Semelles orthopédiques par impression 3D

Les pieds sensibles – pour les personnes diabétiques ou souffrant de déformation du pied, il s’agit d’un problème fréquent et sérieux. Les semelles orthopédiques sur mesure offrent une solution, leur fabrication est toutefois gourmande en ressources et génère une poussière importante. Aussi, que peuvent apporter les évolutions des procédés de fabrication ?

Image: Daniel Seiler, FHNW

Aujourd’hui, les semelles sur mesure sont confectionnées sur des imprimantes 3D. Étant donné qu’il n’est possible d’utiliser qu’une seule matière, les différentes duretés nécessaires sur une semelle sont obtenues au moyen de la structure. En 2021 déjà, Daniel Seiler, FHNW (Muttenz), était persuadé que des améliorations des procédés d’impression 3D pourraient offrir de nouvelles possibilités.

Une imprimante – plusieurs matériaux

Passer de l’idée au projet: les procédés existants d’impression 3D consistent soit à faire fondre une poudre plastique soit à durcir une résine au moyen de rayons UV et se limitent toujours à l’emploi d’un seul matériau. L’approche de Daniel Seiler était d’injecter le plastique fondu à travers une buse et de former des couches successives de filaments plastiques ressemblant à des spaghettis. Ce procédé qui n’est pas nouveau en soi et que l’on connait sous la désignation de fabrication par filament fondu (FFF) permet d’appliquer différents matériaux dans des couches distinctes, des bandes. La petite équipe de la FHNW a développé une imprimante dotée de plusieurs têtes d’impression et capable d’en changer de manière autonome en cours d’opération, selon les exigences du modèle en 3D, pouvant ainsi déposer des matières plastiques de dureté différentes au sein d’une même couche. Les semelles orthopédiques sur mesure dotées de structures de maintien et de zones d’amortissement pour décharge plantaire sont désormais une réalité. En très peu de temps, deux spécialistes de génie biomédical et d’informatique médicale sont parvenus à développer cette imprimante à l’Institut de technologie et d’informatique médicales de la FHNW. Daniel Seiler fait l’éloge des performances de l’équipe et de l’esprit collégial qui a régné: «Nous sommes très fiers que le prototype de notre semelle orthopédique soit utilisé par un triathlète et qu’il en soit satisfait.» Les avantages sont indéniables: une fabrication plus respectueuse des ressources, sans résine toxique – et sans poussière puisque l’étape de finition n’est plus nécessaire. Sans oublier que la dureté et l’élasticité de la semelle ne sont pas obtenues par la structure uniquement mais aussi par la variation des matériaux. Les possibilités d’individualisation et d’application sont donc plus étendues et le confort s’en voit renforcé.

Vision d’une fabrication sur le point d’intervention

Relevé des informations relatives au pied, diagnostic, conception puis fabrication: avant que la semelle soit disponible, le processus passe par plusieurs étapes, dont celle de la conception qui est manuelle et qui repose donc ainsi sur l’interprétation et l’expérience du technicien-orthopédiste. Les projets de recherche à venir misent sur un processus de diagnostic et de conception assisté par intelligence artificielle et partiellement automatisé afin d’éliminer ce goulot d’étranglement en vue d’un passage à grande échelle. Parallèlement et en collaboration avec des expert·e·s de l’entreprise Orthopodo Malgaroli spécialisée en technologie orthopédique, la possibilité d’utiliser différentes imprimantes de manière décentralisée à différents endroits est en cours d’évaluation. Diagnostic, prise d’empreintes, conception et fabrication des orthèses plantaires pourraient ainsi avoir lieu lors d’une consultation dont les patient·e·s repartiraient leurs semelles aux pieds. Ou pour citer Daniel Seiler: «Il s’agirait littéralement d’une fabrication sur le point d’intervention, c’est-à-dire directement là où sont les patient·e·s.»

Les équipes de la FHNW et de Orthopodo Malgaroli pensent déjà à d’autres applications: des semelles sur mesure qui seraient non plus uniquement réservées à des applications thérapeutiques mais qui auraient leur rôle à jouer sur le plan de la prévention, ouvrant ainsi le marché aux sportif·ve·s. Elles réfléchissent également à la possibilité, en collaboration avec d’autres partenaires, d’imprimer des objets à vocation pédagogique, tels que des maquettes d’os avec tendons et muscles, destinés aux chirurgien·ne·s.

Vous trouverez des informations complètes et plus détaillées sur le sujet dans l'article Impression 3D de matériaux composites et de multi-matériaux.

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