Les prototypes rapides fonctionnels améliorent le design des outils médicaux

« Au Medtronic – la technologie médicale de pointe de Sofamor Danek prend une nouvelle forme en partie grâce à la technologie de prototypage FDM »
Troy McDonald, Medtronic–Sofamor Danek

Les médecins effectuent des visites, et pourtant il n’y a aucun patient à voir au Sofamor Danek prototype lab du Medtronic. Au contraire, ils viennent au laboratoire pour voir leurs idées pour de nouveaux instruments chirurgicaux se transformer en prototypes fonctionnels par le biais du prototypage FDM (impression 3D en dépôt de fils). Avec des implantations à Memphis, au Tennessee et à Rossi, en France, Sofamor Danek est le leader mondial des technologies médicales spinales et crâniennes.

« Nous accueillons un ou deux chirurgiens VIP chaque jour », explique l’ingénieur en conception Richard Franks. « Ils viennent avec un problème à résoudre dans la matinée. Ils expliquent leurs besoins à un ingénieur. Celui-ci modélisera une solution par le biais de ProEngineer, puis fabrique un prototype. Souvent, le lendemain matin, nous avons déjà un prototype à mettre dans ses mains. Parfois, nous livrons le prototype le jour même. Grâce à l'imprimante 3D FDM Fortus installée en interne, il est vraiment devenu facile pour nous de concevoir des produits. »

Les ingénieurs de Sofamor Danek ont récemment conçu un instrument à encliquetage contre-couple qui permettent aux chirurgiens de fixer un jeu de vis pour un implant correctif sur les vertèbres d’un patient. Après que les vis soient fixées, l’outil coupe les têtes à un niveau de couple pré-défini. La méthode traditionnelle a exigé aux chirurgiens d’utiliser des outils distincts, en les travaillant dans des directions opposées et en utilisant les deux mains. Le résultat a souvent été une poussée violente au moment où la tête de vis est coupée. Les chirurgiens voulaient à tout prix éviter cela.

Une solution réelle

« L’outil que nous avons développé combine les deux anciens outils en une seule unité », explique l’ingénieur de conception Richard Franks. « Pendant que le chirurgien tient les deux manches ensemble, le cliquet resserre les vis. » Les ingénieurs ont produit un cliquet en polycarbonate suffisamment fort pour résister à des tests sur un jeu de vis en inox et assez solide pour survivre dans un autoclave. Par ailleurs, comme l’affirme le directeur du service ingénierie Troy McDonald, « Les chirurgiens sont vraiment brutaux avec ces prototypes lorsqu’ils les testent. A cet effet, nous devons utiliser des matériaux durs. FDM nous a offert la force et la durabilité dont nous avions besoin. »

Les technologistes médicaux apprécient l’impact de l'impression 3D en dépôt de fils sur l’avancée de la technique chirurgicale, selon McDonald. « Le FDM s’est avéré être un outil important pour nous », dit-il. « Les avantages des prototypes fonctionnels s’étendent également jusqu’à la communication », dit-il. « Avoir la possibilité d’utiliser des prototypes rapides a réellement réduit le manque de communication. » Après l’envoi du cliquet contre-couple dans trois hôpitaux, Sofamor Danek a appris que le design de l’outil pourrait être amélioré en tournant ses manches de 90° - des informations qu’il n’aurait pas pu obtenir sans les prototypes fonctionnels.

Les avantages financiers obtenus par l’introduction de la technologie FDM dans le laboratoire sont évidents pour McDonald. « Désormais, nous pouvons affiner nos conceptions avant même que nous ne découpions le métal. C’est à partir de là que l’argent commence à être dépensé de façon exponentielle».

Il réalise davantage d’économies dans la mesure où plus de prototypes sont réalisés en interne. « Nous avons plusieurs branches. Chacune a son propre personnel d’ingénierie qui vient dans notre laboratoire avec des demandes de modélisation. A l’exception des articles d’exposition, presque tout ce qui sort de l'imprimante 3D professionnelle doit passer par une évaluation fonctionnelle. Cela permet à l’entreprise d’économiser de l’argent. La différence entre le coût de l’externalisation et celui de l’internalisation est évidente. Nous pouvons justifier l’achat du système FDM Fortus via cette différence. Quoi qu’il en soit, les actifs incorporels tels que les problèmes de timing, la communication et les services à valeur ajoutée sont les plus grands avantages de la technologie. »

« Au Medtronic – la technologie médicale de pointe de Sofamor Danek prend une nouvelle forme en partie grâce à la technologie de prototypage FDM », explique le designer de prototypage rapide, David Freeman. « Les entreprises prospectes recherchent des partenaires avant-gardistes. »