Comment une grille en titane est-elle fabriquée en impression 3D ?
Une grille en titane sur mesure est fabriquée en un seul exemplaire, pour un seul patient et un seul défaut osseux. Entre l’image du scanner et la pièce stérile posée au bloc opératoire, il y a une chaîne numérique et un procédé industriel précis. Cet article décrit chaque maillon, ses tolérances et ses limites, puis ce que cette fabrication change, et ne change pas, pour le patient.
En bref
- La grille est conçue sur ordinateur à partir des images du cone beam (fichiers DICOM), puis transformée en fichier 3D (STL) pour la fabrication.
- Elle est le plus souvent fabriquée par fusion laser sur lit de poudre de titane (SLM ou DMLS), couche par couche.
- Le matériau est du titane médical, souvent l’alliage Ti-6Al-4V, parfois du titane non allié.
- Après impression : retrait des supports, traitements thermiques et de surface, contrôle dimensionnel, nettoyage puis stérilisation.
- Le dépôt de métal par laser (DED), visible dans certaines vidéos industrielles, est un procédé différent qui ne sert pas à fabriquer ces grilles.
De l’image à la pièce : la chaîne numérique
Tout commence par un cone beam, le scanner dentaire en trois dimensions. Il produit des images au format DICOM, le standard de l’imagerie médicale. Ces images sont des coupes en niveaux de gris : elles ne contiennent pas encore d’« objet » que l’on peut fabriquer.
Une revue de 23 études décrit les étapes suivantes [1] :
- Segmentation : le logiciel isole l’os des autres tissus et en fait un modèle 3D.
- Conversion en STL : ce modèle est exporté dans un format de surface utilisé par toutes les machines d’impression.
- Conception (CAO) : le volume d’os à reconstruire est dessiné autour des futurs implants, puis la grille est modelée sur ce volume : épaisseur, perforations, emplacement des vis.
- Fabrication, contrôle qualité et stérilisation, le plus souvent chez un fabricant spécialisé.
La qualité de la grille dépend d’abord de celle de l’image. Une revue de recommandations rappelle que la précision des mesures sur cone beam varie fortement d’un appareil à l’autre et que les artefacts métalliques (couronnes, anciens implants) et les mouvements du patient peuvent la dégrader [2]. Une zone de crête mal visible sur l’image sera mal reproduite par la grille.
La logique de planification, qui part de la position des futures couronnes, est détaillée dans l’article Pourquoi planifier en 3D avant une greffe osseuse et un implant ?
La fusion laser sur lit de poudre
La norme internationale de vocabulaire de la fabrication additive (ISO/ASTM 52900) classe les procédés en sept familles. Celle qui sert aux grilles est la fusion sur lit de poudre : une énergie thermique fond sélectivement certaines zones d’un lit de poudre [3].
Concrètement, la machine étale une couche très fine de poudre de titane, de l’ordre de quelques dizaines de micromètres. Un laser balaie la surface et fond la poudre seulement là où la grille doit exister. Le plateau descend d’une épaisseur de couche, une nouvelle couche de poudre est étalée, et ainsi de suite. La fusion se déroule sous gaz inerte (argon), car le titane chaud réagit avec l’oxygène de l’air.
Les sigles SLM (selective laser melting) et DMLS (direct metal laser sintering) désignent des variantes ou appellations commerciales de cette même famille. Dans la revue citée plus haut, 7 études utilisaient le SLM et 9 le DMLS pour les grilles en titane [1].
Pourquoi ce procédé ? Il permet de produire des formes courbes et ajourées, fines, impossibles à obtenir par pliage d’une plaque, et une pièce différente pour chaque patient sans outillage spécifique.
Et l’usinage ?
L’usinage enlève de la matière à un bloc avec des fraises, comme un sculpteur. Pour les grilles en titane, il intervient surtout en finition : reprise de surfaces, perçages, corrections dimensionnelles [4]. L’usinage cinq axes est aussi utilisé pour fabriquer d’autres supports sur mesure, en PEEK (un polymère) ou en os, à partir de blocs préformés [1].
Le matériau : quel titane ?
Le titane est le métal de référence des implants dentaires et des plaques de chirurgie osseuse depuis des décennies. Au contact de l’air ou des tissus, sa surface se recouvre spontanément d’une fine couche d’oxyde stable, qui le rend très peu réactif dans l’organisme : c’est ce que l’on appelle sa biocompatibilité. Il est aussi léger, rigide pour son poids et peut être produit en feuilles très fines, trois qualités utiles pour une grille qui doit maintenir un volume sans gêner la gencive qui la recouvre.
Deux familles sont utilisées. Le Ti-6Al-4V (titane allié à 6 % d’aluminium et 4 % de vanadium, dit « grade 5 ») est l’alliage de référence de l’impression 3D métallique. Il existe une norme spécifique, ASTM F3001, pour sa version à faible teneur en éléments interstitiels (ELI) fabriquée par fusion sur lit de poudre ; elle couvre la poudre, les paramètres, la composition, les propriétés mécaniques, les traitements thermiques et le contrôle dimensionnel [5].
Le titane non allié (grades 2 ou 4) est aussi employé. Dans la revue de 23 études, on trouve du grade IV, du Ti-6Al-4V et du grade V [1] ; une série japonaise de 14 cas utilisait du titane de grade 2 en feuille de 0,3 mm [6]. L’épaisseur des grilles varie selon les études, de 0,1 à 2 mm, autour de 0,5 mm en moyenne ; les deux études qui précisent la taille des perforations indiquent environ 1 mm [1].
Après l’impression : les post-traitements
Une pièce qui sort de la machine n’est pas utilisable telle quelle. Les étapes habituelles sont les suivantes :
- Retrait de la poudre non fondue et découpe des supports qui ont tenu la pièce pendant l’impression.
- Traitement thermique pour relâcher les contraintes internes dues aux cycles rapides de fusion et de refroidissement ; la compression isostatique à chaud (HIP) peut réduire la porosité résiduelle [4, 5].
- Traitement de surface : la fusion laisse des grains de poudre partiellement fondus en surface, éliminés par polissage, sablage ou attaque chimique ou électrochimique [1, 4].
- Contrôle dimensionnel, nettoyage et conditionnement.
Stérilisation
La grille est soit livrée stérile par le fabricant, soit stérilisée au cabinet selon un protocole validé, par exemple à l’autoclave (vapeur sous pression). La revue de 23 études note que la méthode de stérilisation n’est pas précisée dans de nombreuses publications [1] ; la série japonaise décrit un autoclavage à 121 °C [6]. Au cabinet du Docteur Hazout, à Levallois-Perret, la stérilisation suit le circuit habituel des dispositifs médicaux, avec traçabilité.
Quelle précision ?
Il faut distinguer trois niveaux de précision. Celui de l’image d’abord, qui dépend du cone beam [2]. Celui de la fabrication ensuite : un fabricant indique des écarts dimensionnels de l’ordre de ± 0,1 mm pour des détails de taille comparable [7]. Celui de la pose enfin : sur modèles, l’écart moyen entre le contour prévu et le contour obtenu était d’environ 0,8 à 1 mm selon le dessin de la grille, une forme « auto-positionnante » réduisant l’écart [7]. Cette dernière étude est réalisée in vitro : elle ne remplace pas des mesures chez le patient.
Autrement dit, la machine est rarement le maillon faible. La qualité de l’image, la conception et la stabilité de la grille pendant la chirurgie comptent davantage.
À ne pas confondre : le dépôt de métal par laser (DED)
Dans le dépôt sous énergie dirigée (DED), la poudre ou un fil métallique est projeté dans le faisceau laser et fondu au moment où il est déposé [3]. C’est une autre famille de la norme ISO/ASTM 52900. Elle sert surtout à construire ou réparer de grandes pièces industrielles. Sa résolution ne convient pas à une coque de quelques dixièmes de millimètre comme une grille dentaire.
Et pour le patient ?
La fabrication additive ne change pas la biologie : c’est toujours le greffon qui devient de l’os. Ce qu’elle apporte, c’est une pièce adaptée avant l’opération, sans pliage au fauteuil, ce qui limite les bords tranchants et la durée de l’intervention [8].
Elle ne supprime pas non plus la complication connue de toutes les grilles en titane : l’exposition, lorsque la gencive s’ouvre et laisse apparaître le métal. Dans la littérature, elle concerne le plus souvent 20 à 30 % des cas, et une exposition précoce, dans les premières semaines, est associée à davantage de tissu fibreux et à moins d’os formé [8]. Les bords lisses et l’ajustement précis d’une grille imprimée réduisent les points de pression sur la gencive, mais la fermeture sans tension de la gencive et l’arrêt du tabac restent déterminants. Les résultats cliniques chiffrés, la prise en charge d’une exposition et les étapes du traitement sont présentés sur la page Grille en titane sur mesure.
Questions fréquentes
La grille imprimée est-elle aussi solide qu’une grille classique ?
Le titane fondu au laser, après traitements thermiques adaptés, atteint des propriétés mécaniques définies par des normes industrielles. La grille doit surtout être assez rigide pour maintenir le volume, et assez fine pour être recouverte par la gencive.
Ma grille est-elle fabriquée au cabinet ?
Non. La conception est validée par le chirurgien, mais la fabrication par fusion laser se fait chez un fabricant spécialisé, qui dispose des machines et des contrôles nécessaires.
Pourquoi certaines vidéos montrent-elles un bras robotisé qui dépose du métal ?
Il s’agit du dépôt de métal par laser (DED), un procédé industriel destiné à de grandes pièces. Les grilles dentaires sont fabriquées par fusion laser sur lit de poudre, un procédé plus fin.
La grille imprimée est-elle visible ou sensible une fois posée ?
Non, lorsque tout se passe comme prévu : elle est entièrement recouverte par la gencive et ne se sent pas. Si une partie du métal devient visible, il s’agit d’une exposition, la complication décrite plus haut.
Références
- Elrefaei SA, Parma-Benfenati L, Dabaja R, Nava P, Wang HL, Saleh MHA. Customized 3D-Printed Scaffolds for Alveolar Ridge Augmentation: A Scoping Review of Workflows, Technology, and Materials. Medicina (Kaunas). 2025;61(7):1269. DOI
- Jacobs R, Salmon B, Codari M, Hassan B, Bornstein MM. Cone beam computed tomography in implant dentistry: recommendations for clinical use. BMC Oral Health. 2018;18:88. DOI
- ISO/ASTM 52900:2021. Additive manufacturing — General principles — Fundamentals and vocabulary. Genève : ISO ; 2021. cdn.standards.iteh.ai
- Zhang H, Tang X, Guo W, et al. A short review of the post-processing of titanium alloys processed by selective laser melting. Int J Adv Manuf Technol. 2025;138(9):4121-4136. DOI
- ASTM F3001-14(2021). Standard Specification for Additive Manufacturing Titanium-6 Aluminum-4 Vanadium ELI (Extra Low Interstitial) with Powder Bed Fusion. West Conshohocken (PA) : ASTM International ; 2021. store.astm.org
- Takahashi A, Inoue K, Imagawa-Fujimura N, et al. Clinical Study of 14 Cases of Bone Augmentation with Selective Laser Melting Titanium Mesh Plates. Materials (Basel). 2023;16(21):6842. DOI
- Zhang J, Chen Y, Tao X, Zhang K, Xu C, Yu D. In vitro evaluation of a self-positioning individualized titanium mesh for improved accuracy in guided bone regeneration. Front Bioeng Biotechnol. 2026;14:1718616. DOI
- Xie Y, Li S, Zhang T, Wang C, Cai X. Titanium mesh for bone augmentation in oral implantology: current application and progress. Int J Oral Sci. 2020;12:37. DOI
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