Yannick Yasothan soutiendra sa thèse réalisée au Laboratoire de Mécanique Paris-Saclay le 23 juin 2023 à 12h30 à CentraleSupélec et par visioconférence.
Titre : Modélisation et optimisation mécanique des restaurations dentaires. Développements numériques et expérimentaux.
Encadrement : Elsa Vennat, Nicolas Schmitt, Jan Neggers.
Résumé : La Restauration Dentaire Indirecte (RDI) est un traitement proposé en odontologie conservatrice qui consiste à éliminer la partie abîmée de la dent, puis à combler l’espace vacant en collant une prothèse. Ces dernières années, la Conception et Fabrication Assistées par Ordinateur (CFAO) dentaire a connu un véritable essor pour la réalisation des prothèses. Cependant, dans les logiciels disponibles sur le marché, l’optimisation de la prothèse ne s’appuie que sur des considérations géométriques. Aucune analyse basée sur des critères mécaniques n’est intégrée dans la chaîne CFAO alors que les sollicitations mécaniques constituent l’une des principales causes d’échecs cliniques.
Des travaux antérieurs ont montré l’intérêt de combler ce manque via des simulations du comportement mécanique de l’assemblage prothétique patient spécifique par éléments finis. Ils ont révélé en particulier la nécessité d’améliorer la modélisation mécanique de la couche d’adhésif de l’assemblage dentaire. Cette couche peut s’endommager et causer des décollements de prothèses. Les travaux de recherche menés durant cette thèse ont pour but d’enrichir les connaissances sur cette couche critique et de proposer un modèle qui pourrait être intégré dans un nouveau maillon d’optimisation mécanique de la chaîne CFAO.
Dans un premier temps, la structure interne de couches d’adhésif d’assemblages modèles a été visualisée en 3D grâce à la microtomographie aux rayons X. A l’aide d’une méthode de segmentation adaptée pour analyser ces images 3D, les défauts présents dans la couche d’adhésif ont été détectés et quantifiés. Ils ont été classifiés en deux catégories : les défauts encapsulés présents dans la masse de la colle et les défauts aux interfaces. Leur taille, leur forme et leur localisation dans la couche d’adhésif ont été analysées.
Dans un deuxième temps, des essais Miniature Mixed Mode Bending (MMMB) ont été réalisés sur des éprouvettes pré-fissurées de taille millimétrique sollicitées en mode-mixte I/II pour caractériser le comportement de la couche d’adhésif. L’adhérence de l’interface faible d’une couche d’adhésif est estimée par la méthode des aires qui requiert la mesure de l’accroissement de longueur de fissure. Cette mesure est effectuée par une technique de corrélation d’images numériques. La dispersion observée dans l’estimation du taux de restitution d’énergie critique masque l’influence du ratio de mixité I/II. Au vu de ces résultats, une analyse en mode I du comportement des couches d’adhésif semble suffisante en première approximation pour décrire leur comportement mécanique. De plus, la dispersion observée est liée à la sensibilité de l’adhérence aux protocoles de collage et aux énergies dissipées « parasites » qui ne sont pas dissociées de l’énergie de rupture lors de l’estimation du taux de restitution d’énergie critique.
Dans un troisième temps, un modèle de zone cohésive (loi de traction-séparation bilinéaire définie par trois paramètres) de la couche d’adhésif a été identifié grâce à un essai MMMB en utilisant la technique de corrélation d’images numériques intégrée. La fiabilité de cette méthode est supérieure car elle permet de ne pas prendre en compte une partie de l’énergie « parasite » qui conduit à une surestimation du taux de restitution d’énergie critique. L’implémentation de cette loi dans les modélisations numériques évaluant les états de contraintes des RDIs permettra de prédire la propagation de fissure de la couche d’adhésif étudiée.
Finalement, grâce à ces études, une meilleure compréhension des couches d'adhésif dentaire a été obtenue, ce qui permettra à terme d'optimiser les protocoles de fabrication et d'augmenter la durabilité des RDIs.
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