La technologie LCM de Lithoz permet de fabriquer des composants en céramique miniatures, complexes, personnalisés, haute densité et biocompatibles. De quoi produire des dispositifs médicaux innovants comme le montrent ces trois exemples d'applications dans des domaines très variés.

L'impression 3D de céramique connaît un essor considérable depuis quelques années, au point de devenir l'un des principaux moteurs d'innovation du secteur médical. Cela tient au fait qu'elle permet désormais de produire des composants biocompatibles personnalisés, exigeant une précision géométrique élevée et offrant d'excellentes propriétés mécaniques, y compris la résistance.

Parmi les procédés disponibles dans ce domaine figure en bonne place la fabrication céramique par lithographie (LCM) que le fabricant autrichien Lithoz a optimisée pour combiner une précision très élevée, la liberté de conception de l'impression 3D à base de photopolymères, et les performances des céramiques haute densité.

La technologie LCM se distingue en effet par l'utilisation d'un procédé de photopolymérisation pour façonner, couche par couche, des résines chargées en céramique, suivi d'un traitement thermique contrôlé (déliantage et frittage). Cela permet de produire, de façon évolutive, des composants médicaux complexes et entièrement denses, à partir de céramiques comme la zircone, l'ATZ, le nitrure de silicium, l'alumine, ou de biocéramiques comme l'hydroxyapatite ou le phosphate tricalcique.

En chirurgie orthopédique

Embout auriculaire imprimé par CADdent (Source : Lithoz)

Cette technologie est notamment utilisée pour fabriquer des rasoirs d'arthroscopie avec des dimensions de l'ordre du micron, et une qualité d'état de surface très élevée. Utilisé en chirurgie orthopédique, ce type d'outil nécessite des géométries complexes, des arêtes de coupe vives et une fiabilité mécanique à long terme.

Le rasoir en question est fabriqué en zircone renforcée à l'alumine (ATZ), un matériau offrant une résistance à l'usure et une stabilité thermique de très haut niveau, lui permettant de supporter des stérilisations répétées et une utilisation clinique prolongée.

La liberté de conception offerte par le procédé LCM a permis l'intégration de canaux internes destinés aux composants optiques tels que les guides de lumière, au rinçage ou encore à l'introduction de fils électriques pour l'électrocautérisation (chirurgie à haute fréquence).

L'ensemble de la pièce multifonctionnelle a été fabriqué en une seule étape, ce qui aurait été impossible avec les méthodes conventionnelles.

En audiologie

La technologie LCM permet également au sous-traitant allemand CADDent de produire avantageusement des embouts auriculaires pour prothèses auditives pour le compte du fabricant suisse OC Otoplastisches Centrum.

Dans ce domaine, l'ajustement sur mesure est essentiel au confort de l'utilisateur et aux performances acoustiques.

Les embouts auriculaires sont réalisés en zircone renforcée à l'alumine, à parois fines, à partir de scans auriculaires 3D, pour une personnalisation de masse sans outillage supplémentaire.

Les avantages sont très nombreux. D'abord, l'utilisation de matériaux céramiques bio-inertes et hypoallergéniques garantit la biocompatibilité et un confort durable pour les patients, en particulier ceux qui ont la peau sensible ou des allergies aux matériaux polymères ou métalliques standard. Ensuite, les propriétés acoustiques supérieures de la céramique préviennent les échos susceptibles de perturber la reproduction sonore. De plus, la qualité de surface obtenue grâce au procédé LCM élimine la nécessité de post-traitements lors de la fabrication, tout en préservant la finesse de la géométrie. Enfin, la qualité de surface et la densité de la céramique finale rendent l'embout auriculaire résistant aux taches et facilitent le nettoyage du cérumen pour l'utilisateur.

Pompe cardiaque Optiflow (Source : Lithoz)

En cardiologie pédiatrique

Troisième exemple d'application de la technologie de Lithoz : la pompe sanguine miniaturisée à deux étages développée dans le cadre du projet Optiflow 3D, financé en partie par l'Agence autrichienne de promotion de la recherche (FFG). Il s'agit d'offrir une nouvelle option thérapeutique aux patients pédiatriques souffrant d'insuffisance cardiaque.

En combinant la simulation avancée de dynamique des fluides numérique (CFD pour computational fluid dynamics) à la fabrication additive céramique, les performances hydrodynamiques de la pompe peuvent être considérablement améliorées. De plus, l'utilisation de surfaces nanostructurées réduit le risque de formation de caillots sanguins, améliorant ainsi la sécurité et la fonctionnalité du dispositif sur le long terme.

En exploitant à la fois la flexibilité de conception de l'impression 3D et la biocompatibilité de la céramique (qui compose la quasi-totalité de la pompe), le projet vise à améliorer son hémocompatibilité et son efficacité.

Au-delà de répondre aux besoins anatomiques et physiologiques des patients de petite taille, cette stratégie innovante ouvre la voie à la prochaine génération de dispositifs cardiovasculaires, avec des applications potentielles dans des domaines plus vastes encore.

www.lithoz.com