Exploitée dans bon nombre de dispositifs médicaux, la super-élasticité du Nitinol permet à 3C Industry d'innover dans le traitement des défauts d'alignement dentaire, avec des arcs orthodontiques linguaux adaptés au patient. La start-up a choisi de faire appel à AMF pour fabriquer ses dispositifs.

Figure 1 - La courbe contrainte-déformation du Nitinol se distingue par un plateau de déformation dans la zone élastique (crédit photo : AMF).

Alliage de titane et de nickel, le Nitinol se distingue de tous les autres matériaux métalliques par une élasticité exceptionnelle de 5 %, classiquement. C'est-à-dire qu'après avoir subi une déformation jusqu’à 5 %, le matériau retrouve sa forme originale (Cf Figure 1).

Cette super-élasticité présente une autre particularité unique : la déformation se produit à contrainte constante. En d'autres termes, la contrainte est la même au cours de toute la déformation. Ce n’est pas habituel car dans tous les autres matériaux, plus on déforme dans la zone élastique, plus la contrainte augmente.

Une expérience étonnante pour visualiser cette propriété

Une expérience consiste à attacher un contenant à un ressort en Nitinol super-élastique, et à le remplir d'eau de façon progressive.

Figure 2 - Expérience permettant de visualiser la super-élasticité du Nitinol (crédit photo : AMF).

Au début, il ne se passe pas grand-chose : le ressort s’allonge légèrement avec l’augmentation de la charge.

Soudainement, à la goutte d’eau près en excès, le ressort à spires serrées s'étire entièrement pour devenir un fil quasi rectiligne (Cf Figure 2). Inversement, quand on retire de l’eau, le ressort retourne à sa forme initiale, en spires serrées, à la goutte d’eau près retirée.

Dans cette expérience, la déformation de 5 % mentionnée plus haut est démultipliée par l’effet ressort. La goutte d’eau en excès amène la charge sur le plateau de superélasticité (Cf Figure 1). Le changement de forme spectaculaire est instantané car la déformation jusqu’à 5 % est la même quelle que soit la charge.

Des arcs orthodontiques vestibulaires ou linguaux

Cette propriété est particulièrement intéressante pour les arcs orthodontiques. Ce type de dispositif, solidaire des dents par l'intermédiaire de bagues, va appliquer à chaque dent une force constante et maitrisée qui ne dépend pas de la mauvaise position initiale.

Les arcs classiques et standards sont dits vestibulaires car installés sur la partie extérieure de la dentition. Ils ont comme désavantages d’être visibles et de nécessiter un réajustement tous les mois du fait qu'ils soient standards.

Les arcs anatomiques conçus et commercialisés par la société 3C Industry sont dits linguaux car installés derrière les dents. Ils sont dimensionnés pour la correction de chaque patient. Il n’y a donc pas besoin de les réajuster pendant tout le traitement.

L'organisation entre 3C Industry et AMF

Dispositif de mesure de flexion 3 points développé pour suivre la production des arcs (crédit photo : AMF).

Pour produire cet arc orthodontique lingual personnalisé, 3C Industry a fait appel à la société AMF reconnue pour son expertise du Nitinol.

L'entreprise fabrique les arcs en Nitinol à partir des fichiers générés à l'aide du logiciel développé par 3C Industry. Celui-ci permet de dimensionner et dessiner l’arc adapté à la correction du patient.

En quelques jours, AMF retourne l’arc fabriqué. Cette organisation particulièrement efficace permet une montée en puissance du nombre d’arcs fabriqués chaque semaine.

De quelques dizaines à plusieurs milliers par semaine, l’organisation et les investissements sont les mêmes. Il convient uniquement de prévoir le personnel en conséquence.

Un procédé maîtrisé au service de la personnalisation

On notera qu'il est possible d'adapter la force appliquée à chaque dent, en fonction de la section du fil mais également des traitements thermiques appliqués à l’arc en Nitinol.

AMF a l’habitude de fabriquer des machines spéciales assurant toutes les mesures sur le Nitinol. L'entreprise a réalisé un dispositif de mesure de flexion 3 points en température, qui permet de suivre la production des arcs, mais aussi d'adapter la force en fonction des besoins.

www.nitifrance.com