Magazine Lundi 25 février 2019 - 06:55

Frank Thibault, Responsable commercial des produits et solutions Tomographie chez Zeiss

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La fabrication additive s'est implantée dans le secteur dentaire. Elle permet notamment de réaliser des implants sur mesure, adaptés à chacun des patients, de réaliser des structures lattices qui favorisent la pénétration osseuse et de réaliser des guides chirurgicaux qui aident à positionner les implants. Ces applications nécessitent toutefois des services d'analyses, de mesures, de caractérisations et de contrôles. La caractérisation et les contrôles des implants réalisés en fabrication additive sont essentiellement réalisés par tomographie à rayons X (XCT). Anne-Françoise Obaton du Laboratoire national de métrologie et d'essais (LNE) et Frank Thibault, responsable commercial des produits et solutions Tomographie chez Zeiss, nous expliquent la tomographie à rayons X et son application pour des implants dentaires.

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Spécialisé dans les technologies par rayons X, Frank Thibault travaille sur le développement des technologies d'inspection et de métrologie au sein de la division Industrial Quality Solutions de Zeiss. Cette entreprise propose notamment des équipements et des prestations de services dans ses laboratoires Carl Zeiss Services.

Le groupe Zeiss est un acteur historique et innovant dans les domaines de l’optique, des semi-conducteurs, des technologies médicales, des microscopes, des technologies de mesure, des verres de lunettes, de caméras et de jumelles. Il travaille avec les secteurs aéronautique, automobile, médical et cosmétique ou encore les instituts de recherche, qui ont tous des besoins en métrologie dimensionnelle, en inspection CND – analyse santé matière, en analyse de fibres –, en simulation numérique, en rétro-conception et en caractérisation de poudres. Il est également partenaire du Laboratoire national de métrologie et d'essais. 

Les technologies de mesure concernent des instruments comme les MMT (machines de mesure tridimensionnelle), des scanners optiques ou des appareils de tomographie. Elles permettent de contrôler l'ensemble des typologies de pièces : plasturgie, fonderie, composites, assemblages fermés, pièces issues de la fabrication additive avec des structures complexes de type lattices, poudres. Frank Thibault nous présente le travail de rétro-conception et la tomographie. 

Parmi vos travaux, vous réalisez des activités de rétro-conception. En quoi consistent- elles ?

Nos laboratoires et partenaires équipés de microtomographes et microscopes à rayons X offrent des services d'analyses, de mesures et de caractérisations aux industriels qui ne sont pas encore équipés. Une prestation de service en tomographie peut s'avérer très pertinente pour qualifier rapidement un moule, par exemple, ou pour comparer deux productions ayant des qualités, des performances, des résultats différents. Beaucoup de demandes concernent la rétroingénierie, pour laquelle on distingue deux grands besoins :

  • numériser un environnement connu ou existant pour l'adapter en y intégrant un nouveau composant ;
  • numériser un produit pour lequel il n'existe pas de données numériques ou conformes à la réalité pour disposer d'un modèle CAO.

Pouvez-vous nous présenter un cas particulier ?

SLS France est une société spécialisée dans l'impression 3D pour le domaine médical. Dans le cadre du développement de son activité relative aux prothèses sur implant, elle a souhaité adapter ses produits aux implants existants sur le marché. Dans cette optique, elle a travaillé avec notre measuring-house Carl Zeiss Services. Différents implants dentaires du marché ont été numérisés sur un tomographe raccordé à la chaîne d'étalonnage, afin de disposer de données précises concernant l'environnement d'implantation des prothèses. À partir des tomographies RX réalisées sur une machine Zeiss Metrotom 800, un maillage du nuage de points calibré est extrait puis remodélisé de manière volumique. SLS France disposait ainsi d'une représentation au format numérique des implants du marché. Les produits SLS sont donc designés en fonction de données 3D réelles. Autre exemple : le scan body qui permet, une fois assemblé avec l'implant, de donner la localisation de l’implant dans l'espace. Pour valider le design, des pièces ont été réalisées conformément aux plans 3D et une nouvelle tomographie a permis de confirmer l'adaptabilité optimale des pièces SLS à celles du fabricant d'implants. Via ce processus de validation, des produits tels que la barre peuvent être réalisés par impression 3D en toute confiance.

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Qu’est-ce que la tomographie à rayons X ?

La tomographie à rayons X est une technologie d’imagerie non destructive qui permet de numériser un objet en trois dimensions, en utilisant les propriétés d'atténuation sur l'objet des rayons X lors de l’acquisition. La tomographie utilise une multitude de projections RX (des radiographies 2D) pour reconstruire le volume de l’objet en trois dimensions. Les projections RX traduisent les données d'absorption ou de diffraction des rayons X au travers des matériaux composant le produit à analyser. Le nuage de points obtenu peut par exemple être utilisé pour visualiser l'intérieur d'un assemblage sans le démonter.

À quoi sert-elle dans ce travail de rétro-conception ?

Le travail de rétro-conception permet de disposer de données numériques CAO à partir d'un modèle réel à numériser. Grâce à la tomographie, SLS France dispose d'un maillage complet du produit existant au format STL, format que l'on peut ensuite utiliser pour modéliser des surfaces dans un logiciel de rétro-conception standard.

Vous passez ensuite à l'étape de remodélisation du design.

Le design des prothèses SLS France découle de contraintes fonctionnelles liées au besoin du patient et de contraintes liées à l'implant sur lequel la prothèse doit être intégrée. Les surfaces du produit sont donc remodélisées selon le design fonctionnel et l'environnement d'intégration issu de la tomographie.

Afin de vérifier la validité du design et de contrôler l'adaptabilité du produit sur l'implant avant le lancement en production, des prototypes sont réalisés et examinés par tomographie. L’impression 3D des nouvelles prothèses n'est lancée qu'une fois le design validé, avant une phase de finition par usinage.

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