Largement utilisé dans le secteur des dispositifs médicaux, le marquage laser s'accompagne de risques qu'il convient de maitriser, notamment en matière d'implants. Fort de son expertise dans ce domaine, le CRITT Matériaux Innovation a développé une méthodologie pour qualifier ce type de marquage.

Le marquage laser, qui présente de nombreux avantages, est largement répandu pour identifier tout type de dispositif médical. Son principe est toujours le même : un faisceau laser vient fondre la surface de l’objet à marquer sur une très faible épaisseur, créant ainsi l’inscription souhaitée. Il est utilisé sur tous types de matériaux, notamment les métaux et les polymères.

Le marquage laser affecte cependant l’intégrité du matériau et induit donc certains risques qui doivent être maitrisés, en particulier lorsque le dispositif médical est implantable.

En premier lieu, il convient d'effectuer ce marquage dans une zone où l’impact sur les performances du dispositif sont minimes. Jusqu’à il y a une vingtaine d’années, sur les prothèses de hanche, il était parfois d’usage de marquer le col, qui est la partie la plus sollicitée de l'implant. Cela pouvait occasionner des ruptures in vivo dans le cas de marquages trop prononcés. C’est en étudiant plusieurs de ces cas que le CRITT Matériaux Innovation (MI) a acquis une expertise sur ce sujet.

Comment le marquage laser affecte la surface des pièces métalliques

Surface d’une lettre A réalisée par marquage laser, vue au microscope (crédit photo : CRITT MI).

Sur les matériaux métalliques, la visibilité du marquage laser est principalement due à une modification superficielle de la morphologie du matériau qui change son aspect. Elle peut aussi s’accompagner d’une légère érosion ou d’une surépaisseur en périphérie du marquage.

Les points importants à contrôler pour qualifier un marquage laser sont :

• La profondeur affectée, constituée par l’érosion du matériau, la zone fondue par le faisceau laser et, dans certains cas, la formation d’une couche d’oxyde superficielle. Trop importante, cette profondeur peut avoir des conséquences métallurgiques ou mécaniques néfastes. Il est nécessaire de la réduire au minimum, sans compromettre la visibilité du marquage.
• La morphologie du dépôt. Il faut éviter les irrégularités importantes et les replis, susceptibles de retenir des éléments indésirables et d'altérer l’efficacité du nettoyage du dispositif médical. Ces altérations peuvent aussi retenir des petites quantités d’eau ; ce qui risque de créer un foyer de corrosion, dans l'inox notamment.
• L’absence de micro-fissures, pour les mêmes raisons que celles décrites ci-dessus, mais surtout parce qu’elles peuvent être à l’origine d’un phénomène de fatigue aboutissant à une rupture de l’implant.

Une prestation de caractérisation accréditée COFRAC

Coupe micrographique d’un marquage laser prononcé pouvant induire une rupture (crédit photo : CRITT MI).

Il est donc très important de bien maîtriser son procédé de marquage laser afin d’éviter qu’il produise les effets indésirables décrits ci-dessus.

Il n’existe aujourd’hui aucune norme qui déterminerait les critères d’acceptation d’un marquage laser. Ceux-ci dépendent étroitement du matériau et de l’usage du dispositif concerné.

Le CRITT MI a étudié de nombreux cas de dommages consécutifs à une gravure laser inappropriée. Cela lui a permis de développer une méthodologie pour caractériser les inscriptions réalisées par laser. Il est ainsi possible de s’assurer que les paramètres du procédé sont conformes aux exigences établies par le fabricant et de mettre en évidence les défauts critiques qui pourraient en découler. Ce centre de R&D a obtenu récemment l’accréditation COFRAC pour cette prestation.

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