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Résines et imprimantes 3D : l’état de l’art

Le terme « impression 3D » est généralement utilisé pour décrire une approche de fabrication qui consiste à construire des objets par couches. Ce processus est plus correctement décrit comme méthode de fabrication additive et est également appelé prototypage rapide 1,2.

Les technologies d’impression 3D ne sont pas entièrement nouvelles sur le marché ; certaines ont été développées et utilisées pour la première fois à la fin des années 1980 et dans les années 1990 3. Cependant, un grand battage médiatique entoure l’utilisation de l’impression 3D, présentée comme une technologie disruptive qui transformera à jamais les systèmes de fabrication.

Aujourd’hui, les logiciels de conception assistée par ordinateur (CAO) pour les imprimantes 3D sont une réalité dans les domaines du design industriel, de l’ingénierie et de la fabrication, et deviennent également courants dans les laboratoires dentaires. Même certains cabinets de dentisterie s’équipent d’imprimantes 3D. En effet, pour la dentisterie et la chirurgie oro-maxillo-faciale 4, l’impression 3D est une méthode déjà en vogue depuis plusieurs années pour certaines applications et la résine est le matériau le plus utilisé en association avec ces imprimantes.

En effet, les logiciels de CAO, grâce à l’évolution de la technologie informatique et des applications logicielles, permettent un accès immédiat aux données volumétriques DICOM provenant de la tomographie axiale informatisée (CT ou Cone Beam CT) et aux données STL provenant des numérisations optiques intra- ou extra-buccales, permettant ainsi la réalisation d’objets et de modèles 3D qui sont des copies fidèles des données acquises auprès du patient avec les examens susmentionnés.

De cette façon, l’opérateur a la possibilité d’évaluer de ses propres mains, et dans une phase précédant l’intervention clinique, ce que pourrait être, par exemple, la structure osseuse du patient. De cette manière, il est également possible de simuler sur le modèle 3D du patient l’opération qui sera réalisée ultérieurement. Ceci est particulièrement utile en chirurgie oro-maxillo-faciale, notamment en ce qui concerne la chirurgie oncologique, où des guides de coupe précis et exacts sont nécessaires pour éliminer avec certitude les masses tumorales, ou encore en chirurgie reconstructive de la mâchoire où des guides de référence sont nécessaires pour positionner correctement les accouplements ou les lambeaux afin d’obtenir des résultats cliniques (fonctionnels et esthétiques) satisfaisants. 

Gabarit chirurgical pour intervention de chirurgie statique guidée et modèle du patient imprimés en 3D

Le monde de la dentisterie

La dentisterie, jusqu’à présent, a été fortement associée aux nouvelles technologies avec la fabrication soustractive 5, plus communément décrites comme « fraisages ». La fabrication soustractive consiste à enlever de la matière pour former un objet. Les systèmes CAD/CAM (conception et fabrications assistée par ordinateur) avec fraiseuses multiaxes pour la fabrication de couronnes, bridges ou autres structures de la prothèse à partir de blocs de matériau préformés ont révolutionné la dentisterie moderne6, notamment à la suite de l’augmentation exponentielle des prix des alliages de métaux nobles pour la coulée ces dernières années 7.

Cela a également permis d’augmenter la qualité moyenne des restaurations et la vitesse de production, réduisant ainsi les éventuelles erreurs commises par le prothésiste dentaire lors des phases de coulée et de fusion à cire perdue 8. En outre, l’introduction de la zircone en tant que matériau de restauration plus esthétique et alternatif aux alliages métalliques traditionnels a certainement favorisé l’entrée et l’utilisation des technologies CAD/CAM en dentisterie. Cela a donné au prothésiste dentaire la possibilité de concentrer ses compétences manuelles sur des aspects plus créatifs du processus de fabrication, tels que la superposition esthétique de la porcelaine.

Cependant, les fraiseuses associées aux systèmes CAD/CAM ont aussi leurs limites. Comme il s’agit d’un procédé soustractif, il est plus lent et plus coûteux qu’un procédé additif, et il est également fatigant pour le fraiseur. En outre, la précision du système est limitée par la complexité de l’objet, la dimension de l’équipement et les propriétés du matériau 2.

En ce sens, l’impression 3D entre en jeu pour la fabrication précise de structures complexes, avec une variété de matériaux aux propriétés hautement souhaitables pour la dentisterie et avec un système de fabrication moins coûteux.

Utilisation de résines par des imprimantes 3D en dentisterie

Comme cela a déjà été mentionné, l’une des premières et principales applications des résines d’impression 3D dans la dentisterie est la production d’un « modèle d’étude » anatomique. La possibilité de réaliser des répliques détaillées des mâchoires du patient permet d’examiner attentivement son anatomie, notamment en cas d’anatomie complexe, inhabituelle ou peu courante, comme dans les cas de résorption osseuse importante, et de planifier ou de mettre en œuvre une approche chirurgicale avant l’intervention 9,10.

En restant dans le domaine de la chirurgie buccale, les résines 3D peuvent également être utiles en implantologie afin de produire non seulement des modèles d’étude anatomique des patients mais aussi de réaliser des gabarits chirurgicaux destinés à guider l’insertion des implants comme cela se produit en chirurgie statique guidée 11.
Il peut en être de même pour la fabrication de gabarits de chirurgie parodontale chez les patients parodontopathes.

Dans le domaine des prothèses maxillo-faciales, l’impression 3D peut permettre de restaurer des parties du corps manquantes pour des raisons congénitales ou acquises, comme l’oreille externe ou le nez 12. Avec les technologies modernes de numérisation, si les défauts sont unilatéraux, il est alors possible de numériser le côté controlatéral et de restaurer le côté affecté par duplication spéculaire du côté acquis.

En particulier dans le domaine des prothèses dentaires, les imprimantes 3D et leurs résines peuvent être très utiles. Dans ce domaine, les résines 3D peuvent être utilisées pour fabriquer des porte-empreintes individuels à partir d’une empreinte numérique ou avec des matériaux traditionnels. Une autre utilisation est celle des modèles provisoires. À partir d’une empreinte intra-buccale le clinicien peut également obtenir en quelques minutes un modèle provisoire sur mesure pour un patient donné. Ceci est particulièrement pratique si l’imprimante 3D est déjà présente dans le cabinet dentaire.

D’autres utilisations des imprimantes 3D peuvent concerner la fabrication de prothèses provisoires ou de prototypes radio-opaques de la prothèse, ou encore, pour les étapes des prothèses dentaires, l’impression de gencives molles à placer sur les modèles.

Ce ne sont là que quelques-unes des utilisations possibles des imprimantes 3D en dentisterie. Cependant, il reste encore beaucoup à faire et à expérimenter dans ce domaine. Non seulement en ce qui concerne les autres utilisations possibles, mais aussi en ce qui concerne les paramètres de fixation des résines pendant la production et la possibilité d’utiliser des matériaux pouvant être stérilisés à chaud et à froid.


Bibliographie   

1.   Liu, Q., Leu, M. C. & Schmitt, S. M. Rapid prototyping in dentistry: technology and application. Int. J. Adv. Manuf. Technol. 29, 317–335 (2006).

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3.   Strub, J. R., Rekow, E. D. & Witkowski, S. Computer-aided design and fabrication of dental restorations: current systems and future possibilities. J. Am. Dent. Assoc. 1939 137, 1289–1296 (2006).

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11. Papaspyridakos, P. & Lal, K. Complete arch implant rehabilitation using subtractive rapid prototyping and porcelain fused to zirconia prosthesis: a clinical report. J. Prosthet. Dent. 100, 165–172 (2008).

12. Dawood, A., Marti Marti, B., Sauret-Jackson, V. & Darwood, A. 3D printing in dentistry. Br. Dent. J. 219, 521–529 (2015).


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