L’essor de la fabrication additive des prothèses et des orthèses

février 17, 2022
9 min

The orthotics and prosthetics market is booming. However, traditional fabrication processes are not a sustainable option to follow its growth. It especially causes material waste and is a time-consuming and laborious process. This iLe marché des orthèses et des prothèses est en plein essor. Cependant, la méthode de fabrication traditionnelle n’est pas une option durable pour suivre sa croissance. Elle entraîne un gaspillage de matériaux et un processus long et laborieux. C’est là que la fabrication additive (FA), également connue sous le nom d’impression 3D, entre en jeu et facilite ces problèmes. La taille du marché des produits médicaux en impression 3D devrait croître à un TCAC de 17,5 % de 2021 à 2028 . Cependant, cette technologie vient aussi avec son lot de défis. Dans cet article, nous passerons en revue l’étude sur l’état actuel de l’application des technologies FA dans la production de prothèses et d’orthèses.

Fabrication additive versus méthode traditionnelle

Encore aujourd’hui, des prothèses et orthèses préfabriquées sont disponibles sur le marché et sont beaucoup moins chères que les produits sur mesure. Cependant, les prothèses et orthèses adaptées permettent un meilleur ajustement à la partie du corps du patient, ce qui offre plus de confort et de meilleurs résultats. La méthode traditionnelle, qui est la méthode de fabrication la plus adoptée pour les produits sur mesure, implique le moulage en plâtre et prend beaucoup plus de temps en raison de son processus manuel.

Dans la méthode traditionnelle, un moule est obtenu en utilisant des bandages en plâtre autour de la partie du corps, ensuite un moule positif est construit en versant du plâtre dans le moule négatif. Avec cette méthode, il n’est pas rare d’effectuer plusieurs ajustements lors des visites d’essayage pour obtenir la bonne forme. L’ensemble du processus entraîne un gaspillage de matériaux, de temps et des coûts de main-d’œuvre élevés. De plus, la qualité du produit fini dépend fortement des compétences du clinicien.

D’autre part, avec la FA, les possibilités sont infinies. En plus d’économiser de l’argent sur les coûts des matériaux (et sur les produits gaspillés), cela permet également la personnalisation du produit pour répondre à des exigences uniques et prendre en compte des caractéristiques individuelles. Les avantages ne s’arrêtent pas là; les retards de production peuvent aussi être évités en raison de pénuries de pièces nécessaires à la fabrication de produits en masse.

Attelle de main en impression 3D

Étudier la fabrication additive dans la production d’orthèses et de prothèses

Avec les progrès récents des matériaux et la baisse des coûts, la technologie FA a été mise à l’épreuve. Des études ont analysé de nouvelles méthodes de fabrication d’orthèses et de prothèses qui utilisent des technologies de numérisation corporelle telles que la CAO/FAO pour une acquisition 3D précise. Pour créer des orthèses plantaires sur mesure, les technologies de FA ont été utilisées pour fabriquer divers types de produits et ont été comparées à ceux fabriqués avec la méthode traditionnelle. Ces études ont conclu que l’approche des orthèses pied/cheville-pied peut être un succès et indique un grand potentiel d’utilisation clinique.

D’autres études ont également été réalisées dans la fabrication de prothèses où l’emboîture de la prothèse transtibiale a été fabriquée à l’aide des technologies CAD et SLS. Cela s’est traduit par un confort amélioré, une plus grande symétrie des marches et une fonction articulaire des membres inférieurs similaire à celle de la prothèse définitive du patient. Ces études ont conclu à la faisabilité de la modélisation par dépôt en fusion (FDM) dans la conception et la fabrication des emboîtures de prothèse transtibiale.

De plus, avec la FA, l’utilisation de l’analyse par éléments finis (utilisée pour trouver la distribution des contraintes pour les géométries complexes) a permis des prédictions et une optimisation des caractéristiques mécaniques ainsi que des performances fonctionnelles. Des approches topologiques peuvent être utilisées pour optimiser la distribution des matériaux tout en maintenant la rigidité de la conception, ce qui est impossible avec les procédures traditionnelles. Les technologies multi-matériaux, telles que SL, FDM et SLS sont utilisées pour produire des composants avec plusieurs matériaux et des géométries complexes tout en ajoutant des fonctionnalités. Cependant, l’un des principaux défis de ces technologies est la combinaison de divers matériaux, en raison des différences de dilatation/contraction thermique et de la dissymétrie de dégagement de chaleur, ce qui n’est pas un problème dans la méthode traditionnelle. L’analyse par éléments finis a été introduite dans les prothèses et les orthèses pour prédire et concevoir un ajustement approprié avant la production. Encore une fois, diverses études ont été menées pour analyser la répartition des contraintes dans les tissus du corps humain et identifier les comportements biomécaniques.

Structure pour le processus de fabrication additive

Ces modèles d’éléments finis ont fourni des informations importantes sur la prédiction des performances. Cependant, ces technologies de modélisation avancées ne sont pas encore intégrées dans la pratique clinique en raison de l’absence d’une structure systématique mature entourant tous les aspects, y compris l’analyse informatique. C’est pourquoi, cette étude propose une structure pour gérer la production de FA depuis la conception initiale jusqu’aux produits finaux adaptables.

Cette structure réduit le temps et ajoute une uniformisation de la production pour fournir des résultats de personnalisation plus rapides avec des qualités constantes. Dans le nouveau monde numérique, la FA est en passe de devenir un favori pour de nombreuses entreprises. Cependant, elle n’a pas été largement commercialisée et appliquée dans les cliniques de prothèses ou d’orthèses en raison des limitations existantes sur une structure systématique mature.

L’un des principaux problèmes est que, par rapport à la méthode traditionnelle, la mise en œuvre de l’analyse de pré-fabrication nécessite des compétences supplémentaires de la part des cliniciens. De plus, ce processus nécessite un logiciel et de l’équipement professionnel. L’intégration des technologies de FA dans des applications réelles n’est pas encore courante en raison des coûts élevés et de la consommation de temps. De plus, une meilleure compréhension des produits de FA reste à faire par les commentaires des patients et par l’analyse des effets à long terme.

Malgré les nombreux avantages que la FA apporte au marché, l’adoption est encore lente à ce jour et il existe encore des incertitudes dans l’industrie. Au cours des prochaines années, il sera intéressant de suivre les résultats à long terme de cette nouvelle technologie, l’évolution de la comparaison de la FA avec la méthode traditionnelle, ainsi que la croissance des débats sur les questions de propriété intellectuelle avec l’impression 3D. Êtes-vous prêt pour l’essor de la fabrication additive ?

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