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Equipements de production & Techniques de fabrication > Impression 3D

Des implants rachidiens plus performants grâce à l’impression 3D

Publié le 26 novembre 2019 par Patrick RENARD
Source : 3D Systems
Equipements 3D Systems basés sur la technologie d’impression directe en métal (DMP) du fabricant américain.

Spécialisé dans le rachis, NuVasive a décidé de se lancer dans la fabrication additive il y a 4 ans, en misant sur l'expertise de 3D Systems. Il n'aura fallu que 14 mois au fabricant pour concevoir, qualifier et mettre sur le marché une gamme optimisée d'implants imprimés en 3D.

En 2015, l’Américain NuVasive a pris conscience que les capacités de la fabrication additive à produire des formes complexes et optimisées lui ouvriraient de nouvelles portes en matière de conception et de production de solutions mini-invasives. Sauf que personne dans l’entreprise n’avait alors d’expérience en fabrication additive !

Il était donc nécessaire de collaborer avec un fournisseur d'équipements proposant services et fabrication. L'équipe de NuVasive a identifié plusieurs critères clés à prendre en compte pour choisir ce fournisseur. La qualité et la fiabilité de la technologie d'impression 3D n'étaient pas négociables. L'entreprise avait aussi besoin d'un logiciel capable de fabriquer efficacement un dispositif innovant. Enfin, elle cherchait un partenaire crédible dans le secteur de la fabrication additive et en mesure de se développer avec elle. « Nous ne voulions prendre aucun risque à ce niveau », déclare Jeremy Malik, responsable du développement produit chez NuVasive.

Centre d'innovation client : un service complet dont a profité NuVasive

De la conception à la production de son implant Modulus, NuVasive a pu compter sur l'aide des Centres d'innovation client (CIC) de 3D Systems.

Ces installations offrent tout un écosystème de solutions de fabrication additive comprenant des capacités de conception et de production, avec du matériel, du logiciel et des matériaux haut de gamme. Couvrant toutes les étapes, du développement d'applications jusqu'à l'ingénierie d'avant-projet, en passant par la validation d'équipements et de processus, la qualification de pièces et la production, les CIC de 3D Systems aident toutes les entreprises, quel que soit leur niveau d'expertise, à innover plus rapidement grâce à l'impression 3D.

Dans le cas de NuVasive, 3D Systems a apporté son expertise sur certains aspects méconnus mais essentiels tels que les stratégies d'impression, la métallurgie et le retrait des résidus de poudre.

Les deux entreprises ont aussi travaillé de concert à la qualification du workflow de production. L'utilisation d'un nouveau processus a soulevé des difficultés inédites en matière de réglementation. Mais les données de 3D Systems sur le caractère reproductible de la fabrication a permis d'étayer les demandes d'autorisation à la FDA. D'ailleurs, d'autres clients de 3D Systems, avant NuVasive, avaient déjà obtenu des autorisations de la FDA pour leurs dispositifs médicaux.

Au terme d'une recherche minutieuse, NuVasive a porté son choix sur 3D Systems, sa technologie d'impression directe en métal (DMP) et son équipe d'experts et d'ingénieurs d'applications, avec l'objectif  de commercialiser une nouvelle gamme d'implants innovants appelée Modulus.

Une innovation permise par l'optimisation topologique

Avec la gamme Modulus, l'objectif était de fournir l'implant rachidien optimal sans avoir à apporter de changements importants au processus. Pour proposer un produit réellement innovant, il fallait pouvoir obtenir le juste compromis entre porosité et équilibrage de charge, avec une optimisation de chaque référence produit sur le plan de la radio transparence.

Ceci n'aurait pas été possible sans l’optimisation topologique, une stratégie basée sur un algorithme conçu pour exclure tout matériau excédentaire n'ayant aucune vocation structurelle ou fonctionnelle. Un composant optimisé sur le plan topologique est plus léger, sans incidence sur sa résistance. Dans le cas de la gamme Modulus, l'optimisation topologique permet aussi d'obtenir de meilleures caractéristiques d'imagerie afin que les chirurgiens aient une meilleure visibilité de la fusion osseuse au cours de la phase de suivi. De plus, la structure optimisée en treillis (lattice) forme une architecture poreuse propice à l'ostéo-intégration.

« Nous voulions faire des choses que nous ne savions pas faire auparavant », souligne M. Malik. « Il ne s'agissait pas seulement d'exploiter une nouvelle technologie en vue de la commercialisation d'un produit ; nous voulions améliorer les résultats cliniques obtenus auprès des patients. »

Aujourd'hui, NuVasive est un leader des implants rachidiens imprimés en 3D et propose une gamme complète agréée par la FDA.

Au final, il n'aura fallu que 14 mois à l'entreprise pour passer du concept à la commercialisation de sa nouvelle gamme. Si ce délai est assez courant en fabrication traditionnelle, il est plus étonnant en impression 3D. Les dirigeants de NuVasive se sont d'ailleurs montrés particulièrement satisfaits de ce résultat pour une première utilisation de la fabrication additive.

Une production sous-traitée dans un premier temps

Après le lancement de la commercialisation du premier implant Modulus en 2017 (voir photo ci-dessous), NuVasive a annoncé cet été l'arrivée de Modulus TLIF-O, conçu pour l'arthrodèse intersomatique par voie transforaminale (TLIF). Les études pré-cliniques ont démontré une plus grande intégration à 12 semaines par rapport aux implants classiques.

(source NuVasive)

Pour ce qui est de la production des implants, 3D Systems satisfait les commandes en volume en interne ou au travers de partenaires certifiés. L'entreprise aide aussi ses clients à opérer leur transition vers une production dans leurs propres locaux en assurant le transfert des compétences et des technologies.

NuVasive a ainsi commencé à utiliser la technologie DMP en interne pour imprimer des pièces en titane, en se limitant pour l'instant au prototypage, pour mieux comprendre le fonctionnement des machines afin de perfectionner son processus de production.

« Disposer de cette capacité sur site représente pour nous un énorme progrès », explique M. Malik. « Nous possédons désormais un processus de fabrication légitime et évolutif, ainsi que la capacité de l'améliorer de manière continue ».


www.3dsystems.com

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