L’impression 3D se met au service du handicap

Le prothésiste Chabloz Orthopédie met en place une chaine numérique de réalisation d’appareillages utilisant l’impression 3D de HP. Il gagne ainsi en qualité et en délai de production, tandis que ses patients sont dotés de prothèses plus performantes, plus confortables et plus esthétiques.

L’impression 3D nous a permis de créer plus rapidement une prothèse plus fonctionnelle, plus légère et plus esthétique pour , expliquait , ingénieur R&D produit et proccess chez , tous deux présents sur le stand de lors du récent salon .

Chabloz Orthopédie est une société créée en 1988 dans la banlieue grenobloise, spécialisée dans la fabrication de prothèses, orthèses et grands appareillages orthopédiques sur mesure. Aujourd’hui membre du réseau du groupe allemand Ottobock, leader mondial de l’appareillage, elle propose aussi des prothèses intégrant des mains myo-électriques BeBionic de ce fournisseur.

Une prothèse myo-électrique de main est commandée grâce à deux capteurs placés sur le bras du patient amputé. En apprenant à maitriser les contractions musculaires qu’il communique à ces capteurs, le patient peut faire adopter à la main de 8 à 11 schémas de position pré-enregistrés, correspondant aux principales actions manuelles de la vie courante, explique Jules Revais.

Reste que cette main myo-électrique doit être reliée au moignon de l’avant-bras amputé par une prothèse la supportant et intégrant les capteurs, l’électronique de commande, les batteries pour la motorisation et la filerie nécessaire. C’est là tout le savoir-faire de Chabloz Orthopédie.

Du modelage du plâtre à une chaîne 3D

Orthopédiste depuis plus de 30 ans, la société maitrise de nombreux savoir-faire de fabrication depuis le modelage de plâtres jusqu’à la réalisation de composants en matériaux composites à base de résine et de fibres de carbone. « Mais nous sommes toujours à la recherche de nouveaux procédés pour proposer des équipements plus performants et plus confortables à nos clients. C’est pourquoi nous avons mis en place depuis deux ans un process numérique de conception et de réalisation de certaines de nos prothèses, en commençant par celles destinés aux membres supérieurs ».

Auparavant, le prothésiste usinait et sculptait dans un bloc de mousse polyuréthane dure l’enveloppe extérieure de la prothèse. Ce modèle servait à faire un contre-moule dans lequel étaient déposées les couches de matériaux composites. Il fallait ensuite ajouter des renforts et des supports pour les équipements à intégrer. « Un travail très manuel qui prenait plusieurs jours et pas toujours simple à réaliser ».

Dans la chaine numérique que nous avons mise en place, tout commence par une numérisation 3D du membre symétrique de la prothèse à réaliser, à l’aide d’un scanner manuel d’une résolution de 0,5 mm. Cette notion de symétrie exacte est très importante pour le confort du patient, qui s’approprie plus facilement la prothèse car il ne ressent pas de déséquilibre dans l’usage quotidien, notamment pour l’habillement.

Le nuage de points généré est ensuite récupéré dans le logiciel de CAO 3D Geomagic Freeform. « Celui-ci est parfaitement adapté à nos modeleurs grâce à ses fonctionnalités intuitives de sculpture et de surfaçage tactile 3D via un bras à retour d’efforts Touch de 3D Systems ». Le nuage de points, après avoir été traité par une fonction miroir, est ainsi transformé en une pièce réalisable par usinage sur machine-outil à commande numérique 7 axes, ou en impression 3D.

L’intérêt de l’impression 3D

Nous avons effectivement décidé d’évaluer ce que pourrait nous apporter la fabrication additive pour la réalisation de nos prothèses. Pour cela, après avoir évalué les différentes solutions existantes sur le marché, nous avons opté pour une machine . (voir notre encadré) Nous utilisons un nylon PA12 qui peut être, à la fois, très rigide en épaisseur de 3 mm et flexible dans les parties où l’on réduit l’épaisseur à 1 mm. C’est pour nos applications le meilleur compromis entre les caractéristiques mécaniques et le comportement final de la pièce réalisée, avec un gain de poids de l’ordre de 20 % par rapport à une pièce réalisée manuellement en composite fibres de carbone.

Le gros avantage de l’impression 3D est de permettre la réalisation à l’intérieur du fut de la prothèse de supports parfaitement adaptés aux composants qui doivent y être intégrés (interface de la main, batteries, capteurs, interrupteurs, électronique de commande, câbles…). Des supports internes qui ne seraient pas toujours usinables par des moyens traditionnels. « L’impression 3D nous permet aussi de réaliser dans nos ateliers nos pièces, alors que nous sous-traitons les usinages. Ce qui a un effet non négligeable sur les délais d’obtention ».

Dans cette application l’impression 3D apporte aussi un certain nombre d’autres avantages. Elle permet notamment une adaptation parfaite au moignon du patient dont on a scanné la forme exacte. De plus, il est extrêmement facile d’ajourer la pièce sans nuire à sa résistance et d’y ajouter des inserts colorés eux aussi imprimés en 3D pour en améliorer l’esthétique. « Enfin, la réalisation d’un modèle numérique 3D permet de valider dès la conception le passage des composants et de la main du monteur qui sera chargé de leur assemblage. Ce qui dans le process traditionnel de fabrication n’était possible qu’à la fin du processus et conduisait parfois à des impasses ».

Plus de performances à coût équivalent

Dans le cadre des prothèses de membres supérieurs, le passage du processus de réalisation manuel traditionnel à une chaine numérique intégrant l’impression 3D nous permet de réduire significativement nos délais de plus d’une semaine à 2 ou 3 jours. Après avoir réalisé ainsi près d’une dizaine de prothèses de membres supérieurs, on constate que l’on passe certes plus de temps en conception, mais beaucoup moins en fabrication, pour un coût qui est globalement similaire. Mais le gros gain est pour nos patients qui disposent ainsi d’une prothèse performante, parfaitement adaptée à leur morphologie, symétrique par rapport au membre restant, et avec une esthétique travaillée suivant leur désir.

Une réussite qui devrait se traduire par une généralisation du process de réalisation numérique à d’autres produits de Chabloz Orthopédie. « Nous allons dans un premier temps généraliser le processus avec impression 3D à l’ensemble de nos prothèses de membres supérieurs. Nous sommes aussi en cours d’évaluation de cette technique pour la réalisation des orthèses de membres supérieurs, ainsi que celle des casques de remise en conformité du crâne des nourrissons atteint de plagiocéphalie ».

Grâce à sa chaine de réalisation intégrant l’impression 3D, Chabloz Orthopédie est donc entré de plain-pied dans l’ère de l’appareillage 4.0 !