Centre d'apprentissage 3D
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Les bases de l'impression 3D

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Guide de design

03

Préparer un fichier 3D

04

Découpe et gravure laser

05

Impression 3D pour les entreprises

06

Choisissez le meilleur matériau d'impression 3D

07

Les logiciels pour l'impression 3D

08

Les technologies d'impression 3D

09

Les applications de l'impression 3D

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Les meilleurs articles de Sculpteo

Comment l’impression 3D impacte le secteur médical ?

Introduction

Une des spécificités de domaine de la santé, c’est qu’il faut savoir s’adapter à chaque patient. Les outils ou les dispositifs utilisés lors des interventions chirurgicales ou pour le traitement des patients doivent souvent être personnalisés.  En plus de cela, ces dispositifs sont souvent chers et assez limités. Ces contraintes sont réellement compatibles avec l’utilisation de l’impression 3D, qui permet, elle, d’imprimer des pièces uniques, personnalisées, à un prix raisonnable. C’est notamment pour ces raisons que l’impression 3D de pièces médicales a très rapidement augmenté au sein de cette industrie. Comment l’impression 3D est en train d’impacter le secteur médical, et que pouvons-nous espérer dans le futur ? 

1. Des prothèses imprimées en 3D à faible coût

La prothèse est un sujet sensible dans le domaine de la santé, et notamment pour les patients. Elles sont vitales pour ceux qui en ont besoin, mais elles sont souvent peu esthétiques en plus d’être très chères. Les prix peuvent s’élever à plus de $100,000. Avec l’impression 3D, le coût peut s’abaisser à $1000, voire moins!

Le projet Openhandproject ou le réseau e-Nable créent des communautés de volontaires qui se chargent de créer des dispositifs médicaux open source, et des prothèses de mains imprimées en 3D. Ces prothèses imprimées en 3D sont gratuites. Elles peuvent coûter entre $80 – $150 pour ceux qui en ont les moyens. Ces projets ont créé plus de 300 mains cette année.

L’impression 3D change de nombreuse choses: elle permet même d’apporter un peu de magie aux enfants confrontés au handicap, en créant des prothèses de super-héros, comme la prothèse d’avant-bras et main « Iron Man ». Cette prothèse a été développée par Limbitless Solutions pour $300.

Dans les prochaines années, e-Nable va développer d’autres types de prothèses pour les personnes en ayant besoin de l’épaule jusqu’à la main, permettant ainsi à tout le monde d’avoir une prothèse sur-mesure.

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Une prothèse développée par Limbitless

2. Des implants sur-mesure

Le but d’un implant est de remplacer une partie fonctionnelle du corps. Un implant a besoin d’être accepté par l’organisme, tout en permettant de remplir à l’identique la fonction de la partie d’origine. Les technologies médicales utilisées pour respecter ces contraintes sont chères et ont besoin d’un investissement conséquent en termes de Recherche et Développement afin d’améliorer le modèle médical. Avec l’impression 3D et l’utilisation d’un matériel médical adapté, la forme de l’implant peut être améliorée facilement et à moindre coût. 

CSIRO’s Lab 22 a créé les premières côtes et sternum imprimés en 3D pour sauver un patient diagnostiqué d’un sarcome à la poitrine.  À cause du développement du cancer, le personnel médical a décidé de retirer le sternum et une partie des côtes du patient. Malgré tout, le docteurs savaient qu’il serait difficile de trouver un implant correspondant parfaitement à la forme et à la cavité de la poitrine du patient. L’implant avait besoin d’être parfaitement personnalisé, c’est pourquoi l’impression 3D semblait être la solution la plus adaptée. Ils ont alors utilisé l’impression 3D de métal avec du Titane, qui est souvent utilisé pour les implants au niveau de la poitrine, imprimés en 3D. Un implant a donc été créé sur-mesure à partir d’un scan du patient

Les challenges clés pour le futur de l’impression 3D dans cette industrie sera de développer de nouveaux matériaux et d’améliorer la réactivité afin de créer des implants sur-mesure en quelques heures seulement, ce qui permettra de sauver la vie de patient en situation d’urgence. 

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Sternum imprimé en 3D. Source : Anatomics

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Côtes et sternum imprimés en 3D. Source : Anatomics

3. Digitalisation du secteur dentaire

Savez-vous que lorsque vous allez chez le dentiste pour faire une prise d’empreinte de vos dents, il doit ensuite garder le moule ? Si nous prenons également en compte l’inconfort et le goût désagréable du matériel utilisé dans ces cas-là, l’impression 3D apparaît comme une solution pertinente pour le secteur de l’orthodontie. Avec un scan 3D, les dentistes peuvent imprimer en 3D des modèles en plâtre, positionner les appareils ou les aligneurs, sans déranger leur patient. Aussi, ils peuvent dématérialiser leur travail et gagner du temps sur la création des moules. Cela permet également d’apporter des solutions sur le plan du stockage, puisque les scans 3D sont stockés dans un ordinateur et non plus dans une pièce. 

Au début, les imprimantes 3D étaient simplement utilisées pour faire créer des composants utilisés pour les dernières étapes de la restauration. Maintenant, leur utilisation se développe au-delà, et pourrait permettre de créer directement les produits finis.

Toujours dans le but d’atteindre ce but, les matériaux d’impression 3D devraient rapidement s’améliorer en termes de durabilité. 

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4. Pallier le manque de donneurs grâce à la bio-impression

L’impression 3D révolutionne l’industrie médicale par de nombreux moyens. Une de nos customer story est très inspirante. Le professeur Daniel Kelly, de l’équipe de l’AMBER (Advanced Materials and Bioengineering Research Center), prend part à cette révolution en cherchant à imprimer du cartilage et des os en utilisant une encre spécialisée.

Des millions d’interventions requièrent une greffe d’os chaque année. Ces procédures sont toujours considérées comme ayant un risque de ne pas fonctionner. Il est en plus très compliqué de trouver des donneurs. La recherche en bio-impression d’os conduite par le professeur Daniel Kelly a permis de pallier le manque de donneurs, tout en ouvrant de nouvelles possibilités de personnalisation, et de créations de formes complexes, adaptées au corps du patient. 

Découvrez en plus à propos de l’impression 3D de cartilage et d’os dans cet article: Révolution dans l’impression 3D médicale: le professeur Kelly nous parle de l’impression 3D d’os

5. Préparer une intervention et apprendre à pratiquer

Quand un résident pratique une opération pour la première fois, même s’il est très doué, les différentes étapes de l’opération peuvent lui prendre un peu plus de temps. Ce délai peut impacter le mental du résident, mais aussi la durée de l’opération et de l’anesthésie du patient.  De la même façon, pour un chirurgien spécialisé, quelques opérations délicates comme la séparation de jumeaux siamois, doivent absolument être préparées. Afin de se préparer, les médecins peuvent s’entraîner sur des modèles grandeur nature. 

Avec une méthode de fabrication traditionnelle pour créer un prototype, le procédé commence avec un bloc de matériaux solide, auquel on enlève progressivement des parties. Mais les équipements et les matériaux bruts sont chers et le procédé n’est pas réactif. Tandis qu’avec la fabrication additive, il est possible d’imprimer un moule personnalisé en peu de temps, et à un prix abordable. Cela permet aux étudiants de s’entraîner avant leur première opération chirurgicale. 

Le docteur Mac Quants du Royal College Specialty Committee de chirurgie cardiaque a observé que « l’apprentissage était rapide pour ceux qui ont eu la chance de pratiquer sur le simulateur, même sans être guidé. Le simple fait de répéter plusieurs fois une opération est bénéfique ».

Dans le futur, l’impression 3D devrait être un outil commun pour apprendre aux étudiants à mener une opération chirurgicale technique.

6. Utilisation de l’impression 3D pour la reconstruction mammaire

Comme nous l’avons mentionné précédemment,, l’impression 3D peut servir pour diverses applications dans le milieu médical, notamment la reconstruction mammaire. L’entreprise Mat(t)isse ainsi que les médecins du CHU de Lille ont développé une nouvelle méthode, utile aux femmes ayant besoin de prothèses mammaires. 

Au lieu d’utiliser des implants en silicones, Mat(t)isse et trois médecins utilisent une autre méthode: le transfère de graisse ou lipofilling. Le problème avec cette méthode, c’est que lorsque trop de graisse est injectée au niveau de la poitrine, il se résorbe au fil du temps, et la patiente devra être confrontée à une nouvelle intervention chirurgicale. 

Afin d’éviter que la graisse soit absorbée par le corps, une poche dentelée a été créée. Cette prothèse se résorbera naturellement dans le corps, comme des sutures. Elle peut être personnalisée, et la patiente n’a plus besoin de passer par d’autres interventions chirurgicales.

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Image via: Lattice Medical.

Découvrez en plus à propos de la méthode de reconstruction mammaire développée par Mat(t)isse

7. Des modèles grandeur nature

Avec le scan d’un patient, les médecins peuvent facilement créer un modèle 3D avec le logiciel Osirix. En effet, le logiciel créé un fichier .stl d’après lequel il est possible de réaliser une impression 3D. Cette impression sera grandeur nature. Ce procédé peut être utilisé pour créér un modèle 3D d’une partie spécifique du corps du patient pour trouver les solutions adaptées, pour en faire un cas d’étude, ou simplement pour faire des tests.

L’échographie imprimée en 3D d’une mère aveugle est un exemple de ce qui peut être fait grâce à ce type de modèles.

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Une échographie en 3D a permis à Tatiana Guerra de sentir ce à quoi ressemblait son bébé. Crédit : Huggies Brasil

8. Traitements personnalisés

Il y a deux ans, Lee Cronin, un chimiste de l’Université de Glasgow a fait un TED Talk à propos des possibilités offertes par l’impression 3D pour créer des traitements personnalisés. Il a expliqué comment les patients seraient capables d’imprimer eux-mêmes leurs médicaments. Dans un premier temps, ils devront aller sur une pharmacie en ligne avec leur prescription digitale, acheter le blueprint et l’encre chimique nécessaire.  Ensuite ils seront capables d’imprimer leur traitement chez eux. Son discours annonce la fin des médicaments tels que nous les connaissons aujourd’hui. À la place de cela, il faudra acheter des blueprints et des applications. Deux ans auparavant, cette annonce paraissant bien trop futuriste. 

L’U.S Food and Drug Administration a approuvé la première pilule imprimée en 3D en août 2015: le Spritam Levetiracetam. Ce médicament réduit les crises d’épilepsie et est fabriqué par une entreprise pharmaceutique du nom d’Aprecia. Le procédé de fabrication se fait couche par couche, avec des ingrédients actifs et inactifs.

Les traitements personnalisés vont révolutionner la façon dont les gens se soignent. Par exemple, s’ils sont allergiques à un des composants du médicament, il ne sera tout simplement pas ajouté. Les patients seront ainsi traités en fonction de leur génétique. La prise de médicament sera alors plus pertinente, car sur-mesure. Pour aller plus loin, cette technique serait peut-être même un moyen de prévenir les maladies plus efficacement. 

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9. Imprimer en 3D “le premier cœur artificiel”

Les chercheurs de l’ETH Zurichont récemment créé un cœur artificiel entièrement fait en silicone, de la même taille qu’un cœur humain. Il pèse approximativement 390 grammes et a un volume de 679 cm 3. Contrairement à d’autres cœurs artificiels, c’est le premier à être imprimé en silicone souple, grâce à la technique de fonte de cire perdue

Les chercheurs ont conçu ce cœur en silicone avec la même structure, forme et fonction, que celui du patient. Il a bien évidemment les mêmes ventricules, mais également un muscle supplémentaire pour contrôler le mouvement. Ce cœur en silicone a passé plusieurs tests, et il se comporte comme un cœur humain. Par contre, le silicone peut seulement résister à 3 000 battements, ce qui ne correspond qu’à une heure. C’est pourquoi ce cœur ne peut pas être implanté sur un corps humain pour le moment.  

Nicholas Cohrs, un doctorant ayant travaillé sur ce cœur imprimé en 3D explique: 

“C’était un simple test pour savoir si ce projet était réalisable. Notre but n’était pas de présenter un cœur viable pour une implantation, mais de faire réfléchir sur les nouveaux développements qui peuvent être mis au point concernant le cœur artificiel. » 

D’après l’ETH Zurich, 26 millions de personnes souffrent de problèmes cardiaques. Les patients doivent avoir recours à des pompes pour leur sang, et attendent un potentiel donneur alors qu’il y en a très peu. Le cœur artificiel est un vrai besoin. Ce secteur doit encore être développé, mais nous sommes sûrs que l’impression 3D apportera bientôt de nouvelles solutions afin de sauver plus de vies. 

Pour commencer, il pourrait être possible d’utiliser l’impression 3D pour réaliser quelques parties de cet organes, comme une valve ou un vaisseau.

Photo credit: Heart Zurich

10. Une imprimante 3D de peau pour sauver les victimes brulées

L’impression 3D est une technologie réactive pouvant rapidement adapter sa production. En cas d’urgence, ce procédé pourrait offrir de nouvelles possibilités et permettre de soigner diverses blessures. C’est ce que croit Jame Yoo, qui, lorsqu’il était à Wake Forest School of Medicine, a commencé à travailler sur une imprimante 3D de peau.  Ce qui diffère avec cette imprimante, c’est que la peau ne sera pas imprimée comme un objet indépendant, elle sera directement incorporée au corps du patient. James Yoo a réussi à créer une imprimante capable d’imprimer directement sur le corps de personnes brûlées. 

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11. Des dispositifs médicaux à bas coût, accessible partout dans le monde

Il ne faut pas sous-estimer la portée d’une imprimante 3D. En effet, cette technologie peut être développée partout, même dans les endroits les plus pauvres de la planète. Cette flexibilité aide les équipes médicales à imprimer les outils dont elles ont besoin, mais qu’elles ne peuvent pas acheter. Après le tremblement de terre à Haiti, Field Ready a continué son voyage en utilisant une technologie couche par couche pour créer des dispositifs médicaux afin  d’améliorer la santé et les soins des personnes retirées, au Népal.  

Quelques petits villages n’ont pas d’accès à la médecine, car leurs routes sont par exemple difficiles à franchir. Field Ready a fabriqué des dispositifs médicaux comme des otoscopes, des pinces, des forceps et des stéthoscopes en utilisant une imprimante 3D. Cela a permis de donner le nécessaire aux villageois.  Cette méthode est plus rapide, mais également moins chère.

12. Notre Customer Story dans l’industrie médicale : des outils créés par le Dr. Marc Soubeyrand

L’attache a été réalisée en Nylon grâce à une imprimante 3D SLS 3D à Sculpteo. Cette pièce permet à Marc Soubeyrand de mieux positionner ses implants durant ses opérations. La création sur-mesure d’équipements médicaux, basés sur des données médicales (Scans, IRM, etc.) du patient, permet une approche précise de l’opération. C’est un réel confort pour le patient de savoir que l’opération sera réellement adaptée à ses besoins.

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Pour en savoir plus, vous pouvez lire notre article consacré à aux outils imprimés en 3D pour le médical.

L’impression 3D dans le secteur de la médecine permet de développer de nouvelles applications. En effet, l’impression 3D possède un fort potentiel pour révolutionner l’industrie médicale. Il ne s’agit pas uniquement des avantages de la personnalisation. C’est aussi que l’impression 3D rend la médecine abordable pour n’importe qui. De nombreuses innovations pourraient voir le jour dans ce secteur dans les prochaines années. Nous pourrions par exemple être capables d’imprimer des oreilles ou des organes humaines, des cellules vivantes de la peau, etc.

Vous êtes intéressés par les nombreuses applications de l’impression 3D ? Vous pouvez vous référer à notre page sur les différentes applications de l’impression 3D. L’industrie de l’impression 3D ne cessera pas de vous surprendre. 

Vous souhaitez aller plus loin ? Apprenez à créer une impression 3D de votre propre cerveau en utilisant un CT Scan pour obtenir votre modèle imprimé en 3D.

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