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Comment choisir une imprimante 3D dentaire?

La fabrication additive s’impose de plus en plus dans le domaine de l’odontologie numérique, car elle permet d’obtenir des produits dentaires de grande qualité et d’améliorer les soins aux patients, tout en permettant de faibles coûts à l’unité et des processus de production plus simples et optimisés
Le marché de l’impression 3D s’est développé rapidement, et est aujourd’hui à la portée d’un grand nombre de professionnels. Mais en quoi ces techniques d’impression sont-elles pertinentes dans le domaine des soins dentaire ? Comment comparer la qualité, la précision, le volume de production et la valeur de différentes imprimantes 3D ? Pourquoi certaines d’entre elles coûtent moins de 5 000 $ et d’autres 80 000 $ ou plus ?
Dans ce guide, nous examinons les différentes techniques d’impression 3D appliquées au domaine des soins dentaires et toutes les caractéristiques qu’il faut évaluer avant d’investir dans une imprimante 3D.
1. Techniques d’impression 3D dans le domaine des soins dentaires
2. Comment évaluer les solutions d’impression 3D
3. Débuter dans l’impression 3D appliquée au domaine des soins dentaires

Vous débutez en odontologie numérique ? Cet article vous explique la différence entre les processus analogiques et numériques et les retombées l’intégration de l’impression 3D sur votre activité.

Techniques d’impression 3D dans le domaine des soins dentaires

Les trois techniques d’impression 3D les plus courantes en odontologie sont la stéréolithographie (SLA), le traitement numérique de la lumière (DLP) et l’impression par jet de matière. Chacune de ces techniques est capables de fournir la précision et les tolérances requises pour des applications dentaires, mais la qualité diffère d’un appareil et d’un système à l’autre. Prenez votre temps pour bien comprendre chacune de ces techniques prenez bien en considérations les facteurs suivants: facilité d’utilisation, fiabilité, qualité des pièces fabriquées, coût à l’utilisation, prix d’achat.

Stéréolithographie (SLA)

En stéréolithographie, un bac de résine liquide est exposée sélectivement à un rayon laser qui balaye la zone d’impression et solidifie à la résine à des endroits donnés. Ce procédé est très précis et est celui des trois qui donne le meilleur fini de surface. Les imprimantes 3D SLA disposent d’un volume de fabrication important et peuvent fonctionner avec une large gamme de résines dans de nombreuses applications. Pour passer d’une résine à l’autre, il suffit simplement de changer le bac à résine et la cartouche. Les imprimantes SLA occupent peu de place, sont faciles à mettre en œuvre et peu coûteuses. Elles conviennent tant aux labos de prothèses qu’aux cabinets dentaires.

Les imprimantes 3D disposent d’un volume de fabrication important et peuvent fonctionner avec une large gamme de résines. De gauche à droite et de haut en bas : modèles de couronnes et de bridges, guides chirurgicaux, gouttières et appareils orthodontiques.
Les imprimantes SLA offrent un grand volume de fabrication et une large gamme de résines. De gauche à droite et de haut en bas : modèles de couronnes et de bridges, guides chirurgicaux, gouttières et modèles orthodontiques.

Traitement numérique de la lumière (DLP)

La technique d’impression DLP fonctionne sur le même principe chimique que la stéréolithographie, mais elle utilise un projecteur numérique comme source de lumière pour solidifier la résine au lieu d’un laser. Les imprimantes DLP occupent peu de place, sont faciles à mettre en œuvre et disposent d’une large gamme de résines, mais elles sont nettement plus coûteuses que les imprimantes SLA. Les pièces fabriquées par DLP ont tendance à présenter les marques des lignes de voxels (couches formées de briques rectangulaires provenant de l’écran numérique) et leur fini de surface est généralement de moins bonne qualité.

Impression par jet de matière

Cette technique, appelée aussi modélisation PolyJet et MultiJet, utilise des imprimantes qui fonctionnent comme les imprimantes à jet d’encre, mais au lieu de projeter des gouttelettes d’encre sur du papier, elles envoient un jet de résine sur un plateau de fabrication, qui est immédiatement polymérisée par la lumière. Ces techniques par jet de matière ont été largement utilisées dans le secteur dentaire les années passées, mais leur coût élevé et la taille importante des appareils ont limité leur expansion. Elles requièrent de nombreux traitements après impression et le fini de surface des pièces est généralement de moins bonne qualité que celles produites par SLA ou DLP. Les machines d’impression par jet de matière ont une grande productivité, mais elles sont limitées dans leur utilisation à certaines applications, en raison du coût des résines propres au fabricant.

Comparaison des techniques d’impression 3D

Stéréolithographie (SLA) Traitement numérique de la lumière (DLP) Jet de matière (MJP, PolyJet)
Précision ★★★★★ ★★★★★ ★★★★★
Fini de surface ★★★★★ ★★★★☆ ★★★☆☆
Vitesse ★★★★½ ★★★★★ ★★★★★
Volume de production ★★★★★ ★★★★★ ★★★★★
Résines ★★★★★ ★★★★★ ★★★★☆
Avantages Rentabilité
Haute précision
Large gamme de résines
Utilisable sur un bureau
Simplicité d’utilisation
Haute précision
Large gamme de résines
Utilisable sur un bureau
Simplicité d’utilisation
Haute précision
Volume de production important
Inconvénients Vitesse (une seule pièce à la fois) Équipement coûteux
Faible volume de fabrication
Équipement coûteux
Résines coûteuses
Peu de choix de résines
Espace occupé important
Maintenance coûteuse
Prix À partir de 3 500 $ À partir de 12 000$ À partir de 35 000$

Pour approfondir votre connaissance des techniques d’impression 3D et des processus numériques dans le domaine des soins dentaires, nous vous recommandons de regarder ce webinaire sur l’odontologie numérique réalisé par Michael Scherer DMD, MS, APC.

Comment évaluer les différentes solutions d’impression 3D

Précision et exactitude

Le plus important pour un dentiste ou un prothésiste dentaire est de pouvoir garantir un haut niveau de qualité des pièces finies. Pour éviter d’acheter un appareil de qualité insuffisante, il vous faut :
- être sceptique ne croyez pas les fabricants sur parole
- juger de la précision de l’appareil sur des comparatifs de modèles imprimés et non sur ses caractéristiques techniques annoncées
- demander des échantillons et juger par vous-même de leur précision et exactitude
Les fabricants peuvent chercher à embrouiller leurs clients potentiels avec des propos ou des caractéristiques qui les induisent en erreur. Le plus souvent, ils présentent l’épaisseur de couche, la taille du spot laser ou la taille des pixels comme preuve d’exactitude, même si ces caractéristiques n’ont pas vraiment d’impact direct sur l’exactitude des pièces finies. La plupart des fabricants fournissent un seul chiffre pour spécifier la précision (50 microns ou 75 microns par exemple). Ce sont typiquement des techniques marketing, car ce chiffre représente simplement la limite de résolution de l’imprimante.
Fondamentalement, la précision d’une imprimante dépend de la qualité de la calibration de l’ensemble du système. Un système ne peut donc être jugé que sur la qualité des pièces produites. Un scanneur optique de bureau permet de comparer les formes organiques des prothèses dentaires imprimées avec le fichier STL envoyé à l’imprimante. Les scans de modèles imprimés sont évalués en termes de pourcentage de points à une certaine distance du point nominal du fichier STL (on dira par exemple que 80% des points se trouvent à ±50 microns).

Évaluation de l’exactitude d’une gouttière imprimées en 3D (à gauche) et d’un guide chirurgical (à droite). Les imprimantes 3D pour applications dentaires peuvent produire des produits et des prothèses reproductibles, permettant un enchâssement de haute qualité.
Évaluation de l’exactitude d’une gouttière (à gauche) et d’un guide chirurgical (à droite), imprimés en 3D. Les imprimantes 3D pour applications dentaires peuvent produire des produits et des appareils reproductibles et permettant un enchâssement de haute qualité.

Veillez à toujours demander des études de l’exactitude réalisées à partir de données de scans de pièces imprimées réelles. Mieux encore, demandez une pièce échantillon gratuite ou un échantillon d’une de vos propres pièces, que vous pourrez mesurer vous-même par rapport aux caractéristiques de conception originales. Vous pourrez alors juger de sa qualité à l’aide du logiciel gratuit de comparaison.

Pour en savoir plus sur la précision et l’exactitude, nous vous recommandons de consulter le livre blanc sur la production de modèles dentaires numériques par impression 3D haute précision, ainsi qu’une étude indépendante (en anglais) qui compare la précision de trois imprimantes 3D parmi les plus utilisées.

Facilité d’utilisation et fiabilité

La facilité d'utilisation et la fiabilité d’une imprimante 3D en production sont également des aspects importants à prendre en compte. En effet, votre équipe va devoir apprendre à s’en servir et à l’entretenir quotidiennement. Vous aurez un bon aperçu de cet apprentissage en visionnant les vidéos en ligne, en participant à un salon, en contactant le service commercial, ou encore en demandant à des collègues de partager leur expérience.
Pensez bien également aux conditions d’installation de l’équipement. Certaines des imprimantes les plus récentes sont conçues pour que leur démarrage soit intuitif dès qu’elles sont déballées. Mais d’autres sont plus compliquées et requièrent l’aide d’un technicien.
Réfléchissez bien également à l’entretien et aux opérations nécessaires une fois l’imprimante mise en route et pendant son fonctionnement. La distribution automatique de résine, disponible sur certaines imprimantes SLA et à jet de matière, peut faire une grosse différence au niveau de la propreté et de l’entretien de l’environnement de production. Elle permet aussi de changer rapidement la résine.
Les premières imprimantes 3D avaient la mauvaise réputation de ne fonctionner que la moitié de leur durée de vie et de tomber souvent en panne lorsqu’elles étaient en service. Heureusement, la dernière génération a surmonté ces problèmes. Les utilisateurs de l’imprimante 3D Form 2 rapportent un taux de succès de 95% sur des millions d’impressions réalisées sur des dizaines de milliers d’appareils. Il vous faut bien examiner les informations sur la fiabilité et vous assurer que le fabricant propose une garantie et des services adaptés, si ceux-ci sont nécessaires.

Coûts et retour sur investissement

Choisir une nouvelle technique d’impression doit être pertinente pour votre activité. Rappelez-vous de bien prendre en compte :
- les coûts initiaux, qui couvrent non seulement le coût de l’appareil mais aussi ceux de la formation et de l‘installation des appareils lorsqu’ils sont de grande taille et, éventuellement, ceux des logiciels.
- les coûts de fonctionnement, évalués par les coûts par pièce produite.
- les coûts d’entretien et de maintenance, qui peuvent parfois provenir de contrats d’entretien obligatoires et s’élever annuellement à 20% des coûts initiaux de l‘appareil.
Tous ces facteurs ont un impact direct sur la durée de retour sur investissement de l’achat de l’appareil d’impression 3D. La bonne nouvelle est qu’il existe maintenant des appareils de taille et de coût plus faible, offrant une qualité de production élevée, assurant aux dentistes et aux prothésistes dentaires un retour sur investissement de l’ordre de quelques mois.

Résines et applications

Les imprimantes 3D professionnelles comptent parmi les plus polyvalents des appareils utilisés actuellement par les prothésistes dentaires et les dentistes. Cette polyvalence repose essentiellement sur les matériaux destinés à cet usage.
Le choix des résines dépend du modèle d’imprimante. Certaines imprimantes 3D de base ne peuvent fabriquer que des modèles orthodontiques. D’autres plus sophistiquées peuvent produire des modèles de couronnes et de bridges, des guides chirurgicaux, des prothèses par pressage ou par procédé à la cire perdue, et d’autres produits dentaires biocompatibles et durables comme des gouttières, des attaches ou des appareils orthodontiques.

Certaines imprimantes ne fonctionnent qu’avec des résines d’une certaine marque, ce qui réduit votre choix à l’offre de son fabricant. D’autres sont en système ouvert, ce qui signifie qu’elles fonctionnent également avec des résines d’autres fabricants. Dans ce dernier cas, il est important de bien s’assurer que les produits imprimés avec des résines tierces seront d’une qualité et d’une précision acceptables cliniquement.

Modèles de couronnes et de bridges imprimés en 3D sur une [Form 2, imprimante SLA de bureau Formlabs](/3d-printers/form-2/).
Modèles de couronnes et de bridges imprimés en 3D sur une imprimante de bureau SLA Form 2 de Formlabs.

Les fabricants lancent de nouvelles résines régulièrement. Il est fort probable que l’imprimante que vous avez achetée aujourd’hui soit capable de fabriquer plus de produits dentaires dans un futur proche.

Volume de production et évolutivité

La transition vers l’odontologie numérique doit être progressive. Elle commence par une application puis s’étend pas à pas à d’autres, en intégrant de nouveaux processus de travail.
Le nombre de produits qu’une imprimante 3D peut fabriquer dépend grandement du modèle et de l’application en question. Par exemple, le projecteur d’une imprimante DLP expose à la lumière toutes les couches de résine ensemble, alors que dans le cas d’une imprimante SLA, le laser doit dessiner chaque pièce. L’imprimante DLP est donc plus rapide pour fabriquer de grandes pièces, très denses. Cependant, la résolution du projecteur limite le volume de fabrication, ce qui fait que la productivité globale est similaire. Renseignez-vous auprès du fabricant pour obtenir des données spécifiques sur de nombreuses applications et scénarios de fabrication.

Volume de production et coût des produits dentaires fabriqués sur une imprimante de bureau SLA de Formlabs

Impression sur la Form 2 Quadrants avec dies Arcade complète avec dies Gouttières et attaches orthodontiques Guides chirurgicaux pour arcade complète Guides chirurgicaux pour quart d’arcade
Pièces par impression 16 quadrants et dies 4 arcades et dies 7 gouttières 12 guides 18 guides
Durée 2 quadrants / 3 heures
16 quadrants / 8,5 heures
2 arcades / 5,5 heures
4 arcades / 8 heures
1 gouttière / 50 minutes
7 gouttières / 2 heures
1 guide / 1,5 heures
8 guides / 7 heures
1 guide / 1,5 heures
18 guides / 4,5 heures
Coût par pièce 1€ / quadrant 1,8€ à 3,4€ / arcade 2,7€ à 4,5€ / gouttière 2,8€ à 3,6€ / guide 1,3€ à 2,2€ / guide

La production avec des cellules d’impression multi-appareils ont souvent des coûts initiaux moindres que les appareils de plus grande taille. En achetant un seul appareil au début, il est possible de tester les méthodes de production avant de faire évoluer ensuite la production à la demande. Cela donne la possibilité de payer uniquement pour la production nécessaire, plutôt que de faire des investissements de long terme, dans un marché en évolution rapide.

Les cellules d’impression 3D multi-appareils permettent la production pour différentes applications en parallèle, ce qui répartit les besoins et réduit le risque grâce à la redondance.
Les cellules d’impression 3D multi-appareils permettent la production pour différentes applications en parallèle, ce qui répartit les besoins et réduit le risque grâce à la redondance.

Les cellules d’impression réduisent le risque grâce à la redondance. Si un appareil a besoin de maintenance, la production est dirigée sur les autres appareils de la cellule.

Débuter dans l’impression 3D appliquée au domaine des soins dentaires

Il y a eu beaucoup de progrès depuis l’apparition des premières imprimantes dans le domaine dentaire. Alors qu’il y a quelques années, les imprimantes 3D ne pouvaient être achetées que par les plus grands laboratoires de prothèse dentaire, on les trouve maintenant couramment dans les cabinets de dentistes et chez les prothésistes.
Il existe différentes solutions qui peuvent convenir plus ou moins à l'activité que vous avez. Il vous faut bien prendre en compte les facteurs présentés ci-dessus et vos besoins propres pour faire votre choix. L’odontologie numérique se développe rapidement et les nouvelles solutions sont capables de fabriquer des produits présentant une qualité et une précision similaires, voire meilleures, que les imprimantes 3D de grande taille. Assurez-vous d’avoir bien fait votre recherche, faites votre évaluation à partir de pièces réelles, et évitez d’avoir à payer le prix fort.

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