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L'innovation prend vie avec l'impression 3D

L'innovation prend vie avec l'impression 3D


L'outillage devient le chemin à suivre chez Medtronic


« L’usine de Medtronic à Varsovie a utilisé des imprimantes FDM pour permettre à de nombreux projets d’atteindre des temps de réaction plus rapides en réduisant les temps de développement des processus et les coûts. Les imprimantes permettent à nos équipes d'ingénieurs de prototyper des conceptions complexes et de construire plusieurs itérations de fixations afin de garantir les meilleurs processus possibles à une fraction des coûts traditionnels. »
Duane Wilson, Directeur technique, Medtronic RTG Division

Gagner du temps

En tant que leader mondial de l'industrie des dispositifs médicaux, Medtronic a pour mission principale de transformer les soins de santé grâce à l'innovation. Sa capacité à rationaliser son processus de production et à commercialiser ses produits plus rapidement est au cœur de cette stratégie. Au sein de la division RTG (Restorative Therapy Group) de Medtronic, à Varsovie (Indiana), les jauges, les gabarits et les fixations imprimés en 3D sont les héros silencieux qui assurent le bon déroulement de la fabrication. Ils prennent en charge plusieurs plates-formes CNC et autres machines dans un environnement de production qui fonctionne 24/7. Étant donné que les espaces de fabrication sont agencés en cellules de production, la modularité des conceptions s'adapte aux besoins de chaque cellule individuelle. Ils aident également dans la métrologie, le contrôle qualité, l’assemblage, la gravure laser et même la maintenance. Les articles imprimés en 3D sont utilisés pour contenir, positionner, protéger, organiser et assembler à toutes les étapes du processus de fabrication.

Même si l’impression 3D des gabarits et des fixations permet d'économiser des dollars et des délais importants sur l'usinage, le véritable impact financier provient du maintien d'un flux continu de la ligne de production. Richard Booth, ingénieur senior en conception des jauges, des fixations et des gabarits depuis plus de 17 ans au sein de la division RTG de Medtronic, souligne : « Le temps est tout. Avec l'impression 3D, si une demande d'ingénierie vient et qu'un gabarit doit être changé en cours de production, il peut être conçu, imprimé et prêt en quelques heures ou jours contre deux à trois semaines dans notre atelier d'usinage interne ou six à huit semaines avec un fournisseur extérieur, avec des économies importantes. »

Accélérer le délai de mise sur le marché

L'impression 3D transforme la façon dont les gabarits, les fixations et les jauges sont fabriqués chez Medtronic – allant des outils d'alignement légers aux dispositifs de maintien qui améliorent l'ergonomie, la sécurité, les opérations de production et les délais de commercialisation.

L’outillage devient le chemin critique vers le lancement de nouveaux produits innovants chez Medtronic et c’est là que l’impression 3D a vraiment un impact - accélérant le délai de mise sur le marché. L’équipe d'outillage est souvent entraînée très tard dans le processus, avec une grande urgence, pour créer les gabarits et les fixations nécessaires pour obtenir une production opérationnelle et efficace. Avec l'impression 3D, l'équipe peut avoir les conceptions complètes, imprimées et prêtes à l'emploi dans un délai de 1 à 5 jours, réduisant considérablement le temps qu'il faudrait si elles étaient produites par l'atelier interne ou un atelier d'usinage externe. Cela signifie que les hôpitaux et les médecins peuvent utiliser les produits plus tôt.

Un avantage supplémentaire des gabarits et fixations imprimés en 3D est qu'ils peuvent facilement être modifiés ou peaufinés à un coût minime voire nul. Si une fixation doit être remplacée ou modifiée pour maintenir la production en marche, elle peut être facilement repensée et imprimée en quelques heures, puis remise à la production. La possibilité de reproduire en multiples exemplaires afin que la fabrication puisse avoir plusieurs ensembles de gabarits en même temps augmente encore l'efficacité. Par exemple, pendant qu'une fixation chargée de produit est en cours de traitement, une autre fixation chargée peut migrer vers l'opération suivante. Tout cela augmente la disponibilité de ces innovations vitales pour les cliniciens et, en fin de compte, fournit les meilleurs soins aux patients.

Liberté et précision de conception illimitées

Pour fabriquer des gabarits, des accessoires et des jauges, Medtronic s'est tourné vers les imprimantes FDM® (modélisation par dépôt en fusion), car elles offrent la liberté de concevoir des formes légères, complexes et ergonomiques rendant la fabrication plus efficace. L'utilisation de thermoplastiques de qualité industrielle signifie des aides à la fabrication fiables pour l'assemblage des produits, dont des outils d'alignement, des jauges d'identification de pièces et des dispositifs de maintien, tous conçus pour résister à la rigueur d'un environnement de production difficile tout en répondant aux normes de l'industrie médicale. Imprimés selon des spécifications précises, ils sont parfaitement adaptés à la tâche. « Les méthodes de fabrication traditionnelles ne peuvent pas fournir les formes ou le niveau de précision requis », selon Booth. FDM peut maintenir des tolérances serrées dans une géométrie complexe et peut être beaucoup plus rapide et reproductible que l'usinage traditionnel. Ceci est très important lorsque des appareils et des jauges en double sont nécessaires. FDM peut également produire des fonctionnalités qu'il n'est pas possible de créer par d'autres moyens.

Désormais, avec une liberté de conception illimitée et la vitesse à laquelle l'impression 3D peut produire des pièces, des conceptions de toutes formes et tailles peuvent être optimisées - quelle que soit leur complexité - en plusieurs itérations à la demande, et en toute simplicité.

« Le meilleur de tous », selon Booth, « les géométries complexes peuvent être produites sans frais supplémentaires, alors qu'avec les gabarits et les fixations usinés, nous étions souvent limités en raison du coût élevé de leur production. Par exemple, une fixation FDM dont la construction interne coûte 1 000 $ peut potentiellement coûter 20 000 $ lorsqu'elle est usinée à l'extérieur. En moyenne, nous estimons que les pièces FDM coûtent 80% moins cher à produire par rapport aux pièces usinées. Sur une période de quatre ans, nous avons estimé une économie de 6 millions de dollars par rapport à ce qui aurait été dépensé si nous avions confié les pièces à un atelier d'usinage extérieur. »


La sécurité renforcée avec une ergonomie personnalisée

Les gabarits et les fixations ne remplacent pas les travailleurs chez Medtronic. Mais au lieu de cela, ils rendent leur travail plus facile et plus efficace. Les matériaux utilisés dans l'impression 3D sont plus légers que le métal, ce qui réduit la charge de travail pour les employés et améliore leur sécurité. De plus, contrairement au métal solide, les gabarits et fixations FDM peuvent être imprimés avec un remplissage à densité variable pour en réduire davantage le poids.

Des gabarits et des fixations avec des conceptions ergonomiques complexes sont facilement fabriqués pour améliorer l'interaction et le confort des travailleurs. Des protections personnalisables et des dispositifs de maintien légers permettent de réduire les blessures pendant le travail.

Par exemple, Booth déclare : « Les outils et les gabarits plus légers sont plus faciles à déplacer, ce qui réduit le risque de microtraumatismes répétés pour les opérateurs et rend le processus plus efficace. Des conditions de travail plus sûres ont un impact positif sur la productivité des travailleurs. » En conclusion: « Les outils imprimés en 3D permettent aux conceptions personnalisées de s'adapter au mieux aux exigences de l'utilisateur et de l'opération. Les outils personnalisés sont plus faciles à utiliser, augmentent la productivité et créent un meilleur environnement de travail tout en réduisant le temps de traitement, améliorant l'efficacité et le délai de commercialisation. »

Le stockage numérique économise l'espace physique

L'espace de stockage physique et son coût, ainsi que l'élimination des produits en fin de vie, sont des contraintes souvent rencontrées avec les gabarits et fixations traditionnels. Avec les pièces imprimées FDM, des bibliothèques numériques sont utilisées pour stocker les fichiers source au lieu de louer ou de garder des espaces de stockage pour des tonnes d'équipements.

Pour Medtronic, l'innovation significative est un engagement de l'entreprise à améliorer la vie des patients dans le monde entier. En rationalisant le processus de production pour mettre les produits entre les mains des professionnels de santé dans le monde entier plus rapidement, l'impression 3D est devenue une partie intégrante de cet objectif, s’étendant au-delà du développement de nouveaux produits jusqu'à la fabrication et la fourniture de soins moins coûteux.


 

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