Comme tout implant, les plaques et vis osseuses sont soumises à des exigences de qualité qui imposent des inspections et mesures dimensionnelles tout au long de leur production. La tomographie à rayons X a de nombreux atouts à faire valoir dans ce type d'application où précision, automatisation et traçabilité sont de mise.

Essentielle au contrôle qualité des implants, la mesure est un défi de taille pour les plaques et vis osseuses, dont les géométries sont complexes.

Il s'agit d'évaluer les caractéristiques des produits comme leur taille et leurs formes, la propreté technique, l'analyse des matériaux et l'admissibilité des écarts par rapport aux modèles CAO. Pour ce faire, les fabricants utilisent traditionnellement des machines à mesurer tridimensionnelles (MMT) à base de palpeurs tactiles ou multicapteurs. Mais la tomographie à rayons X est aujourd'hui une alternative avantageuse, surtout dès qu'il s'agit de gérer de petites surfaces et des géométries complexes, en respectant les tolérances nécessaires.

Une précision à l'échelle micronique

La tomographie à rayons X est une méthode d'imagerie non destructive qui permet d'examiner, en un seul scan, l'extérieur et l'intérieur d'une ou de plusieurs pièces.

La tomographie selon Zeiss

(Source : Zeiss)

Avec son Metrotom 6 Scout, le fabricant allemand Zeiss propose une solution de contrôle qualité compacte et robuste, conçue pour toutes les étapes de la chaîne de production d'implants orthopédiques, de la matière première jusqu'au produit fini :

• métallographie pour l’analyse des matériaux ;
• test de qualité des pièces brutes ;
• contrôle de produits entrants pour une inspection efficace des pièces réceptionnées ;
• inspection en cours de fabrication pour le contrôle de la qualité du traitement et la
• propreté technique ;
• contrôle de la taille, de la forme et de position pour le dimensionnement final ;
• analyse de surface pour le contrôle visuel final.

Ce modèle intègre une source à rayons X de 225 kV, un détecteur haute résolution 3k, un manipulateur à cinématique 5 axes et une table d'auto-centrage, pour offrir une très haute précision, caractérisée par des incertitudes de mesure (MPESD) inférieures à 3 μm, avec la possibilité de scan simultané de plusieurs pièces.

Les avancées depuis 15 ans sur cette technologie ont démontré ses capacités à répondre à des besoins d’inspection santé matière mais aussi à des problématiques métrologiques, étant donné le niveau de précision atteint. On parle de métrotomographie.

Des études évaluant l’écart entre les valeurs enregistrées à l’aide d'un tomographe et d'une MMT traditionnelle ont d'ailleurs confirmé que les tomographies sont précises à quelques microns près.

La tomographie à rayons X peut ainsi être utilisée pour s’assurer qu'une pièce est conforme dimensionnellement, que sa structure est exempte de fissures, de vides, de porosités et d’inclusions critiques, et cela du produit brut jusqu’au contrôle final.

Des avantages déterminants

Au delà de sa précision, la tomographie permet notamment de simplifier le processus d’inspection en économisant du temps et en limitant les interactions de l’opérateur.

Une MMT classique nécessite différents capteurs et parfois même la destruction des pièces mesurées. La tomographie lève ces deux obstacles, en offrant une solution non-destructive en une seule acquisition, adaptée à l’ensemble du processus de production. Les mesures impliquant traditionnellement plusieurs instruments (MMT, machine optique, calibres ou micromètres) peuvent être remplacées par un seul scan, en un seul clic.

Autre atout intéressant des tomographes : la possibilité, pour certains modèles, d'être utilisés en production, avec - cerise sur le gâteau - un espace au sol réduit.

A cela s'ajoute le fait qu'en tant qu'outil numérique, la tomographie prend en compte la traçabilité et la sécurité lors du processus de contrôle. Un impératif dans le secteur médical.

Des optimisations automatisées

On notera enfin que dans un tomographe, la maîtrise du positionnement de l’échantillon est primordiale ; c’est elle qui va guider la précision. Lors de la phase de configuration, il est nécessaire de trouver l’équilibre optimal entre le temps de numérisation par pièce (nombre de pièces numérisées simultanément) et la taille du voxel (résolution géométrique) afin d’éviter que l’une ou l’autre de ces valeurs ne soit trop élevée. Certains tomographes disposent de fonctionnalités facilitant ces optimisations de manière automatique.

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