• Langue : Français
• Discipline : Sciences de la Vie et de la Santé
• Identifiant : 2024ULILS050
• Type de thèse : Doctorat
• Date de soutenance : 03/12/2024

Résumé en langue originale

Une méthode de mise en forme additive de céramique dentaire a été développée au sein du Ceramaths de l’Université de polytechnique Hauts-de-France. Les travaux précédents ont montré qu’à partir de suspensions de céramique alumineuse à 80% de taux de matière sèche en poids, la photopolymérisation en cuve permet la mise en forme de céramiques d’infrastructure avec des propriétés mécaniques en adéquation avec les exigences dentaires en vigueur. En effet, les armatures en céramique doivent répondre à un cahier des charges exigeant concernant leur précision d’adaptation à la préparation dentaire et leurs propriétés mécaniques. Les pièces en céramiques mises en forme par techniques additives présentent un retrait anisotrope (diminution différente selon les trois dimensions du volume d’une pièce frittée par rapport à son volume initial) à la suite du traitement thermique de déliantage et de densification. La pièce prothétique doit impérativement être surdimensionnée pour assurer une adaptation de la restauration à la préparation dentaire après traitement thermique et limiter le risque l’échec de la restauration. Pour ce faire, l’étude des taux de retrait et les déformations de pièces à la géométrie variable et de plus en plus complexe a été réalisée. Ces différentes morphologies de pièces ont été numérisées à l’aide de la microtomographie puis les fichiers ont été analysés à l’aide d’un logiciel d’inspection et de contrôle. Par l’étude de morphologie simple parallélépipédique, la variation de la largeur de couches et la variation du nombre de couches ont montré des taux de retraits anisotropes, équivalents dans le sens perpendiculaire de mise en forme mais supérieurs dans le sens de la mise en forme. Les variations de forme des modèles simplifiés n'influencent pas les différents taux de retrait. La viscosité maximale acceptable dépend de la surface de la couche mais aussi de la distance entre deux surfaces qui impactent les déformations dues à la mise en forme et au traitement thermique. L’étude dimensionnelle des pièces cylindriques creuses a montré que plus la surface de couche augmente, plus le risque de défaut augmente ; de même que l’orientation de la pièce influence les déformations lors du traitement thermique. L’orientation optimale doit donc être un compromis entre temps de fabrication, limitation des déformations par la plus petite surface de couche possible et garantie des propriétés mécaniques optimales. Suite à l’étude des déformations d’une armature de couronne clinique, les résultats en terme fidélité de mise en forme ont montré que la fabrication combinant l’imprimante CryoPrinter® (CryoCeram®), la résine CryoCeram® et l’alumine CT 1200SG®, (Almatis®) est reproductible quelle que soit l’orientation de mise en forme. Les valeurs de justesse des restaurations imprimées se trouvent sous le seuil de 120 μm hormis pour la zone marginale lorsque l’orientation mésio-distale est choisie. L’orientation occluso-cervicale permet d’obtenir les restaurations les plus conformes au modèle numérique au niveau marginal. Enfin, les valeurs de hiatus occlusaux sont significativement plus faibles pour l’orientation occluso-cervicale par rapport à celle vestibulo-palatine, cette dernière étant la seule à présenter également une valeur moyenne des hiatus marginaux sous les 120 μm. Ainsi, pour la mise en forme avec le procédé développé par CryoCeram®, l’orientation occluso-cervicale semble à privilégier pour la réalisation d’infrastructures de couronnes cliniquement acceptables. Enfin, une évaluation de la non-cytotoxicité des pièces mises en forme à l’aide de ce nouveau procédé a été réalisée afin d’envisager une utilisation clinique.

Résumé traduit

An additive manufacturing method for dental ceramics was developed at Ceramaths, part of the Polytechnic University of Hauts-de-France. Previous work has shown that using alumina ceramic suspensions with 80% solid content by weight, vat photopolymerization enables the shaping of infrastructure ceramics with mechanical properties that meet current dental requirements. Indeed, ceramic frameworks must adhere to strict specifications regarding their fit precision to the dental preparation and their mechanical properties.Ceramic parts fabricated using additive techniques exhibit anisotropic shrinkage (different shrinkage rates along the three dimensions of a sintered part compared to its initial volume) following thermal debinding and densification treatment. The prosthetic part must be oversized to ensure the restoration adapts to the dental preparation after thermal treatment and to minimize the risk of restoration failure. A study on shrinkage rates and deformations of parts with increasingly complex geometries was conducted. These different part morphologies were digitized using microtomography, and the files were analyzed using inspection and control software.In the study of simple parallelepiped morphologies, variations in layer width and the number of layers showed anisotropic shrinkage rates, equivalent in the direction perpendicular to the forming process but higher in the forming direction. Shape variations of the simplified models do not influence the different shrinkage rates. The maximum acceptable viscosity depends on the layer surface area as well as the distance between two surfaces, which impacts the deformations due to the forming process and thermal treatment.The dimensional study of hollow cylindrical parts showed that the larger the layer surface area, the greater the risk of defects, and the orientation of the part also influences deformations during thermal treatment. The optimal orientation must therefore be a compromise between manufacturing time, limiting deformations with the smallest possible layer surface area, and ensuring optimal mechanical properties.Following the study of deformations in a clinical crown framework, the results in terms of forming accuracy showed that the manufacturing process combining the CryoPrinter® (Cryoceram®) printer, CryoCeram® resin, and CT 1200SG® alumina (Almatis®) is reproducible regardless of the forming orientation. The accuracy values of the printed restorations were below the 120 μm threshold except for the marginal zone when the mesio-distal orientation was chosen. The occluso-cervical orientation produced the most accurate restorations relative to the digital model at the marginal level. Lastly, the occlusal gap values were significantly lower for the occluso-cervical orientation compared to the vestibulo-palatal orientation, with the latter being the only one also presenting a mean marginal gap value below 120 μm. Thus, for shaping using the process developed by CryoCeram®, the occluso-cervical orientation seems preferable for producing clinically acceptable crown frameworks.Finally, an evaluation of the non-cytotoxicity of the parts formed using this new process was conducted to consider potential clinical use.