L'impression 3D offre de multiples solutions pour le développement de dispositifs médicaux à mesure que le domaine évolue avec le temps. L’impression 3D a aidé le secteur de la santé à commercialiser d’importants outils et dispositifs médicaux à un coût et en temps relativement moindre.
Dans ce guide ci-dessous, vous découvrirez comment l'impression 3D a aidé l'industrie médicale à évoluer et comment elle s'avère utile dans prototypage médical. Alors, lisons ci-dessous.
Table des matières
cabillot1.Qu’est-ce que l’impression 3D ?
impression en 3D, également connue sous le nom de fabrication additive, permet de fabriquer un objet solide en 3 dimensions. Dans ce processus, des couches de matériau sont déposées les unes après les autres pour créer un objet. On observe que ces couches ont une section transversale finement tranchée de l'objet fabriqué.
L’impression 3D est le processus inverse de la fabrication soustractive dans lequel le matériau est découpé. Au lieu de cela, dans l’impression 3D, pas de découpe ni fraisage se produire; le matériau est plutôt ajouté couche après couche pour obtenir l'objet souhaité.
L’impression 3D permet de créer des formes aux textures complexes et, par rapport à d’autres méthodes, elle est plus adaptée car elle utilise moins de matière.

1.1 Impression 3D plastique
L’impression 3D plastique est l’une des méthodes les plus couramment utilisées dans la fabrication d’objets imprimés en 3D. Cette technique permet de fabriquer des produits dans le domaine médical qui soient simples et peu coûteux. De telles pièces peuvent également être usinées, mais il est néanmoins préférable de les fabriquer par impression 3D.
Les différents types de plastiques utilisés dans l'impression 3D plastique comprennent l'ABS, le PLA, le nylon, le TPU, le PETG, le HIPS, le PVA, etc. Chaque type de plastique a sa qualité et ses caractéristiques. Certains sont flexibles, certains résistent à l’usure et certains sont imperméables.

L’impression 3D plastique offre moins de précision au niveau du consommateur. Cependant, des dispositifs médicaux de base peuvent être fabriqués selon ce processus avec des conceptions simples.
De plus, les dispositifs médicaux soumis à des charges plus lourdes ne sont généralement pas choisis pour être fabriqués à l'aide de cette technique d'impression 3D, car les vides entre les couches de plastique y sont assez courants.
Cependant, le SLS est également un processus d’impression 3D permettant de fabriquer des dispositifs géométriques complexes à l’aide de plastiques. Cette méthode convient parfaitement aux contre-dépouilles et aux textures intérieures avec des murs plus minces. La finition est grossière, mais les lignes de stratification sont encore peu visibles.
Les dispositifs médicaux fabriqués par impression 3D SLS incluent le nylon 11 et 12 et le TPU en raison de leur flexibilité et de leur résistance aux chocs.
1.2 Impression 3D en résine
L'impression 3D en résine, également connue sous le nom d'impression 3D SLA, peut produire les pièces les plus précises avec une précision et une résolution élevées. La surface créée par l’impression 3D en résine est la plus lisse par rapport aux autres types d’impression 3D.
Par conséquent, l’impression 3D en résine connaît un grand succès pour la plupart des dispositifs médicaux, car elle ne laisse aucune place à la négligence médicale en matière de précision et de perfection.
Les dispositifs médicaux nécessitant une tolérance stricte et des surfaces lisses sont généralement fabriqués par impression 3D. C’est un procédé idéal pour fabriquer les pièces fonctionnelles, qui peuvent être polies après impression.
L'orientation de la liaison chimique entre les couches des pièces produites est très constante ; par conséquent, la solidité de ces appareils est également louable. Par conséquent, les appareils médicaux et les prototypes fonctionnels utilisés en médecine sont généralement fabriqués en résine.
Les résines médicales et dentaires sont généralement utilisées pour les dispositifs médicaux car ce sont des résines biocompatibles et produisent plusieurs appareils dentaires et médicaux. Les appareils médicaux couramment fabriqués sont les prothèses dentaires, les guides chirurgicaux et les prothèses.
1.3 Impression 3D métal
L’impression 3D métal est également l’une des formes courantes d’impression 3D, qui repose sur différentes méthodes. Les imprimantes métalliques FDM sont des imprimantes traditionnelles qui utilisent des tiges métalliques pour réaliser l'impression.
D'un autre côté, la SLM et la DMLS sont également deux types d'imprimantes 3D identiques à la SLS, mais elles utilisent des puissances métalliques fusionnées couche par couche pour créer le prototype médical requis.

Les imprimantes 3D SLS et DMLS peuvent créer des pièces médicales très précises, axées sur la résistance et même adaptées aux pièces médicales complexes. Ils conviennent donc parfaitement aux applications médicales.
Les poudres métalliques utilisées sont le titane, l'aluminium, l'acier inoxydable et l'acier à outils en raison de leur durabilité, de leur résistance aux rayures et d'autres propriétés résistives.
1.4 Impression 3D couleur
En envisageant l’impression 3D couleur, des pièces multicolores peuvent être fabriquées. Ce type d'impression est réalisé à l'aide d'imprimantes à jet couleur et l'objet est fabriqué couche par couche par impression.

Plusieurs dispositifs médicaux colorés sont également soumis à ce type d’impression dans le cadre d’un processus de fabrication additive ; c'est très économique et permet de réduire les déchets.
2.Avantages de l’impression 3D
L’impression 3D présente de nombreux avantages pour chaque application, et dans le secteur médical également, les techniques d’impression 3D s’avèrent très utiles, et certains des avantages courants sont les suivants :
Flexibilité dans la conception
L'impression 3D est l'une des techniques d'impression les plus flexibles par rapport aux méthodes traditionnelles. L'impression 3D conduit à la création de conceptions flexibles avec plusieurs options de matériaux. En médecine, il existe différents types de dispositifs médicaux, chacun ayant ses propres exigences, et grâce à la polyvalence de cette méthode, la fabrication de ces dispositifs médicaux est plus facile.

L'impression 3D est un processus qui peut être réalisé en quelques heures. Ainsi, si un dispositif médical est nécessaire, la pièce peut être fabriquée immédiatement. L’usinage prend encore du temps et coûte cher, alors que l’impression 3D est l’une des méthodes les plus rapides.
Aide à éviter le surstockage
L'impression 3D fonctionne avec la méthode d'impression à la demande, ce qui signifie qu'il n'est pas nécessaire d'accumuler un stock de dispositifs médicaux et que vous pouvez les faire fabriquer en un rien de temps. En ayant un stock moins excessif, beaucoup d’espace peut être économisé.
Pièces légères et orientées vers la résistance
L'impression 3D est connue pour produire des pièces de haute qualité utilisées dans différentes applications. Il convient parfaitement au domaine de la médecine car il peut aider à fabriquer la plupart des dispositifs médicaux nécessitant une résistance suffisante tout en étant légers.
3.Traitement de surface des pièces imprimées en 3D
Les pièces imprimées en 3D après fabrication nécessitent également un traitement de surface supplémentaire pour une surface plus lisse en fonction de la disposition de l'objet et du type de matériau utilisé pour sa fabrication. Il existe différentes manières de réaliser le traitement de surface de ces pièces, parmi lesquelles :
Ponçage
Le ponçage est une méthode très populaire grâce à laquelle les pièces imprimées en 3D peuvent être finies. C'est l'un des processus de base dans lesquels le papier de verre est frotté contre l'objet dans une zone où la surface est rugueuse. Si l'objet présente des imperfections et des angles vifs, ceux-ci peuvent être lissés.
La technique de ponçage est très économique et adaptée à la plupart des matériaux. Il existe plusieurs formats de papier de verre qui peuvent être choisis en fonction de la taille de l'objet.
Usinage
L’impression 3D peut en outre être équipée d’un usinage CNC. Une fois l’objet fabriqué par impression 3D, il peut être fini par usinage CNC. Pour avoir une finition de surface fine, un usinage et un meulage de l'objet pourraient être effectués.
Cette méthode de traitement de surface convient parfaitement aux objets nécessitant une tolérance stricte et pouvant atteindre des zones profondes et difficiles à atteindre à des fins de finition.

Explosion de perles
L’impression 3D est l’une des méthodes les plus populaires de finition de surface. Ce procédé consiste à utiliser des billes de plastique ou de verre qui, lorsqu'elles heurtent la surface rugueuse, la lissent et aplanissent toutes les imperfections.
Comparé au ponçage, le sablage aux billes est une méthode rapide et permet donc de lisser les zones inaccessibles.
Placage
Le placage consiste à appliquer une fine couche de métal sur la surface de l'objet fabriqué par impression 3D à l'aide d'un circuit électrique.
Les avantages d’opter pour cette méthode de traitement de surface sont multiples. Cela contribue à améliorer les propriétés matérielles de l'objet, car les pièces en plastique sont susceptibles de se briser, et lorsqu'elles sont plaquées de manière appropriée, leur durabilité et leur résistance à l'usure peuvent être améliorées.
Peinture
La peinture est un autre processus très simple qui permet d’améliorer l’apparence des objets en un rien de temps. Il aide à lisser la surface et à combler les espaces et, dans une certaine mesure, il contribue même au processus de scellement de l’objet.
4.Le marché de l’impression 3D dans le secteur de la santé
Le marché de l’impression 3D dans le secteur de la santé est en constante croissance. Les progrès technologiques ont conduit le secteur médical à investir dans la recherche et le développement. À mesure que le nombre de patients augmente, les applications biomédicales sont également à l’origine de la croissance du marché de l’impression 3D.
En 2020, la valorisation de la taille du marché de l’impression 3D dans le secteur de la santé le secteur était de 1036.58 5,846.74 millions de dollars. Cependant, il devrait atteindre 2030 20.10 dollars en 2021, entraînant une augmentation du TCAC de 2030 % de XNUMX à XNUMX.

5.Matériaux pour le prototypage médical par impression 3D ?
Différents matériaux sont utilisés dans l’impression 3D lorsqu’il s’agit de prototypage médical, et certains de ces matériaux sont abordés ci-dessous :
L'acide polylactique
Le PLA est une forme de plastique très populaire dans l’impression 3D FDM. Il est abordable et très facile à utiliser en matière d’impression et offre une biodégradabilité. À l’aide d’imprimantes PLA et 3D, des ventilateurs fonctionnels ont même été créés pendant la COVID-19 pour aider à traiter les patients par des professionnels de la santé et des ingénieurs. Il est également utilisé dans de nombreux appareils orthopédiques, comme les plaques, les broches de fixation, les vis et les échafaudages osseux.
Acrylonitrile butadiène styrène (ABS)
L'ABS est également une forme de plastique utilisée dans l'impression 3D. C'est un matériau très léger et solide qui peut être fondu sous forme liquide et se révèle ensuite solide une fois refroidi. Il est utilisé dans le secteur médical pour fabriquer les modèles utilisés en chirurgie, les prothèses et les corsets orthopédiques.
Polyétheréthercétone
Le PEEK est un thermostat très performant qui offre une résistance aux produits chimiques et possède des propriétés mécaniques sans faille. Il est utilisé dans de nombreux cas à la place des métaux et a de nombreuses applications médicales qui consistent en des implants et des dispositifs médicaux personnalisés.
Titane
Le titane est un type de métal couramment utilisé dans l’impression 3D et, dans le secteur médical, il est utilisé pour fabriquer des outils chirurgicaux et des arthroplasties. De nombreux implants comme la hanche, le genou et la colonne vertébrale sont fabriqués en titane par impression 3D en raison de leurs excellentes propriétés mécaniques et de leur biocompatibilité.
Polyéthylène glycol
Le PEG est une forme de plastique utilisée dans l’impression 3D et possède des caractéristiques biochimiques qui le rendent adapté au secteur médical. Il est utilisé pour créer des tissus cartilagineux, osseux et vasculaires par impression 3D.
6.Comment fonctionne l’impression 3D dans le prototypage médical ?
L'impression 3D fonctionne de différentes manières pour le développement de dispositifs médicaux variés en matière de prototypage médical, et certaines d'entre elles sont abordées ci-dessous :
6.1 Impression 3D d'implants personnalisés
L'impression d'implants personnalisés comprendra une méthode suivie pour le processus d'impression 3D et comprend les étapes suivantes :
- Grâce à un scanner ou toute autre méthode d'image et de modélisation, le modèle 3D du site implantaire est créé afin que l'implant puisse être conçu en conséquence.
- Le médecin conçoit l'implant numériquement en fonction de la personnalisation en fonction de l'anatomie du patient qui lui convient.
- Habituellement, les matériaux biocompatibles sont choisis lorsqu'il s'agit d'imprimer un implant personnalisé ; pour cela, le matériau choisi est introduit dans l'imprimante.
- L'imprimante imprime l'objet couche par couche et, une fois l'implant prêt, il peut subir un autre processus permettant d'améliorer ses propriétés, puis des contrôles de qualité sont effectués.
- Une fois l’implant finalisé, la stérilisation a lieu et il est implanté chirurgicalement chez le patient.
6.2 Impression 3D pour le prototypage de dispositifs médicaux
L'impression 3D pour le prototypage de dispositifs médicaux comprend les étapes ci-dessous :
- Les concepts ont d'abord été créés à l'aide d'un logiciel de CAO pour dispositifs médicaux.
- Une fois les concepts et les conceptions prêts, l'impression 3D est réalisée, ce qui tend à créer des prototypes physiques.
- Le prototype du dispositif médical passe ensuite par le processus de test au cours duquel la sécurité, l'ergonomie et la fonctionnalité du dispositif sont testées.
6.3 Impression 3D pour les appareils et prothèses personnalisés
Afin de réaliser l'impression 3D d'appareils et de prothèses personnalisés, les étapes ci-dessous sont suivies :
Des scans 3D sont d'abord obtenus afin que l'anatomie et les exigences des appareils et des prothèses puissent être comprises et que les mesures puissent être évaluées.
Une fois les données obtenues, ces prothèses sont conçues sur mesure.
Une fois la conception prête, les matériaux biocompatibles sont utilisés et l’impression 3D de ces appareils est réalisée couche par couche.
Les appareils fabriqués sont ensuite soumis à des tests et, si nécessaire, des modifications sont apportées pour garantir la perfection de leur fonction et de leur ajustement.

7.Comment obtenir des services d’impression 3D ?
Comme vous avez parcouru l’article ci-dessus, vous devez désormais bien connaître tout ce qui concerne l’impression 3D dans le domaine médical et les matériaux pertinents utilisés pour la fabrication.
Les services d’impression 3D pour la fabrication de dispositifs médicaux sont hautement spécialisés. L'efficacité et la qualité des dispositifs médicaux ne peuvent être négligées. Par conséquent, lors du choix du bon fournisseur de services, AN-Prototype devrait être votre interlocuteur privilégié.
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