Impression 3D céramique : alumine vs. zircone

Il y a plus d'un an déjà, nous avons franchi une nouvelle étape avec le projet innovant d'impression 3D en céramique chez CADdent, afin de continuer à convaincre par notre savoir-faire et notre expérience dans les technologies et les matériaux les plus récents.

La zircone en prothèse dentaire

Dans le monde dentaire, le dioxyde de zirconium, également appelé " zircone " dans le langage courant, est un matériau céramique très apprécié. Il convainc avant tout par la combinaison d'une très bonne biocompatibilité et d'une excellente esthétique. De plus, la zircone s’usine facilement et de manière très fiable à partir d'un disque, ce qui permet de fabriquer des prothèses dentaires de manière reproductible et économique.

Avantages de la fabrication additive céramique

La fabrication soustractive implique toutefois, en raison du procédé, des restrictions au niveau de la liberté géométrique. Comme vous le savez déjà pour le traitement des métaux par le procédé de LaserMelting, la fabrication additive de céramique permet également de réaliser des géométries extrêmement complexes et nettement plus filigranes que le processus d'usinage soustractif. Cela élargit de manière exorbitante le spectre d'application des matériaux céramiques, même en dehors du monde de la prothèse dentaire.

Différentes géométries fabriquées par impression 3D avec de la céramique
 

La zircone imprimée en 3D en prothèse dentaire

D'un point de vue chimique, la zircone utilisée dans l'impression 3D céramique est presque identique au matériau d'usinage FAB Zirconia OP (anciennement CADtools Opaque) connu dans la technique dentaire. L'utilisation de la zircone imprimable en technique dentaire est toutefois empêchée par la réglementation, car ce matériau ne dispose pas d'une autorisation de mise sur le marché pour le secteur dentaire.

Impression 3D céramique : des matériaux céramiques aux multiples applications

Mis à part la zircone, surtout connue dans le domaine de la prothèse dentaire, il est possible chez CADdent de fabriquer des pièces à partir de quelques autres matériaux céramiques. La céramique la plus fréquemment utilisée sur le marché du prototypage rapide est l'oxyde d'aluminium. Nous utilisons également des combinaisons des deux matériaux précédemment cités, à savoir "ZTA" (Zirconia toughened Alumina) et "ATZ" (Alumina toughened Zirconia). Ces céramiques dites à oxydes mixtes présentent l'avantage que le composant de matériau ajouté à chaque fois compense en partie les inconvénients du composant principal. Les avantages du matériau principal sont conservés en grande partie.

Quelle est la différence entre l'oxyde d'aluminium et le dioxyde de zirconium ?

En principe, les deux céramiques possèdent une très grande solidité et une très bonne résistance aux produits chimiques, à la corrosion et à la température. Elles sont également électriquement isolantes et biocompatibles, ce qui permet aux deux matériaux de fonctionner de manière identique dans de nombreux domaines d'application. D'un point de vue optique, il est également difficile de distinguer les deux matériaux en raison de leur couleur et de leur très bonne qualité de surface. La zircone est juste un peu plus blanche que l'oxyde d'aluminium, qui a plutôt une très légère teinte jaune. Pour le reste, la zircone présente une résistance à la rupture plus élevée et une conductivité thermique moindre que l'oxyde d'aluminium. En revanche, l'oxyde d'aluminium possède une dureté plus élevée et, en raison de sa densité plus faible, un poids nettement inférieur à celui de la zircone. De manière générale, l'oxyde d'aluminium est plus facile à travailler dans le processus d'impression 3D céramique, ce qui permet de réaliser des parois extrêmement fines de 0,15 mm d'épaisseur ou des trous de 0,15 mm de diamètre. Par ailleurs, l'oxyde d'aluminium est également moins cher à l'achat et donc au prix final que la zircone.

Impression 3D céramique pour la fabrication de substituts osseux

Nous testons également régulièrement des matériaux céramiques qui viennent d'arriver sur le marché de l'impression 3D ou qui sont même encore en cours de développement. Il s'agit par exemple du disilicate de lithium, également connu dans le secteur dentaire, ou de l'hydroxyapatite, un matériau de substitution osseuse qui, en tant que minéral naturel, constitue le principal composant de l'os. En raison de son excellente biocompatibilité et de son ostéoconductivité, l'hydroxyapatite convient parfaitement à la fabrication d'un implant biorésorbable spécifique au patient. Grâce à sa structure généralement poreuse, les cellules osseuses en régénération peuvent se reproduire pièce par pièce et résorber progressivement le matériau introduit. Il n'est donc pas nécessaire de retirer l'implant.

Structure de substitution osseuse imprimée en 3D à base d'hydroxyapatite
 

L'impression 3D céramique dans la recherche et le développement

Parallèlement aux nouveaux matériaux, nous expérimentons chez CADdent la coloration de pièces imprimées en 3D par infiltration d'additifs spéciaux. Par exemple, des pièces imprimées en oxyde d'aluminium ont pu être colorées dans différentes versions. De plus, l'impression 3D avec de la céramique fait partie d'un projet de recherche plus vaste dont nous pourrons présenter les premiers résultats prochainement.

Oxyde d'aluminium non coloré (à gauche) vs. coloré en rouge (à droite)

Cela nous permet non seulement d'élargir nos compétences, mais aussi de devenir de véritables pionniers dans le domaine de l'impression 3D céramique. Nous sommes ainsi en mesure d'offrir à nos clients la meilleure qualité et le meilleur service possible. Vous avez déjà une idée concrète en tête ou vous vous intéressez à l'impression 3D céramique en général ? N'hésitez pas à nous contacter.