Aller de l’avant grâce à la production d’appareils bioniques et de prothèses 3D entièrement personnalisés
La personnalisation fonctionnelle et géométrique s’avère nécessaire aussi bien pour les appareils bioniques personnalisés que pour les endoprothèses (genoux et hanches) et les exoprothèses intelligentes. À la différence des prothèses, les appareils bioniques imitent la fonction originale et permettent même de la dépasser. Généralement, pour fonctionner, ils se connectent au système nerveux ou musculaire de la personne. Le projet Symbionica a rempli sa mission: la production de prothèses orthopédiques intelligentes et entièrement personnalisées est désormais possible d’un point de vue technique. «Symbionica a développé une nouvelle machine certifiée pour la fabrication additive de pièces multimatériaux», déclare Alessio Giuliani, coordinateur du projet et directeur de recherche de Sintea Plustek SRL, l’entreprise coordinatrice qui fabrique des produits orthopédiques. Satisfaire les besoins du secteur de la technologie médicale et des patients La liste des réalisations de Symbionica est impressionnante: quatre prothèses de démonstration certifiables appartenant à différentes familles et quatre modèles CAO paramétriques pour produire ces prothèses. Les produits sont fabriqués suivant un procédé à étape unique. Les avantages de ce type de technologies de fabrication résident dans la possibilité de générer des produits ayant une forme complexe, même avec une structure 3D, et dans le fait qu’ils n’ont pas de joints. «La machine effectue le dépôt et l’ablation additifs, afin que le produit soit flexible et reconfigurable», explique M. Giuliani. Afin d’en garantir les meilleures conception et fonctionnalité, l’équipe a conçu une nouvelle plateforme de conception coopérative placée en interface avec la conception et la fabrication assistées par ordinateur (CAO/FAO), ainsi qu’avec les systèmes de diagnostic des dispositifs médicaux. Le logiciel FAO utilise les modèles créés en CAO pour diriger les machines-outils et transformer les conceptions en différentes prothèses. Pour perfectionner la personnalisation, un système permet de collecter et d’analyser les données cliniques des patients. Une plateforme de co-ingénierie de la chaîne d’approvisionnement permet la conception avancée, l’entière personnalisation et le soutien aux patients. Grâce à l’incorporation de réparations, à la gestion de l’obsolescence, à la formation et à l’assistance technique, les produits de Symbionica satisfont tous les besoins des utilisateurs finaux en matière de fonctionnement optimal. Innovation pour atteindre l’excellence en efficacité de production «Plusieurs caractéristiques innovantes réduisent considérablement les coûts de fabrication des prothèses et contribuent à la personnalisation rentable, tout en minimisant les pertes énergétiques et le gaspillage de matières premières», souligne M. Giuliani. L’intégration de technologies dans une machine unique combine le meilleur de la production à ce jour avec la précision: le temps d’installation et le gaspillage de matériaux sont réduits à zéro. Les pertes de poudre sont également minimisées grâce à un espace de travail protégé où toute la poudre projetée reste dans la zone de production, à l’abri du contact avec l’oxygène. Une source laser à faisceau de haute qualité permet d’atteindre des densités de puissance dans la zone de travail qui, actuellement, ne sont réalisables qu’avec des lasers plus puissants, minimisant ainsi les pertes énergétiques. La combinaison de deux sources laser très efficaces garantit le taux de production le plus élevé possible. Un laser à onde entretenue fritte les poudres métalliques et un laser pulsé permet l’ablation précise et le polissage de la surface. Des pas prothétiques vers l’avenir Cependant, quelques questions restent encore ouvertes en ce qui concerne la certification des dispositifs médicaux imprimés en 3D, dont les propriétés mécaniques dépendent de la direction que prendra la fabrication. «Par conséquent, l’évolution raisonnable de ce projet serait d’étudier plus en profondeur ce sujet», fait remarquer M. Giuliani. Par nature, les exigences des patients sont très variées dans le domaine des prothèses, mais Symbionica a offert des actions innovantes destinées aux produits, aux processus, à l’équipement et à la chaîne de valorisation en vue de faire face à cette demande. M. Giuliani résume les principales réalisations de l’équipe: «Symbionica a développé une machine extraordinaire capable de porter cette technologie de fabrication des dispositifs médicaux imprimés en 3D au niveau d’innovation supérieur».
Mots‑clés
Symbionica, bionique, prothèses, orthopédique, ablation, imprimé en 3D, fabrication additive, conception et fabrication assistées par ordinateur, CAO/FAO