Comment l’impression 3D se développe une étape à la fois

MarketsandMarkets prévoit récemment que le marché mondial de l’impression 3D augmentera de 22,5% par an, passant de 12,6 milliards de dollars en 2021 à 34,8 milliards de dollars d’ici 2026. L’utilité de la technologie a été démontrée pendant la pandémie, lorsque l’impression 3D a permis aux entreprises d’imprimer des pièces pour des équipements de protection individuelle (EPI).

Selon MarketsandMarkets, le secteur de la fabrication industrielle passe d’une phase de prototype d’adoption de l’impression 3D au développement de produits finaux. Par exemple, les imprimantes 3D permettent aux organisations de divers secteurs de créer des outils et des accessoires personnalisés à faible volume à un coût inférieur aux prix traditionnels. MarketsandMarkets a déclaré que les petits fabricants bénéficient du même avantage avec une imprimante 3D que les fabricants mondiaux de niveau 1.

La société belge d’impression 3D Materialise est l’une des entreprises qui a fait évoluer ses produits et services pour étendre la portée de l’impression 3D.

Bart van der Schueren, CTO chez Materialise, a déclaré : « Lorsque nous avons commencé en 1990, nous avons acquis une imprimante pour développer des services pour le marché belge, mais assez rapidement, nous avons constaté un manque de données 3D. La CAO 3D était inexistante. »

Les dessins étaient souvent des dessins à la main informatisés, a-t-il déclaré. « Ce qui manquait, c’était un moyen facile d’obtenir les données sous une forme entièrement numérique; sinon, il est impossible d’imprimer.

Materialise a commencé à développer de petits outils à usage interne pour convertir les données existantes pour ses clients industriels. Il a également commencé à se pencher sur l’imagerie médicale. « Avec l’impression 3D, nous pouvons personnaliser un produit en fonction d’un individu », a déclaré van der Schueren.

La société a commencé à produire des implants dentaires 3D, puis s’est étendue à la chirurgie du genou, fournissant un modèle personnalisé utilisant l’anatomie d’un patient. « Aujourd’hui, nous fournissons des implants de genou à 56 000 patients par an », a déclaré van der Schueren.

En octobre dernier, Materialise est passée à une nouvelle catégorie de produits, en acquérant la technologie de mesure dynamique du pied RSscan et la gamme de semelles intérieures personnalisées Phits, portées par paula Radcliffe, championne du marathon de Londres.

Selon van der Schueren, 20% des personnes ne portent pas de chaussures bien ajustées. Cela peut entraîner des problèmes de genou, de hanche et de dos. Appliquant des techniques similaires aux impressions 3D d’imagerie médicale personnalisée, van der Schueren a déclaré qu’avec des chaussures ajustées, il devient possible de corriger la démarche des gens et de réduire le risque de blessure.

La société a maintenant combiné la technologie avancée d’analyse de la marche de RSscan avec ses capacités d’impression 3D. Cela crée ce que Materialise décrit comme un « flux de travail en trois étapes », permettant aux experts du pied de concevoir les orthèses les plus appropriées plus efficacement et avec plus de précision.

Dans la phase initiale, Materialise Phits Suite aide les experts du pied à scanner et à mesurer les données d’un patient en utilisant des plaques de pression footscan de haute qualité et des scanners 3D. Ensuite, le logiciel footscan automatise la conception de la semelle intérieure et fournit des recommandations scientifiques avec une option de saisie manuelle par un expert. Enfin, l’expert du pied peut envoyer la conception de la semelle intérieure générée via un portail cloud à l’installation de production de Materialise. En quelques jours, des orthèses imprimées en 3D personnalisées sont livrées au cabinet et, en fin de compte, au patient.

La société a travaillé avec Gait et Motion Technology pour offrir des semelles Phits imprimées en 3D. Grâce à un réseau de cliniques, il fournit le scanner de pied 3D RSscan et le logiciel d’accompagnement pour les podiatres. Lors d’une consultation, un patient est invité à marcher le long de la plaque de pression RSscan un certain nombre de fois. La matrice des capteurs sur la plaque de pression prend des mesures en différents points du pied.

« Nous avons développé des outils pour traduire ces mesures de pression en une analyse de la démarche », a déclaré van der Schueren, ajoutant que cela peut ensuite être utilisé pour imprimer en 3D une semelle intérieure personnalisée.

Scott Barton, directeur de Gait and Motion Technology, a déclaré: « Il existe 4 096 capteurs, chacun mesurant 5×7 mm, enregistrant à 300 Hz par demi-mètre. Cela nous permet d’attraper les choses rapidement et avec plus de détails. »

Le patient est invité à monter et descendre la plaque de pression six fois, ce qui fournit suffisamment de données pour analyser chaque empreinte de pression. Les données sont ensuite moyenées et toutes les données incorrectes sont supprimées, laissant un ensemble de données clair qu’un podiatre peut utiliser avec le logiciel de conception de RSscan pour personnaliser une semelle intérieure afin de corriger la démarche du patient.

Les données sont ensuite cryptées pour se conformer au règlement général sur la protection des données et poussées dans le cloud, où elles sont ajoutées à une file d’attente dans le système de fabrication.

Materialise explore comment utiliser l’intelligence artificielle (IA) pour aider au développement de semelles personnalisées, a déclaré van der Schueren. « L’IA aide à apprendre des cas, mais nous pensons que nous devons apporter des connaissances spécialisées. »

Il a déclaré que l’IA pourrait être utilisée pour comparer différents profils de pression du pied afin d’identifier des modèles. Mais il a ajouté: « Les corrections que vous adoptez sont basées sur des heuristiques. »

Le champion du monde d’Ultra Trail Tom Evans est l’un des athlètes qui utilise des semelles Phits imprimées en 3D et montées par Gait and Motion. Il a déclaré: « L’équipe de Gait et Motion Clinics m’a permis d’être constant. J’ai eu un test vraiment approfondi, suivi de la livraison de mes semelles Phits. Cela a été un outil incroyable pour me garder constant dans mes gros blocs d’entraînement. »

La stratégie de Materialise visant à développer une suite de produits pour fournir des orthèses imprimées en 3D et, grâce à des partenariats comme celui avec Gait et Motion Technology, à offrir un service à une large clientèle, illustre comment l’impression 3D devient de plus en plus courante. Pour van der Schueren, les semelles intérieures sont à peu près de la bonne taille pour être fabriqués à grande échelle en utilisant l’impression 3D.