La FAO et MOCN : derniers maillons de la chaine CFAO dentaire

chaine CFAO

Dans notre série sur la chaine CFAO dentaire, nous avons vu le premier et le second maillon : l’empreinte numérique et la CAO.

A travers cet article, nous allons nous intéresser aux deux derniers maillons de la chaine CFAO à savoir la FAO (Fabrication assistée par ordinateur) et la MOCN (machine à commande numérique).

 

La FAO : 3ème maillon de la chaine CFAO  


La FAO est une étape dont le praticien ne se rend pas forcément compte, il convient donc de définir ce qu’est la FAO.

FAO

Réglage de fabrication des prothèses (Source : medical expo)

C’est un processus de réalisation d’objets donc de matérialisation physique d’un objet virtuel (créé par CAO) par façonnage, par procédé additif ou soustractif et cela se fait par technique informatisée via une chaine numérique.

Cette phase rassemble les informations définissant le matériel et outils utilisés lors de la fabrication et génère les données numériques (parcours d’usinage) pour le pilotage des machines opérateur à commande numérique (MOCN).

La FAO se divise en trois étapes :

  1. Elaboration de gammes de fabrication
  2. Calcul/choix des conditions de fabrication
  3. Calcul des trajectoires d’usinage des outils

En d’autres termes, la FAO permet d’associer à une géométrie CAO des données techniques liées à son processus de fabrication afin d’obtenir un modèle CAO enrichi. Il est ensuite possible d’en générer un processus d’usinage (calculer les trajectoires d’usinage) d’un modèle FAO rendu interprétable par la MOCN.

 

Machine-outil à commande numérique : Dernier maillon de la chaine CFAO


La machine-outil à commande numérique (MOCN) représente le dernier maillon de la chaine CFAO responsable de la fabrication. C’est une machine-outil programmable équipée d’une commande numérique par calculateur (CNC).

Il existe des procédés de fabrication soustractifs par enlèvement de matière et des procédés additifs par ajout de matière.

 

Procédés par soustraction

 

usineuse

Usineuse (CEREC)

L’usinage est un procédé permettant d’obtenir des surfaces et des formes par enlèvement de matière (copeaux) au moyen d’outils coupants ou abrasifs. La forme escomptée est obtenue grâce la combinaison de plusieurs mouvements des différents outils.

Les modes d’enlèvement

Deux modes d’enlèvement de matière sont à distinguer :

  • Par coupe : au moyen d’outils à arêtes tranchantes (Fraises carbure de Tungstène). C’est le procédé le plus utilisé.
  • Par abrasion : au moyen d’outils revêtus de grains de diamant abrasifs (Fraises diamantées)

Les étapes de l’usinage

L’usinage des formes complexes comporte deux temps : l’ébauche et la finition.
L’ébauche consiste à enlever le maximum de matière par des efforts d’usinage élévés en un temps court; l’étape de finition consiste en l’obtention de la forme finale souhaitée avec ses caractéristiques d’intégrité et d’état de surface.

Les matériaux usinables

Les matériaux usinables se présentent soit sous forme de disques ou de blocs. Ils peuvent être classés en différentes familles :

  • Cire
  • Polymères : Résine calcinable ou acrylique, résine temporaire PMMA pour prothèses provisoires, résine pour modèles surtout en orthodontie, ou encore les polymères à haute performance (PEEK et PEK)
  • Alliages métalliques : notamment le Titane
  • Les matériaux esthétiques regroupant les céramiques (vitreuses, infiltrées et polycristallines) et les matériaux composites.

Pour les restaurations esthétiques, les fabricants proposent des blocs de pleine teinte mais aussi des blocs dégradés selon une direction (Empress CAD Multi, MkII Triluxe et Triluxe forte) ou plusieurs directions (MkII Real Life) ou encore des blocs à translucidité variable (HT, LT, MO : Empress CAD et eMax CAD). Il existe aussi des blocs de zircone et alumine teintées.

Critères de choix d’une MOCN dentaire :

La fabrication peut être effectuée dans un centre d’usinage, dans un laboratoire de prothèse ou encore au cabinet dentaire.  Au cabinet dentaire les critères de choix principaux sont :

  • les restaurations possibles avec cette MOCN (inlay, onlay, facette, couronne unitaire, bridge de petite ou grande étendue…)
  • les matériaux qu’elle permet d’usiner (Résines, céramiques, matériaux composites, PMMA…)
  • le nombres d’axes (machine à 3, 5 axes…)
  • le nombre d’outils
  • la répétabilité
  • le nombre de broches ( 1 ou 2 broches)…

D’autres critères de choix sont également importants tels que le coût, l’ergonomie, le SAV, la durée d’usinage…

Procédés par addition

guide chirurgical

Imprimante Formlabs

Un procédé additif ou encore fabrication additive est une terminologie utilisée dans le monde industriel. C’est un procédé de mise en forme d’une pièce par ajout de matière, par empilement de couches successives. L’impression 3D n’est que l’appellation grand public des procédés additifs.

Le processus de mise en forme peut être physique (fusion suivie par une solidification, frittage) ou chimique (polymérisation).

ProcédéTechnique Procédé de mise en forme
Matériaux
Selective Laser Melting (SLM)
Ou Fusion Laser
Dépôt de couches successives associé à un laser qui balaye chaque couche dans un bac poudre et le fait fondrePhysiqueMétaux +++
plastiques
céramiques
Selective Laser Sintering (SLS)
Ou Frittage Laser
Dépôt de couches successives associé à un laser qui balaye chaque couche dans un bac de poudre et le frittePhysiqueMétaux +++
Thermoplastiques (polycarbonate, polyamides, le chlorure de polyvinyle)
Céramiques
FDM Fused deposition modelingDépôt de filament thermoplastique chauffé à la T° de plasticité du polymère fonduPhysiqueThermoplastiques (ABS ou PLA)
Stéréolithography (SLA)Formation d’un modèle 3D par couches successives grâce à un laser qui balaye chaque couche successivement dans un bain de liquide et le polymériseChimiqueÉlastomères et plastiques thermodurcissables

 

A chaque application sa technique


ApplicationTechnique
Chirurgie maxillo-faciale (Génio-plastie Rhinoplastie, épithèses) et ODF :Guide d’ostéotomie et guide de repositionnement exp : ortho-chirurgies Lefort , reconstruction mandibulaire…
Usinage+Thermoformage ou
Prototypage Rapide
Orthèses ODF, appareils d’interception, Gouttières dentaires, modèles …SLA
Bases des prothèses complètes amovibles
Chassis métallique des prothèses partielles amovibles
FDM
Prothèse fixée supra-dentaire et supra-implantaireUsinage
Guides chirurgicaux
SLA
Prothèses provisoires
SLA

Conclusion

C’est avec les deux derniers maillons de la chaine CFAO que s’achève notre dossier spécial CFAO. Chaque méthode a sa gamme de matériaux et ses applications spécifiques. L’impression 3D est une méthode révolutionnaire qui ouvre de nouvelles perspectives dans tous les domaines et particulièrement le domaine dentaire car elle apporte la réponse à la problématique du sur-mesure. Nous allons y consacrer un article spécial prochainement.

 

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