Magazine Mercredi 7 juillet 2021 - 19:32

Fabrication additive et structures en treillis

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La fabrication additive apporte de nombreux avantages à l’industrie des dispositifs et produits médicaux. Parmi ceux-ci, les structures en treillis améliorent grandement les opérations chirurgicales ainsi que les résultats postopératoires. Toutefois, la technologie nécessite des compétences spécifiques, notamment dans la conception. Explication avec Vincent Nuttens, fondateur et P.-D.G. de 3D MEDICAL. 

L’entreprise française 3D MEDICAL est un précurseur mondial dans la conception et l’application de structures en treillis dans le domaine des dispositifs médicaux implantables de façon permanente. Elle est également l’un des premiers fabricants à utiliser la technologie de fabrication additive en France. Vincent Nuttens, fondateur et P.-D.G. de 3D MEDICAL, a découvert le potentiel des structures légères dans le secteur médical et les a appliquées pour la première fois en 2014 sur des implants rachidiens produits en série.

Qu’apporte la technologie de fabrication additive à la production de dispositifs médicaux ?

La fabrication additive (FA) représente sans aucun doute une approche innovante de la production de dispositifs médicaux, avec de nombreux avantages tels que :

• la rapidité de production depuis la conception initiale jusqu’au dispositif médical final, • la conception de structures qui ne peuvent être produites d’aucune autre manière, comme les structures trabéculaires,

• l’adaptation d’un dispositif médical directement aux besoins spécifiques du patient, etc. Mais elle peut aussi représenter de nombreux défis à relever lorsqu’il s’agit de l’appliquer à la production de dispositifs médicaux, liés principalement à la technologie de fusion sur lit de poudre SLM (Selective Laser Melting). 

Quelles sont les difficultés liées à cette technologie ? 

Les principales difficultés que nous rencontrons sont liées : à la qualification, à la densité du matériau, à la conception du support afin d’éliminer l’impact du procédé sur la géométrie de la pièce à la gestion du gaz inerte et à son influence sur les paramètres de production, au réglage du laser, et enfin, à la garantie de la propreté finale du dispositif médical. 

Et les poudres... 

De petits changements dans la qualité de la poudre peuvent avoir des conséquences sur la qualité du dispositif médical final, même si la poudre brute est conforme aux spécifications. Pour la sécurisation de la production, il est donc nécessaire de contrôler tous ces paramètres, non seulement la poudre brute, mais aussi l’influence du processus sur les propriétés de la poudre (composition chimique, rafraîchissement). 

Vous relevez la difficulté dans la conception des supports. Pourquoi ? 

La conception des supports est l’étape la plus critique et la plus essentielle de la SLM. Ces supports servent d’ancrage, dissipent la chaleur et empêchent la déformation thermique des pièces. Ils doivent donc être suffisamment solides pour conserver la géométrie des pièces et minimiser les mouvements des pièces – la résonance pendant le mouvement de la machine à recouvrir –, mais ils doivent rester fragiles et permettre leur retrait sans influence sur la surface de la pièce. Et pour la conception finale du dispositif médical, notamment les structures en treillis ? La technologie SLM permet de créer des structures poreuses radicalement différentes. La forme et la taille des pores sont parfaitement régulières, sans limite d’épaisseur. L’étude in vivo des structures poreuses réalisées en titane par SLM permet d’observer l’excellente ostéo-intégration de ce type de structure. Ces structures sont conçues de manière à mieux correspondre à la limite d’élasticité et au module d’élasticité de l’os hôte, et donc à éviter le stress shielding. Cela représente un avantage inestimable pour minimiser les éventuelles complications postopératoires et garantir la durée de vie requise de l’implant.

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