Simuler des parties du corps avec l'impression 3D
VirtaMed est une société suisse qui développe et produit des simulateurs médicaux très réalistes pour la formation et l’éducation. Un élément essentiel des simulateurs est, outre le logiciel de réalité virtuelle, la reproduction physique d’un modèle anatomique réaliste. Le défi consiste à reproduire de manière réaliste les différentes forces des matériaux, qui se fondent de manière homogène dans le corps.
Le processus de fabrication de ces composants est très complexe et comprend des procédés de moulage avec plusieurs matériaux, dans lesquels d’autres composants sont également moulés. Ce procédé a été testé et éprouvé dans la production en série ainsi que pour les prototypes et est généralement réalisé à l’étranger. Cependant, elle ralentit énormément le processus d’innovation et de développement.
Afin d’accélérer l’innovation et le développement, l’applicabilité de l’impression 3D, appelée technologie de fabrication additive (AM), a été étudiée. Dans ce domaine, la technologie du Multi Material Jetting (MMJ) est la seule qui puisse être utilisée pour simuler les zones dures et flexibles en plusieurs gradations dans un seul composant.
Grâce à la technologie de fabrication additive, des prototypes doivent être créés pour une production en série ultérieure. Dans un premier temps, des modèles de test ont été réalisés pour examiner l’intégrité et donc la stabilité des surfaces de contact entre les différents matériaux. À cette fin, des cubes flexibles avec des cylindres en matériau dur fixés sur eux ont été imprimés. Les modèles de test ont été remis à VirtaMed pour être testés.
Grâce à l’expérience acquise sur les modèles de test, une bande flexible a été imprimée en utilisant la technologie MMJ. Plus précisément, il s’agit du ligament coraco-acromial, un ligament qui sert à stabiliser l’articulation de l’épaule. Il est fermement attaché à l’os dur aux deux extrémités, est flexible au milieu et présente une transition continue de flexible à dur dans les zones intermédiaires.
Les réactions de VirtaMed sur ce composant, qui n’était en fait qu’un prototype à développer, ont été si positives que la question d’une éventuelle utilisation en tant que composant dans le produit final s’est posé. L’examen de l’utilisation de ce procédé de fabrication pour la production et non seulement pour le développement a conduit à la question de savoir si les matériaux avaient une capacité de charge et une durabilité suffisante pour être utilisés dans le simulateur. Afin d’étudier cette question, il a été décidé d’effectuer quelques tests de résistance à la fatigue avec le composant mentionné ci-dessus.
Il a été constaté que le détachement ou la séparation au niveau d’une surface de contact ne poserait pas de problème. Les enquêtes ont montré que les composants se fissuraient dans le plan de la plus petite section transversale et non le long d’une surface de contact de différents matériaux. Le modèle d’essai n’a atteint que 10 % des cycles de charge requis dans l’essai de résistance à la fatigue.
En conclusion, on peut affirmer que le MMJ a fait ses preuves pour la production de pièces prototypes et peut conduire à une plus grande agilité de VirtaMed dans le développement de produits.
Afin de clarifier enfin l’utilité des composants AM dans le produit final, il serait nécessaire de procéder à des essais de résistance à la fatigue supplémentaires qui correspondent à l’utilisation normale du simulateur. En outre, d’autres matériaux devraient être développés pour une durée de vie suffisante des composants.
Grâce aux connaissances acquises à partir des prototypes, il est possible d’élargir encore le spectre des composants possibles. Comme au cours de ce projet, de nouvelles générations de composants pour le MMJ ont déjà été développées, ce qui permet maintenant de produire des composants encore plus souples. Avec ces expériences, on pourrait envisager par exemple des simulateurs gynécologiques et viscéraux.
