ISO 18675:2022
(Main)Dentistry — Machinable ceramic blanks
Dentistry — Machinable ceramic blanks
This document specifies test methods for machinable ceramic blanks used for the fabrication of dental fixed restorations. This document also specifies the contents of the test report.
Médecine bucco-dentaire — Ébauches en céramique usinables
Le présent document spécifie les méthodes d’essai relatives aux ébauches en céramique usinables utilisées pour la fabrication de restaurations dentaires fixes. Le présent document spécifie également le contenu du rapport d’essai.
General Information
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Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 18675
First edition
2022-05
Dentistry — Machinable ceramic
blanks
Médecine bucco-dentaire — Ébauches en céramique usinables
Reference number
ISO 18675:2022(E)
© ISO 2022
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ISO 18675:2022(E)
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Published in Switzerland
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ISO 18675:2022(E)
Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
3.1 Materials . 1
3.2 Properties . 2
3.3 Types of blanks . 2
3.4 Test piece . 2
4 Homogeneity of partially sintered zirconia blanks. 3
4.1 Classification . 3
4.2 Determination of the shrinkage factor, d . 3
4.2.1 Blanks characterized by one shrinkage factor for all three dimensions in
space . 3
4.2.2 Blanks characterized by two or three shrinkage factors . 5
4.3 Recommendations . 6
4.4 Test report . 6
5 Warpage . 7
5.1 Test method . 7
5.1.1 Large zirconia blanks . 7
5.1.2 Medium- and small-size zirconia blanks . 8
5.2 Recommendations . 8
5.3 Test report . 9
6 Dimensional stability post machining crystallization of glass ceramics .9
6.1 General . 9
6.2 Test method . 9
6.2.1 Sample preparation . 9
6.2.2 Characterization before heat treatment . 10
6.2.3 Heat treatment . 11
6.2.4 Characterization after heat treatment . 11
6.3 Test report .12
7 Machining damage .13
7.1 General .13
7.2 Test methods . 13
7.3 Test report .13
8 Machinability using the merlon fracture test .14
8.1 General . 14
8.2 Test method . 15
8.2.1 Dimensions of test geometries . 15
8.2.2 Machining . 16
8.2.3 Characterization of milled specimen . 16
8.3 Recommendations . 17
8.4 Test report . 17
Bibliography .19
iii
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ISO 18675:2022(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www.iso.org/patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and
expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to
the World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT), see
www.iso.org/iso/foreword.html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 106, Dentistry, Subcommittee SC 9, Dental
CAD/CAM systems, in collaboration with the European Committee for Standardization (CEN) Technical
Committee CEN/TC 55, Dentistry, in accordance with the Agreement on technical cooperation between
ISO and CEN (Vienna Agreement).
Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A
complete listing of these bodies can be found at www.iso.org/members.html.
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ISO 18675:2022(E)
Introduction
A variety of ceramic blank materials are being used in machining systems for fabrication of various
restorations. Although all these materials can have different chemical and microstructural makeup,
there are some unique and common concerns for machining and performance of these materials.
Machining damage, minimum machined thickness, and machining tolerances all are common concerns
for these materials.
The overwhelming use of zirconia and alumina is in the form of green or partially sintered blanks with
shrinkage values of 20 % to 35 % by volume when sintered to full density. In order for the restoration
to be fabricated with proper accuracy, the blank density should be carefully measured and conveyed
to the computer controlled milling unit. This allows for proper oversizing and shrinkage to provide
an accurate fit. Furthermore, the blank should be homogeneous throughout the body, otherwise
differential shrinkage occurs resulting in significant warping and departure from linearity.
With respect to glass ceramics, a subset requires crystallization post-machining during which distortion
can occur placing the machined part out of the tolerance specified for the restoration. Also, another
subset is machined in the crystallized state that can cause significant machining damage affecting the
properties of the material.
The machining process can cause surface and subsurface damage that can decrease the flexural
strength of the material. Furthermore, damage can limit the minimum thickness of the material that
can be achieved with the machining process and affect the accuracy of the final part with respect to the
original designed dimensions.
This document provides guidance for evaluating the effects of machining on ceramic materials, the
dimensional changes occurring after crystallization and after sintering, and assessing machining
damage.
Specific qualitative and quantitative recommendations for freedom from biological hazard are not
included in this document, however when assessing possible biological or toxicological hazards,
reference should be made to ISO 10993-1 and ISO 7405. Basic material properties are not included in
this document, however when assessing material properties, reference should be made to ISO 6872.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 18675:2022(E)
Dentistry — Machinable ceramic blanks
1 Scope
This document specifies test methods for machinable ceramic blanks used for the fabrication of dental
fixed restorations. This document also specifies the contents of the test report.
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content
constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For
undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 1942, Dentistry — Vocabulary
ISO 6872, Dentistry — Ceramic materials
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 1942, ISO 6872 and the
following apply.
ISO and IEC maintain terminology databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: available at https:// www .electropedia .org/
3.1 Materials
3.1.1
feldspathic ceramic
inorganic, non-metallic material which is predominantly a glassy material that consists of aluminum
silicates with either potassium, sodium or calcium
3.1.2
polymer infiltrated ceramic
dental ceramic which is an interconnected network of a ceramic and polymer formed by infiltration of a
porous ceramic network with a monomer
3.1.3
zirconia
ZrO
2
oxidized form of the metal zirconium (Zr), exhibiting three well-defined crystal structures (polymorphs
or phases) that can be monoclinic, tetragonal or cubic
3.1.4
glass ceramic
material manufactured by melting a glass, cooling it to the amorphous state, forming nuclei by controlled
heat treatment and then growing the nuclei into the crystalline phase(s) by a second controlled heat
treatment
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ISO 18675:2022(E)
3.2 Properties
3.2.1
homogeneity
degree to which the density and properties are uniform throughout the entirety of the dental blank
3.2.2
shrinkage factor
volumetric or linear change in dimension during sintering of a green blank (3.3.1) or a partially sintered
blank (3.3.2) as labelled with a bar code or stated in the packaging
3.2.3
warpage
degree to which sections of the fully dense blank (3.3.3) or partially sintered blank (3.3.2) has a uniform
flat surface after final sintering to full density or post machining processing
3.2.4
machining damage
effect on surface and sub surface structure occurring during machining the blank to form the final part
or device
3.2.5
crystallization distortion
change in dimension of the machined part due to crystallization from a glass or a partially crystallized
glass ceramic to a fully crystallized glass ceramic
3.2.6
minimum machined thickness
minimum thickness that an intact part can be machined from a given blank of material
3.2.7
machinable ceramic blank
piece of material subjected to subtractive methods to remove material from the piece leaving the final
desired part
3.3 Types of blanks
3.3.1
green blank
blank in which powder has been pressed or cast to form the structure
3.3.2
partially sintered blank
blank which has been subjected to heating to cause partial sintering of the blank resulting in a blank
with improved mechanical properties but that is still porous and not fully dense
3.3.3
fully dense blank
blank which has been subjected to heating to cause full sintering of a ceramic powder to achieve full
density such as feldspathic, leucite and glass ceramic materials
3.4 Test piece
3.4.1
merlon
free standing wall of the test piece after the milling
2
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ISO 18675:2022(E)
4 Homogeneity of partially sintered zirconia blanks
4.1 Classification
For the purposes of this document, machinable ceramic blanks shall be classified into the following
types:
— type 1: green blank (3.3.1);
— type 2: partially sintered blank (3.3.2);
— type 3: fully dense blank (3.3.3).
4.2 Determination of the shrinkage factor, d
4.2.1 Blanks characterized by one shrinkage factor for all three dimensions in space
4.2.1.1 Bar-size test specimen — Large zirconia blanks
Blanks of this type are discs and blocks that can be used to fabricate a wide variety of crown- and
bridgework, mostly covering multiple units up to full arches (if indicated by the manufacturer for the
provided zirconia material).
Mill five bar-size specimens with the following dimensions, w , b and l , out of the original blank (type
1 1 1
2) using the same thickness (e.g. 18 mm):
— width for specimen 1, w = (7,5 ± 2,5) mm;
1
— thickness for specimen 1, b = (7,5 ± 2,5) mm;
1
— length for specimen 1, l = (60 ± 10) mm.
1
Width and thickness can vary within the given limits. However, it is advised to manufacture specimen
with a square cross section to further improve the reproducibility of the measured shrinkage factor.
NOTE The specimen is positioned evenly within the blank geometry (avoid milling in extreme edge locations)
and does not include the surface of the blank.
Determine the exact dimensions (at least ±0,005 mm) of the milled partially sintered zirconia specimens
in all three directions in space by using a calibrated micrometre screw gauge or another appropriate
device accurate to at least ±0,005 mm. Repeat each measurement three times and calculate the average
value for all three directions in space respectively.
Afterwards sinter all five specimens according to the manufacturer’s instruction for use (including
recommendations for correct sintering support of the specimen).
Determine the dimensions of the fully sintered zirconia specimens in all three directions, width, w ,
2
thickness, b , and length, l , in space (at least ±0,005 mm) by using the calibrated micrometre screw
2 2
gauge or another appropriate device accurate to at least ±0,005 mm to yield the following values: w b
2, 2
and l .
2
Finally, calculate the resulting shrinkage factors, d, for all three directions in space with an accuracy of
at least at least 0,001 mm by using the following formulae:
— shrinkage factor width, d = w /w ;
w 1 2
— shrinkage factor thickness, d = b /b ;
b 1 2
— shrinkage factor length, d = l /l .
l 1 2
3
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ISO 18675:2022(E)
Calculate the average shrinkage factor, d , for each bar-size specimen by using Formula (1) for specimen
av
1:
d = (d + d + d ) / 3 (1)
av1 w1 b1 l1
Calculate the final average shrinkage factor of the large zirconia blank by averaging the individual
results of all five test bars as given in Formula (2):
d = (d + d + d + d + d ) / 5 (2)
av av1 av2 av3 av4 av5
Compare d to the official value stated by the manufacturer for the given blank.
av
An example of a resulting shrinkage factor, d , is 1,229 5. Blanks of this type are blocks and can be used
av
to fabricate, for example, three-unit bridges (medium-size blanks) or single crowns (small-size blanks)
and are usually supplied in various (block-size) rectangular geometries.
Randomly choose five partially sintered zirconia blanks of the same lot of a given geometry, determine
the outer dimensions and sinter them to complete density.
Ensure that the provided energy of the sintering furnace which follows the originally supplied sintering
program by the manufacturer, ensures complete sintering and guarantees elimination of all porosities
within the examined blank. Details concerning the characterization of the used furnace shall be given
in the final report (see 4.4).
If it is uncertain that the large zirconia block can be sintered to full density in the available furnace then
fabricate smaller specimens (with the dimensions as defined in this subclause) and sinter those five
specimens (one specimen per zirconia blank, five blanks overall) to complete the density by using the
sintering program as provided by the manufacturer. Always apply appropriate sintering support of the
specimen according to the manufacturer’s recommendation.
If the characterized zirconia blank does not allow the fabrication of test specimen with the dimensions,
w , b and l , (because the outer dimensions of the blank are too small), the manufacturer may modify
1 1 1
the dimensions of the test specimen as follows:
— w = (7,5 ± 2,5) mm;
1
— b = (7,5 ± 2,5) mm;
1
— l ≥ 2 × w (or ≥ 2 × b , whichever is larger).
1 1 1
Width and thickness may vary within the given limits. However, it is advised to manufacture the
specimen with a square cross section to further improve the reproducibility of the measured shrinkage
factor.
The dimensions of these individual test specimens shall be reported (before and after sintering, see
4.4).
Finally, calculate the resulting five shrinkage factors with an accuracy of at least ±0,005 mm following
the routine and formulae and compare to the values stated by the manufacturer for those five individual
zirconia blanks.
4.2.1.2 Cubic test specimen
Mill five cubic specimens each with the dimension 10 mm × 10 mm × 10 mm out of the originally
partially sintered blank using a common thickness (e.g. 18 mm).
Determine the exact dimensions (at least ±0,005 mm) of the milled partially sintered zirconia specimens
in all three directions in space by using a calibrated micrometer screw gauge or another appropriate
device accurate to at least ±0,005 mm. Repeat each measurement three times and calculate the average
value for all three directions in space respectively.
4
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ISO 18675:2022(E)
Afterwards, sinter all five specimens to complete the density according to the sintering program
provided by the manufacturer in the official instruction for use (including recommendations for
correct sintering support of the specimen). If necessary, adjust the sintering program slightly to ensure
complete elimination of any residual porosity.
Determine the volume before sintering (v ) and after sintering (v ) for each individual cube.
BS AS
The shrinkage factor for each specimen (d ) is the volume before sintering determined as given in
V
Formula (3) (here, it is given for cube 1):
1/3
d = (v / v ) (3)
V1 BS1 AS1
where
d is the shrinkage factor for specimen 1;
V1
v is the volume before sintering for specimen 1;
BS1
v is the volume after sintering for specimen 1.
AS1
Calculate the resulting five individual shrinkage-factors of the cubes with an accuracy of at least
±0,005 mm.
Calculate the final average shrinkage factor of the large zirconia blank by averaging the individual
results of all five test cubes as given in Formula (4):
d = (d + d + d + d + d ) / 5 (4)
V V1 V2 V3 V4 V5
Compare d to the official value stated by the manufacturer for the given blank. An example of a
v
resulting shrinkage factor d is, for example, 1,229 5.
V
4.2.1.3 Medium and small-size zirconia blanks
Prepare specimens by sectioning five randomly selected blanks into cubes 10 mm × 10 mm × 10 mm.
Mark each cube for the x, y and z sides. Determine the exact dimensions (at least ±0,005 mm) of the
milled partially sintered zirconia specimens in all three directions in space by using a calibrated
micrometre screw gauge or another appropriate device accurate to at least ±0,005 mm. Repeat each
measurement three times and calculate the average value for all three directions in space respectively.
Afterwards, sinter all five specimens to complete density according to the sintering program provided
by the manufacturer in the official instruction for use (including recommendations for correct sintering
support of the specimen). If necessary, adjust the sintering program slightly to ensure complete
elimination of any residual porosity.
Determine the volume before sintering (v ) and after sintering (v ). The shrinkage factor (d ) is
BS AS V
determined as given in Formula (5) for each cube:
1/3
d = (v /v ) (5)
V BS AS
Calculate the resulting five shrinkage factors with an accuracy of at least ±0,005 mm and compare to
the values stated by the manufacturer for those five individual zirconia blanks.
4.2.2 Blanks characterized by two or three shrinkage factors
For discs, when shrinkage factors are indicated by the manufacturer for x, y, and z direction, the
shrinkage factor shall be measured in each direction (bar-size specimen) or 4.2.1.2 (cubic specimen). It
shall be ensured, that the x-y-z direction of the milled test specimen correctly reflects the x-y-z direction
defined by the manufacturer.
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ISO 18675:2022(E)
For each of the five specimens milled per large blank, the following individual shrinkage factors per
specimen, d , d and d , result [here, it is given for specimen 1, length determined before sintering
x1 y1 z1
(BS) and after sintering (AS)]:
— d shrinkage factor x direction specimen 1, x /x ;
x1 1BS 1AS
— d shrinkage factor y direction specimen 1, y /y ;
y1 1BS 1AS
— d shrinkage factor z direction specimen 1, z /z .
z1 1BS 1AS
Calculate the resulting average shrinkage factor in x, y and z directions with an accuracy of at least
±0,005 mm by averaging all five specimens and applying Formula (6) (here, it is given for x direction):
d = (d + d + d + d + d ) / 5 (6)
x x1 x2 x3 x4 x15
Compare d d and d to the official value stated by the manufacturer for the given blank.
x, y z
For blocks, when shrinkage factors are indicated by the manufacturer for x, y, and z directions, the
shrinkage factor shall be measured in each direction by applying a rectangular geometry (as described
in 4.2.1.1) or a cubic test geometry (see 4.2.1.2).
For each of the five individual specimens (that are independent of each other), the following shrinkage
factors, d , d and d , result [here, it is given for specimen 1, length determined before sintering (BS)
x1 y1 z1
and after sintering (AS)]:
— d shrinkage factor x direction specimen 1, x /x ;
x1 1BS 1AS
— d shrinkage factor y direction specimen 1, y /y ;
y1 1BS 1AS
— d shrinkage factor z direction specimen 1, z /z
z1 1BS 1AS.
Calculate the resulting shrinkage factors in x, y and z directions for each specimen with an accuracy of
at least ±0,005 mm after the comma and compare to the values given by the manufacturer for each of
the five individual blanks.
4.3 Recommendations
If the assortment of a manufacturer comprises different sizes of partially sintered zirconia blanks as
defined above [large (L), medium (M), small (S)], a characterization of at least one blank geometry per
type of blank (L/M/S) shall be performed.
4.4 Test report
The documentation of the test shall include at least the following information:
a) brand name, name of manufacturer, colour (if applicable), type of zirconia (if applicable), other
characteristics;
b) size of characterized zirconia blank (L, M or S, if applicable);
c) lot number of each characterized blank;
d) outer dimensions of an original (partially sintered) blank as provided by the manufacturer;
e) dimensions of partially sintered test specimen used to determine shrinkage factor, either original
blank or milled specimen;
f) dimensions of test specimen after sintering;
g) resulting shrinkage factors for large zirconia blanks (if applicable): d , d ,
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 18675
Première édition
2022-05
Médecine bucco-dentaire — Ébauches
en céramique usinables
Dentistry — Machinable ceramic blanks
Numéro de référence
ISO 18675:2022(F)
© ISO 2022
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ISO 18675:2022(F)
DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
© ISO 2022
Tous droits réservés. Sauf prescription différente ou nécessité dans le contexte de sa mise en œuvre, aucune partie de cette
publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,
y compris la photocopie, ou la diffusion sur l’internet ou sur un intranet, sans autorisation écrite préalable. Une autorisation peut
être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
ISO copyright office
Case postale 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, Genève
Tél.: +41 22 749 01 11
E-mail: copyright@iso.org
Web: www.iso.org
Publié en Suisse
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ISO 18675:2022(F)
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d'application .1
2 Références normatives .1
3 Termes et définitions . 1
3.1 Matériaux . 1
3.2 Propriétés . 2
3.3 Types d’ébauches . 2
3.4 Éprouvette . 3
4 Homogénéité des ébauches de zircone partiellement frittées . 3
4.1 Classification . 3
4.2 Détermination du facteur de retrait, d . 3
4.2.1 Ébauches caractérisées par un facteur de retrait pour les trois dimensions
spatiales . 3
4.2.2 Ébauches caractérisées par deux ou trois facteurs de retrait . 6
4.3 Recommandations . 6
4.4 Rapport d'essai . 7
5 Déformation . 8
5.1 Méthode d’essai . 8
5.1.1 Ébauches de zircone de grande taille . 8
5.1.2 Ébauches de zircone de moyenne et petite taille . 9
5.2 Recommandations . 9
5.3 Rapport d'essai . 9
6 Stabilité dimensionnelle de la cristallisation post-usinage de la vitrocéramique .10
6.1 Généralités . 10
6.2 Méthode d’essai . 10
6.2.1 Préparation des échantillons . 10
6.2.2 Caractérisation avant traitement thermique . 10
6.2.3 Traitement thermique . 11
6.2.4 Caractérisation après traitement thermique .12
6.3 Rapport d’essai . 13
7 Endommagement dû à l’usinage .14
7.1 Généralités . 14
7.2 Méthodes d’essai . 14
7.3 Rapport d’essai . 14
8 Usinabilité avec l’essai de rupture des merlons .15
8.1 Généralités . 15
8.2 Méthode d’essai . 15
8.2.1 Dimensions des géométries d’essai . 15
8.2.2 Usinage . 16
8.2.3 Caractérisation des éprouvettes fraisées . 17
8.3 Recommandations . 18
8.4 Rapport d’essai . 18
Bibliographie .20
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ISO 18675:2022(F)
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l’ISO participent également aux travaux.
L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des différents
critères d'approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document
a été rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2
(voir www.iso.org/directives).
L’attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l’objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l’élaboration du document sont indiqués dans l’Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets rédigées par l’ISO (voir www.iso.org/brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, de la signification des termes et expressions
spécifiques de l’ISO liés à l’évaluation de la conformité, ou pour toute autre information au sujet de
l’adhésion de l’ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les
obstacles techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant : www.iso.org/iso/fr/avant-propos.html.
Le présent document a été élaboré par le comité technique CEN/TC 106, Médecine bucco‑dentaire,
sous-comité SC 9, Systèmes dentaires de CFAO, en collaboration avec le comité technique ISO/TC 55,
Médecine bucco‑dentaire, du Comité européen de normalisation (CEN), conformément à l’Accord de
coopération technique entre l’ISO et le CEN (Accord de Vienne).
Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent
document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes
se trouve à l'adresse www.iso.org/fr/members.html.
iv
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ISO 18675:2022(F)
Introduction
Différentes ébauches en céramique sont utilisées dans les systèmes d’usinage destinés à fabriquer
diverses restaurations. Bien que tous ces matériaux puissent avoir différentes compositions chimiques
et microstructurelles, certaines problématiques d’usinage et de performance de ces matériaux sont
uniques ou communes. L’endommagement dû à l’usinage, l’épaisseur usinée minimale et les tolérances
d’usinage sont toutes des problématiques communes pour ces matériaux.
La zircone et l’alumine sont massivement utilisées sous forme d’ébauches comprimées ou partiellement
frittées avec des valeurs de retrait de 20 % à 35 % en volume en cas de frittage à densité maximale.
Pour que la restauration soit fabriquée avec précision, il convient de mesurer soigneusement la
densité de l’ébauche et de la transmettre à une unité de fraisage informatisée. Ceci permet un
surdimensionnement et un retrait appropriés garantissant un ajustement précis. De plus, il convient
que l'ébauche soit homogène dans toute la structure, faute de quoi un retrait différentiel se produit et
entraîne une déformation significative et un écart de linéarité.
En ce qui concerne la vitrocéramique, un sous-ensemble nécessite une cristallisation post-usinage
pendant laquelle une déformation peut se produire et exclure la pièce usinée des tolérances spécifiées
pour la restauration. De plus, un autre sous-ensemble est usiné à l’état cristallisé, ce qui entraîne un
endommagement significatif dû à l’usinage influant sur les propriétés du matériau.
Le processus d’usinage peut endommager la surface et le corps du matériau, ce qui peut réduire la
résistance à la flexion du matériau. De plus, l’endommagement peut limiter l'épaisseur minimale du
matériau qui peut être atteinte avec le processus d’usinage et affecter l’exactitude de la pièce finale par
rapport aux dimensions désignée d’origine.
Le présent document fournit des recommandations pour évaluer les effets de l’usinage sur les
matériaux céramiques ainsi que les modifications dimensionnelles survenant après cristallisation et
après frittage, et pour évaluer l’endommagement dû à l’usinage.
Aucune recommandation qualitative ou quantitative spécifique relative à l'absence de risques
biologiques n'est incluse dans le présent document. Toutefois, lors de l'évaluation des éventuels
risques biologiques ou toxicologiques, il est recommandé de se référer à l’ISO 10993-1 et à l’ISO 7405.
Les propriétés de base du matériau ne sont pas incluses dans le présent document. Toutefois, lors de
l’évaluation des propriétés de base du matériau, il convient de se référer à l’ISO 6872.
v
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NORME INTERNATIONALE ISO 18675:2022(F)
Médecine bucco-dentaire — Ébauches en céramique
usinables
1 Domaine d'application
Le présent document spécifie les méthodes d’essai relatives aux ébauches en céramique usinables
utilisées pour la fabrication de restaurations dentaires fixes. Le présent document spécifie également le
contenu du rapport d’essai.
2 Références normatives
Les documents suivants sont cités dans le texte de sorte qu’ils constituent, pour tout ou partie de leur
contenu, des exigences du présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique.
Pour les références non datées, la dernière édition du document de référence s'applique (y compris les
éventuels amendements).
ISO 1942, Médecine bucco‑dentaire — Vocabulaire
ISO 6872, Médecine bucco‑dentaire — Matériaux céramiques
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l’ISO 1942 et dans l’ISO 6872
ainsi que les suivants s’appliquent.
L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en
normalisation, consultables aux adresses suivantes :
— ISO Online browsing platform : disponible à l’adresse https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia : disponible à l’adresse https:// www .electropedia .org/
3.1 Matériaux
3.1.1
céramique feldspathique
matériau inorganique non métallique qui est principalement un matériau vitreux constitué de silicates
d’aluminium en combinaison avec le potassium, le sodium ou le calcium
3.1.2
céramique infiltré de polymère
céramique dentaire qui est un réseau interconnecté d’une céramique et d’un polymère formé par
infiltration d’un réseau de céramique poreuse avec un monomère
3.1.3
zircone
ZrO
2
forme oxydée du zirconium (Zr) métallique, présentant trois structures cristallines bien définies
(polymorphes ou phases) qui peuvent être monocliniques, tétragonales ou cubiques
1
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3.1.4
vitrocéramique
matériau produit en faisant fondre un verre, en le refroidissant jusqu’à l’état amorphe, en formant des
germes par traitement thermique contrôlé puis en transformant les germes en phase(s) cristalline(s)
par un second traitement thermique
3.2 Propriétés
3.2.1
homogénéité
degré jusqu’auquel la densité et les propriétés sont uniformes dans toute l’ébauche dentaire
3.2.2
facteur de retrait
variation de volume ou de longueur pendant le frittage d’une ébauche comprimée (3.3.1) ou d’une
ébauche partiellement frittée (3.3.2), indiquée par un code-barre ou mentionnée sur l’emballage
3.2.3
déformation
degré jusqu’auquel les sections de l’ébauche densité maximale (3.3.3) ou partiellement frittée (3.3.2) ont
une surface plane uniforme après frittage final à densité maximale ou après traitement post-usinage
3.2.4
endommagement dû à l’usinage
effet sur la structure en surface et en subsurface se produisant pendant l’usinage de l’ébauche pour
former la pièce finale ou le dispositif final
3.2.5
déformation par cristallisation
variation de dimension de la pièce usinée due à la cristallisation d’un verre ou d’une vitrocéramique
partiellement cristallisée en une vitrocéramique complètement cristallisée
3.2.6
épaisseur d'usinage minimale
épaisseur minimale jusqu’à laquelle une pièce intacte peut être usinée à partir d’une ébauche de
matériau
3.2.7
ébauche en céramique usinable
élément de matériau soumis à des méthodes soustractives pour éliminer le matériau de l'élément
quittant la pièce finale souhaitée
3.3 Types d’ébauches
3.3.1
ébauche comprimée
ébauche dans laquelle de la poudre a été comprimée ou coulée pour former la structure
3.3.2
ébauche partiellement frittée
ébauche qui a été soumise à un chauffage pour être partiellement frittée, lui conférant de meilleures
propriétés mécaniques, mais qui reste poreuse et pas complètement dense
3.3.3
ébauche de densité maximale
ébauche qui a été soumise à un chauffage pour entraîner le frittage complet d’une poudre céramique
afin d’atteindre une densité maximale telle que le feldspath, la leucite et la vitrocéramique
2
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3.4 Éprouvette
3.4.1
merlon
paroi distincte de l'éprouvette après fraisage
4 Homogénéité des ébauches de zircone partiellement frittées
4.1 Classification
Pour les besoins du présent document, les ébauches en céramiques usinables doivent être classées selon
les types suivants.
— type 1 : ébauche comprimée (3.3.1) ;
— type 2 : ébauche partiellement frittée (3.3.2) ;
— type 3 : ébauche complètement dense (3.3.3).
4.2 Détermination du facteur de retrait, d
4.2.1 Ébauches caractérisées par un facteur de retrait pour les trois dimensions spatiales
4.2.1.1 Éprouvettes en barres — Ébauches de zircone de grande taille
Les ébauches de ce type sont des disques et des blocs qui peuvent être utilisés pour fabriquer différentes
couronnes et différents bridges, couvrant principalement de plusieurs éléments jusqu’à des arcs
complets (en cas d’indication par le fabricant de la zircone fournie).
Fraiser cinq éprouvettes en barres ayant les dimensions suivantes, w , b et l , provenant de l’ébauche
1 1 1
d’origine (type 2) en utilisant la même épaisseur (par exemple, 18 mm) :
— largeur de l’éprouvette n° 1, w = (7,5 ± 2,5) mm ;
1
— épaisseur de l’éprouvette n° 1, b = (7,5 ± 2,5) mm ;
1
— longueur de l’éprouvette n° 1, l = (60 ± 10) mm.
1
La largeur et l’épaisseur peuvent varier dans le respect des limites données. Il est toutefois recommandé
de fabriquer une éprouvette de section carrée pour encore améliorer la reproductibilité du facteur de
retrait mesuré.
NOTE L’éprouvette est positionnée conformément à la géométrie de l’ébauche (éviter tout fraisage dans les
bords d’extrémité) et n’inclut pas la surface de l’ébauche.
Déterminer les dimensions exactes (au moins ±0,005 mm) des éprouvettes de zircone partiellement
frittées fraisées dans les trois directions spatiales en utilisant un micromètre étalonné ou un autre
dispositif approprié précis à ±0,005 mm près. Répéter chaque mesurage trois fois et calculer la valeur
moyenne pour les trois directions spatiales correspondantes.
Fritter ensuite les cinq éprouvettes conformément aux instructions d'utilisation du fabricant (y compris
les recommandations relatives au support de frittage adapté de l’éprouvette).
Déterminer les dimensions des éprouvettes de zircone complètement frittées dans les trois directions
spatiales, largeur, w , épaisseur, b , et longueur, l , (au moins ±0,005 mm) en utilisant un micromètre
2 2 2
étalonné ou un autre dispositif approprié précis à ±0,005 mm près pour donner les valeurs suivantes :
w b et l .
2, 2 2
3
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Pour finir, calculer les facteurs de retrait, d, pour les trois directions spatiales, avec une précision
d’au moins 0,001 mm, en utilisant les formules suivantes :
— largeur du facteur de retrait, d = w /w ;
w 1 2
— épaisseur du facteur de retrait, d = b /b ;
b 1 2
— longueur du facteur de retrait, d = l /l .
l 1 2
Calculer le facteur de retrait moyen, d , pour chaque éprouvette en barres, en utilisant la Formule (1)
av
pour l’éprouvette 1 :
d = (d + d + d ) / 3 (1)
av1 w1 b1 l1
Calculer le facteur de retrait moyen final de l’ébauche de zircone de grande taille en calculant la moyenne
des résultats individuels des cinq barres d’essai comme indiqué dans la Formule (2) :
d = (d + d + d + d + d ) / 5 (2)
av av1 av2 av3 av4 av5
Comparer d avec la valeur officielle indiquée par le fabricant de l’ébauche fournie.
av
Un exemple de facteur de retrait, d , est 1,229 5. Les ébauches de ce type sont des blocs et peuvent
av
être utilisées pour fabriquer, par exemple, des bridges à trois éléments (ébauches de taille moyenne)
ou des couronnes uniques (ébauches de petite taille) et sont généralement fournies sous différentes
géométries rectangulaires (blocs).
Choisir au hasard cinq ébauches de zircone partiellement frittées du même lot d’une géométrie donnée,
déterminer les dimensions extérieures et les fritter jusqu’à densité maximale.
Vérifier que l’énergie délivrée par le four de frittage (conformément au programme de frittage fourni
initialement par le fabricant) assure un frittage complet et garantit l’élimination de toutes les porosités
dans l’ébauche examinée. Les informations concernant la caractérisation du four utilisé doivent figurer
dans le rapport final (voir 4.4).
S’il n’est pas certain que le bloc de zircone de grande taille puisse être fritté jusqu’à densité maximale
dans le four disponible, fabriquer de plus petites éprouvettes (ayant les dimensions définies dans ce
paragraphe) et fritter ces cinq éprouvettes (une éprouvette par ébauche de zircone, cinq éprouvettes au
total) jusqu’à densité maximale en utilisant le programme de frittage fourni par le fabricant. Toujours
appliquer un support de frittage approprié de l'éprouvette conformément aux recommandations du
fabricant.
Si l'ébauche de zircone caractérisée ne permet pas de fabriquer une éprouvette ayant les dimensions w ,
1
b et l (parce que les dimensions extérieures de l’ébauche sont trop petites), le fabricant peut modifier
1 1
les dimensions de l’éprouvette comme suit :
— w = (7,5 ± 2,5) mm;
1
— b = (7,5 ± 2,5) mm;
1
— l ≥ 2 × w (ou ≥ 2 × b , la plus grande valeur étant retenue).
1 1 1
La largeur et l’épaisseur peuvent varier dans le respect des limites données. Il est toutefois recommandé
de fabriquer une éprouvette de section carrée pour encore améliorer la reproductibilité du facteur de
retrait mesuré.
Les dimensions de ces éprouvettes individuelles doivent être consignées (avant et après frittage,
voir 4.4).
Pour finir, calculer les cinq facteurs de retrait avec une exactitude d’au moins ±0,005 mm suivant
la méthode et les formules et les comparer avec les valeurs indiquées par le fabricant pour ces cinq
éprouvettes de zircone individuelles.
4
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4.2.1.2 Éprouvette en cubes
Fraiser cinq éprouvettes en cubes ayant chacune des dimensions de 10 mm × 10 mm × 10 mm provenant
de l’ébauche d’origine partiellement frittée en utilisant une épaisseur commune (par exemple, 18 mm).
Déterminer les dimensions exactes (au moins ±0,005 mm) des éprouvettes de zircone partiellement
frittées fraisées dans les trois directions spatiales en utilisant un micromètre étalonné ou un autre
dispositif approprié précis à au moins ±0,005 mm. Répéter chaque mesurage trois fois et calculer la
valeur moyenne pour les trois directions spatiales correspondantes.
Fritter ensuite les cinq éprouvettes jusqu’à densité maximale conformément au programme de frittage
fourni par le fabricant dans les instructions d’utilisation officielles (y compris les recommandations
relatives au support de frittage adapté de l’éprouvette). Si nécessaire, ajuster légèrement le programme
de frittage pour assurer l’élimination complète de toute porosité résiduelle.
Déterminer le volume avant frittage (v ) et après frittage (v ) pour chaque cube individuel. Le facteur
BS AS
de retrait pour chaque éprouvette (d ) est le volume avant frittage déterminé comme indiqué dans la
V
Formule (3) (donné ici pour le cube n° 1) :
1/3
d = (v /v ) (3)
V1 BS1 AS1
où
d est le facteur de retrait pour l’éprouvette n° 1 ;
V1
v est le volume avant frittage pour l’éprouvette n° 1 ;
BS1
v est le volume après frittage pour l’éprouvette n° 1.
AS1
Calculer les cinq facteurs de retrait individuels des cubes avec une exactitude d’au moins ±0,005 mm.
Calculer le facteur de retrait moyen final de l’ébauche de zircone de grande taille en calculant la moyenne
des résultats individuels des cinq cubes d’essai comme indiqué dans la Formule (4) :
d = (d + d + d + d + d ) / 5 (4)
V V1 V2 V3 V4 V5
Comparer d avec la valeur officielle indiquée par le fabricant de l’ébauche fournie. Un exemple de
V
facteur de retrait, d , est par exemple 1,229 5.
V
4.2.1.3 Ébauches de zircone de moyenne et petite taille
Préparer des éprouvettes en découpant cinq ébauches choisies en hasard en cubes
de 10 mm × 10 mm × 10 mm. Marquer les faces x, y et z de chaque cube. Déterminer les dimensions
exactes (au moins ±0,005 mm) des éprouvettes de zircone partiellement frittées fraisées dans les trois
directions spatiales en utilisant un micromètre étalonné ou un autre dispositif approprié précis à
au moins ±0,005 mm. Répéter chaque mesurage trois fois et calculer la valeur moyenne pour les trois
directions spatiales correspondantes.
Fritter ensuite les cinq éprouvettes jusqu’à densité maximale conformément au programme de frittage
fourni par le fabricant dans les instructions d’utilisation officielles (y compris les recommandations
relatives au support de frittage adapté de l’éprouvette). Si nécessaire, ajuster légèrement le programme
de frittage pour assurer l’élimination complète de toute porosité résiduelle.
5
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ISO 18675:2022(F)
Déterminer le volume avant frittage (v ) et après frittage (v ). Le facteur de retrait (d ) est déterminé
BS AS V
comme indiqué dans la Formule (5) pour chaque cube:
1/3
d = (v /v ) (5)
V BS AS
Calculer les cinq facteurs de retrait avec une exactitude d’au moins ±0,005 mm et les comparer avec les
valeurs indiquées par le fabricant pour ces cinq éprouvettes de zircone individuelles.
4.2.2 Ébauches caractérisées par deux ou trois facteurs de retrait
Pour les disques, lorsque les facteurs de retrait sont indiqués par le fabricant pour les directions x, y et z,
le facteur de retrait doit être mesuré dans chaque direction (éprouvette en barres) ou comme décrit
en 4.2.1.2 (éprouvette en cubes). Il faut veiller à ce que les directions x, y et z de l’éprouvette fraisée
reflètent correctement les directions x, y et z définies par le fabricant.
Pour chacune des cinq éprouvettes fraisées par ébauche de grande taille, les facteurs de retrait
suivants, d , d et d , sont obtenus [donnés ici pour l'éprouvette n° 1, longueur déterminée avant
x1 y1 z1
frittage (BS) et après frittage (AS)] :
— d est le facteur de retrait dans la direction x pour l’éprouvette n° 1, x /x ;
x1 1BS 1AS
— d est le facteur de retrait dans la direction y pour l’éprouvette n° 1, y /y ;
y1 1BS 1AS
— d est le facteur de retrait dans la direction z pour l’éprouvette n° 1, z /z .
z1 1BS 1AS
Calculer le facteur de retrait moyen final dans les directions x, y et z avec une exactitude
d’au moins ±0,005 mm en calculant la moyenne des cinq éprouvettes et en appliquant la Form
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.