail indiqués pour les
facettes en particulier, Impulse Value : blocs de
luminosités différentes) associée à une gamme de
teintes (5 teintes pour MO, 20 pour HT et LT, 2
pour Impulse Opal et 3 pour Impulse Value). Alors
que nous contre-indiquions, il y a encore quelques
années, une infrastructure e.max® lors de la réalisation d’une couronne céramo-céramique sur
un support coloré (inlay core par exemple), il est
aujourd’hui possible de masquer ce support avec
un bloc MO.
Cette évolution est identique dans le cas de la
zircone. Cette dernière a été initialement présentée avec un pouvoir réflecteur très fort, avec une
luminosité tellement importante qu’il devenait
nécessaire pour le prothésiste de masquer ce support avant d’entamer le montage par stratification.
Aujourd’hui, il existe de la zircone translucide, de
la zircone teintée (par exemple, 3 teintes MO ou
« medium opacity » 0, 1 et 2 sont disponibles pour
l’e.max® ZirCAD) et de la zircone colorée (4 colorants possibles sur e.max® ZirCAD).
Ainsi, il est difficile de donner des indications d’un
matériau plutôt qu’un autre en considérant uniquement les propriétés optiques. Le choix devra
se faire au cas par cas avec le prothésiste à qui le
praticien aura impérativement communiqué, idéalement par une bonne macrophotographie, la couleur des dents adjacentes et celle du support.
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matériaux usinables
En revanche, au niveau des propriétés mécaniques,
les choses sont plus évidentes : la zircone (résistance
en flexion allant de 900 à 1 500 MPa) est le matériau de choix lorsque les sollicitations mécaniques
seront fortes (infrastructure de bridge postérieur
ou de grande portée) ou que l’infrastructure devra
avoir une faible épaisseur (< 0,6 mm). Les vitrocéramiques seront, quant à elles, réservées pour les
restaurations unitaires ou pour les bridges à un
seul intermédiaire dans le secteur antérieur (avec
prudence toutefois). Notons que, dans tous les cas
de restaurations plurales, le respect de la connexion
conseillée par l’industriel est impératif.
network material ») ou « matériau hybride » ou
« céramique hybride ». Les propriétés attendues,
qui semblent être confirmées par les premières
études, impliquent une fragilité réduite et une
meilleure usinabilité par rapport aux céramiques
ainsi qu’une meilleure résistance à l’usure par rapport aux composites [8, 9].
Les composites
L’usinabilité
C’est pour le moment le grand absent de la CFAO.
En France, il semble que seule la société 3M ESPE
commercialise un bloc de composite, le LavaTM
Ultimate. Ce bloc présente d’excellentes propriétés
mécaniques (200 MPa de résistance en flexion) [4],
ainsi qu’une excellente usinabilité. Par ailleurs, le
taux de conversion est estimé comme étant supérieur à 95 %, ce qui laisse anticiper une excellente
biocompatibilité.
Les polymères de haute
performance
Ces matériaux thermoplastiques semi-cristallins
ont été développés pour des usages médicaux. Ils
comprennent en particulier le PEEK (polyetheretherketone) et le PEKK (polyetherketoneketone),
qui sont renforcés par des charges (par exemple en
céramique) pour l’usage en prothèse dentaire. Ils
viennent tout juste de commencer à être proposés
pour la réalisation d’infrastructures prothétiques
sur pilier dentaire ou implantaire. Ils pourraient
même être utilisés pour réaliser des châssis de
prothèse adjointe. En l’absence de données scientifiques sérieuses, nous recommandons de les utiliser
avec prudence pour le moment [5-7].
Les matériaux hybrides
Il s’agit d’une invention française (Dr Michael
Sadoun). Ce matériau original prend la forme d’un
réseau de céramique (86 %) poreux renforcé par
infiltration sous très haute pression d’un polymère créant un composite à phases interpénétrées.
Il est désigné par différentes terminologies, dont
« réseau de céramique infiltré d’un polymère »
(RCIP, en anglais : « polymer-infiltrated ceramic-
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Les résines
Il est aussi possible d’avoir accès à des blocs de
résines ou de composites pour des éléments à vocation provisoire. Ces blocs sont particulièrement
utiles dans le cas de bridges.
Il s’agit d’une propriété importante en CFAO par
soustraction qui n’était pas étudiée pour les matériaux mis en forme de manière artisanale. Il n’existe
pas de définition formelle et “universelle” de l’usinabilité. Néanmoins, l’usinabilité peut être définie
de manière générale comme l’aptitude de la matière
d’une pièce à subir une opération d’enlèvement de
matière. En d’autres termes, la facilité ou la difficulté d’un matériau à être usiné.
Trois composantes de l’usinage permettent de
caractériser l’usinabilité :
- l’aptitude de l’outil à supporter les phénomènes
physiques (contraintes mécaniques, échauffements) engendrés par l’enlèvement de matière sans
se dégrader trop rapidement (usure d’outil prématurée) ou se casser brutalement (bris d’outil) ;
- l’existence de conditions d’usinage (vitesse de
rotation et de déplacement de l’outil, stratégie
de balayage de la pièce) réalisables à l’aide de ressources (machines-outils et accessoires) connues ;
- l’obtention d’une “bonne” intégrité de la surface
usinée (qualité géométrique, surfacique et dimensionnelle).
Actuellement, nous avons constaté que l’usinabilité
des céramiques n’était pas excellente, engendrant
une durée de vie outil moindre (usure prématurée des outils), parfois des défauts en dentelles au
niveau des bords (écaillage des surfaces) et plus
généralement une altération accrue de l’intégrité de
surface (fissure, rugosité inadaptée) [10]. Ce n’est
pas le cas, ou dans une moindre mesure, des composites et des matériaux hybrides. Nous sommes
en train de mettre au point des tests de référence
afin d’évaluer l’usinabilité et d’optimiser l’intégrité
de surface des prothèses usinées dans des nouveaux
matériaux sous forme de bloc.
3
Spécial l CFAO
Tableau récapitulatif des matériaux usinables et de leurs indications en prothèse fixée
Noms commerciaux
Indications
Cr
InCoris CC (Sirona), Ceramill
Sintron (Amann Girrbach),
CAMselect (KaVo), Crypton
(Dentsply), Zenotec NP
(Wieland), Wirobond MI
(Bego), AadvaTM CoCr (GC),
Zirlux NP
Armature CCM, armature
de bridge jusqu’à
4 éléments
Titane
Eutitan (Eukamed), Procera
(Nobel Biocare), Titane grade
2 (KaVo), Zenotec Ti (Wieland),
Zenotec Ti pur (Wieland),
Copra Ti 2, 4 et 5 (Edos),
Aadva Ti (GC), Zirlux Ti
Armature CCM, armature
de bridge jusqu’à
4 éléments, fixture, pilier
implantaire
Zircone
Cercon, Lava, InCoris ZI
et TZI (Sirona), ZirCAD (Ivoclar),
Zenostar (Wieland), BeCe
CAD Zircon (Bego), Nexx Zr
(Sagemax), Copran Zr-i (Edos),
Aadva Zr (GC), Zirlux ST et FC,
Zirchone-tech
Armature CCC
ou Couronne monobloc
(en postérieur), armature
de bridge jusqu’à
4 éléments, pilier
implantaire
Alumine
Procera AllCeram
Armature couronne
antérieure, bridge
3 éléments en antérieur
Céramiques infiltrées
In-Ceram Zirconia (Vita)
Armature de bridge
3 éléments en postérieur
In-Ceram Alumina (Vita)
Armature couronne
antérieure
In-Ceram Spinell (Vita)
Armature couronne
antérieure, inlay/onlay
Vitrocéramiques
enrichies en silicate
de lithium et zircone
Celtra Duo (Dentsply),
Suprinity (Vita)
Couronne antérieure
et postérieure, couronne
sur implant, inlay/onlay,
facette
Vitrocéramique
enrichie en disilicate
de lithium
e.max CAD (Ivoclar Vivadent)
Armature pour couronne
antérieure et postérieure,
bridge 3 éléments en
antérieur uniquement,
inlay/onlay, facette
Alliage
Photo DMG France.
Céramiques
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matériaux usinables
Tableau récapitulatif des matériaux usinables et de leurs indications en prothèse fixée
Noms commerciaux
Indications
Vitrocéramique
enrichie en leucite
Empress CAD (Ivoclar
Vivadent)
Armature pour couronne
antérieure, facette,
« petit » inlay/onlay
(s’utilise de préférence
en antérieur)
Vitrocéramique
enrichie en feldspaths
Mark II, TriLuxe et RealLife
(Vita) et Cerec blocks (Sirona)
Couronne, inlay/onlay,
facette
Autres matériaux pour restaurations ou prothèses fixes d’usage
Composites
Lava Ultimate (3M ESPE),
Ambarino High Class
(Creamed)
Couronne, inlay/onlay,
facette, couronne sur
implant
Hybrides
Enamic (Vita)
Couronne antérieure
ou postérieure, inlay/
onlay, facette
Polymères haute
performance (PEEK)
breCAM.BioHPP (Bredent),
Tizian PEEK (Schütz),
Peek-Optima (Juvora)
Armature de couronne,
armature de bridge
jusqu’à 3-4 éléments sur
pilier dentaire, armature
de couronne ou de
bridge supra-implantaire,
individualisation de pilier
implantaire usiné
Matériaux pour prothèses provisoires
Résine PMMA
Telio CAD (Ivoclar Vivadent),
SagePMMA (Sagemax),
C-Temp (KaVo), BeCe Temp
(Bego), Tempomill (ZMT),
Artbloc Temp (Merz), Zirlux
Temp et Temp Multi
Couronne provisoire,
bridge provisoire avec
2 éléments intermédiaires
maximum (antérieur et
postérieur), restauration
provisoire sur implant
Composite
CAD-Temp multiColor
ou monoColor (Vita)
Couronne provisoire,
bridge provisoire avec
2 éléments intermédiaires
maximum (antérieur et
postérieur), restauration
provisoire sur implant
Note : les indications sont celles proposées par les fabricants
L’INFORMATION DENTAIRE n° 20 - 21 mai 2014
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Spécial l CFAO
Notons que lorsque le matériau est trop difficile à
usiner par des machines d’usinage de cabinet ou de
laboratoire, le bloc se présente sous une forme préfrittée nécessitant une conception et une fabrication
de prothèse surdimensionnée en vue de la rétraction dimensionnelle qui peut avoir lieu (dans le cas
de la zircone) ou non (dans le cas de l’e.max® ou du
CeltraTM duo) lors du traitement thermique secondaire [11]. Pour ces matériaux, un traitement thermique secondaire est indispensable pour obtenir
les propriétés maximales. Actuellement, certains
centres de production sont capables d’usiner de la
zircone frittée HIP, ne nécessitant pas de traitement
thermique après usinage, à l’aide de machines d’usinage très onéreuses et nécessitant de fortes compétences en usinage.
Conclusion
Toutes les familles de matériaux employées
en prothèse conventionnelle peuvent être
obtenues par CFAO. Cet article a fait une revue
des différents matériaux présentés sous forme de bloc
ou de disque, avant leur mise en forme par usinage.
En attendant des publications de synthèse sur leurs
propriétés, nous pouvons d’ores et déjà donner les
tendances suivantes :
- la biocompatibilité des restaurations usinées est
équivalente à celle des restaurations obtenues de
façon traditionnelle, voire meilleure pour les restaurations composites qui bénéficient d’un meilleur
taux de conversion des monomères ;
- leurs propriétés mécaniques sont aussi généralement excellentes : elles sont meilleures que celles
obtenues par des procédés traditionnels pour les
composites et pour les alliages non précieux, peutêtre un peu moins bonnes que pour les céramiques
qui peuvent être obtenues par pressée (Empress®,
e.max®) ;
- de nouveaux matériaux ne sont accessibles que
par CFAO (céramiques polycristallines, matériau
hybride) ;
- l’usinabilité doit être étudiée en détail pour chacun
de ces matériaux.
bibliographie
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Mater 2013 Jan ; 29 (1) : 85-96.
Les auteurs déclarent ne pas avoir de lien
d’intérêt relatif avec le sujet abordé
Correspondance
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L’INFORMATION DENTAIRE n° 20 - 21 mai 2014