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Equipements de production & Techniques de fabrication > Impression 3D

De l’importance du gaz dans la fabrication additive

Publié le 20 octobre 2020 par Patrick RENARD
Source : 3D Medlab
Cage de fusion intersomatique réalisée en Ti-6Al-4V.

Après une première expérience avec Linde concernant une armoire de stockage de poudres, 3D Medlab a entamé une véritable coopération avec le spécialiste allemand du gaz industriel pour améliorer la qualité des pièces imprimées en 3D.

Établie à Marignane, près de Marseille, 3D Medlab est spécialisée dans la fabrication additive pour le secteur médical, avec des activités axées en particulier sur l’ingénierie, la conception et la production d'implants orthopédiques et cardiovasculaires. L'entreprise accompagne les hôpitaux qui cherchent à intégrer la fabrication additive dans leurs capacités de développement ainsi que les fabricants de dispositifs médicaux qui souhaitent enrichir leur portefeuille de pièces imprimées en 3D.

3D Medlab se distingue notamment par  un important service de R&D qui étudie en permanence les nouveaux matériaux et explore les procédés de fabrication 3D émergents afin de développer des DM innovants pour ses clients, dans le strict respect des normes règlementaires. Le service de R&D s’attache aussi à étudier le rôle des gaz autant dans le stockage de la poudre pour la fabrication additive que durant le procédé de fabrication lui-même, ainsi que l'incidence de ces gaz sur la qualité et la reproductibilité du produit final.

Satisfaire les préconisations de la FDA

3D Medlab suit de près l’évolution des recommandations de la FDA et de l’UE en matière de documentation, de validation et de traçabilité des procédés utilisés. Comme l’indique une directive de 2017 de la FDA, il est conseillé à tous les industriels de la fabrication additive qui réalisent des DM d’élaborer un plan de stockage pour les matériaux et poudres utilisés dans le procédé.

Afin de rester en totale conformité avec les préconisations de la FDA, 3D Medlab avait besoin d’une solution de stockage de poudres en environnement contrôlé. L’humidité et l’oxygène de l’air ambiant peuvent en effet affecter les poudres utilisées pour la fabrication additive ainsi que leurs propriétés physiques et chimiques, provoquant ainsi leur vieillissement prématuré.

Armoire ADDvance installée chez 3D Medlab.

Sus à l'oxygène et à l'humidité

C'est ainsi que l’entreprise a fait appel à Linde, son fournisseur de confiance pour les gaz utilisés en impression 3D comme l’azote (N₂), l’hélium (He) et l’argon (Ar), ainsi que les mélanges Ar/He innovants pour la R&D. Elle s'est équipée d'une armoire de poudres ADDvance, réalisée sur mesure, pour assurer le respect des normes de qualité et la conformité aux dispositions règlementaires.

Le système ADDvance utilise un flux gazeux pour effectuer une purge sélective et ainsi maintenir un taux d’oxygène et d’humidité non critique dans l’armoire de stockage. Ce système fonctionne en mesurant de façon continue les niveaux d’humidité. Lorsque ces niveaux augmentent suite à l’ouverture des portes de l’armoire, le système libère un flux de gaz de purge à haut débit une fois les portes refermées. L’humidité et l’oxygène de l’air sont ainsi rapidement éliminés. Le système fait ensuite circuler un flux de gaz de plus faible débit afin de maintenir le niveau d'oxygène au plus bas jusqu'à la prochaine ouverture des portes. Les substances sensibles sont ainsi protégées de l’air et de l’humidité ambiants, ce qui renforce leur résistance à la contamination tout en améliorant la sécurité des opérateurs. 3D Medlab a installé l’armoire ADDvance de Linde au printemps 2019 et l’exploite depuis avec succès.

Grâce à cette armoire, 3D Medlab bénéficie de toute la précision nécessaire au respect les prescriptions réglementaires en matière de qualité, traçabilité et documentation. « Notre expérience avec l'armoire ADDvance démontre que Linde vise les mêmes standards de précision et d’excellence que nous en matière de fabrication additive, » souligne Gaël Volpi, PDG de 3D Medlab. « Une conformité règlementaire totale constitue un pilier fondamental de notre processus d’ingénierie et de conception – nos clients nous font confiance pour garantir la mise en place de toutes les mesures et tous les contrôles appropriés. »

Un partenariat élargi à la chambre d'impression

Suite à l’installation réussie de l’armoire de stockage des poudres, 3D Medlab a décidé de renforcer son partenariat avec Linde. L’entreprise s’est montrée particulièrement intéressée par la recherche que mène l'entreprise allemande en matière de mélanges de gaz de fabrication additive innovants, capables d'influer sur la qualité et la reproductibilité des pièces à base de matériaux sensibles à l’oxygène comme le Ti-6Al-4V.

Association de la solution ADDvance O₂ precision de Linde et de l’une des imprimantes (EOS) de 3D Medlab.

C'est ainsi que les deux sociétés ont signé un accord de co-développement, sur les bases duquel Linde a installé sa solution ADDvance O₂ Precision chez 3D Medlab. Il s'agit d'une technologie de mesure et d’analyse, unique en son genre d'après Linde, qui garantit un mélange optimal des gaz dans la chambre d’impression. Une solution qui permet à 3D Medlab de bénéficier d'un contrôle extrêmement précis de la concentration en oxygène et des niveaux d’humidité dans la chambre d'impression.

Pour davantage de finesse et un meilleur état de surface

Les deux entreprises explorent actuellement les avantages de différents mélanges de gaz d’impression, en particulier la capacité des mélanges He/Ar à créer des structures lattices intéressantes offrant une plus grande finesse de détails et un meilleur état de surface.

Si les premiers travaux de recherche se concentrent sur des structures lattices en Ti-6Al-4V, il est prévu par la suite d’explorer le potentiel du nitinol (nickel-titane), alliage superélastique à mémoire de forme utilisé pour les stents de nouvelle génération.

« Nous sommes ravis de notre collaboration avec Linde, » déclare Gaël Volpi. « Cet accord de co-développement est un partenariat idéal entre deux entreprises de premier plan dans les technologies de fabrication additive et qui font avancer la recherche et l’innovation dans ce domaine en pleine évolution, pour le plus grand bénéfice des patients dans le monde entier. »

[source des illustrations : Linde]


www.linde-gas.fr

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