« L'industrie du dispositif médical repose sur un paradoxe : elle doit à la fois produire en série tout en répondant aux attentes spécifiques de chaque patient, pointe Stephan Zeidler, responsable du secteur médical pour GE Additive. C’est une contrainte face à laquelle la fabrication additive à une carte à jouer. » Le secteur médical est celui qui, parmi ceux ayant adopté l’impression 3D comme outil de production, affiche la plus forte croissance.
Selon le cabinet Allied Market Research, la progression de cette technologie appliquée au médical est estimée à 18,2 % par an d’ici à 2026, et son marché pourrait atteindre 3,6 milliards de dollars (3,3 milliards d’euros). Le cabinet Technavio table même sur une croissance de 23 % par an.
En quelques années, les principaux fabricants mondiaux de dispositifs ont mis en place des usines dédiées, à l’instar du spécialiste mondial des prothèses, Stryker, qui a massivement investi en 2019 pour équiper son site irlandais de Cork, avec près de 80 machines de fabrication additive. Au début de l’année, GE Healthcare, filiale de l’américain General Electric, a ouvert, à Umea (Suède), une installation consacrée à l’impression en série de pièces en polyamides pour ses équipements de traitements cellulaires.
Un essor corrélé au déploiement des outils numériques en médecine
Si la crise sanitaire liée à la pandémie du Covid-19 a mis en lumière la réactivité de la fabrication additive, notamment pour la fourniture de consommables et de petits équipements d’urgence aux hôpitaux, ces applications restent minoritaires en temps normal. Les principaux moteurs du secteur, et les capacités de production, sont à trouver du côté des dispositifs médicaux pour l’orthopédie, le dentaire ou encore l’audition.
Là, l’impression 3D répond au besoin de personnalisation des dispositifs en fonction du patient, tout en améliorant les cadences de production. Les procédés traditionnels du secteur, comme le moulage des plastiques, la fonderie ou l’usinage, laissent la place aux techniques de fabrication sur lit de poudre.
« L’adoption de ces technologies est souvent corrélée au déploiement des outils numériques en médecine pour faciliter le sur-mesure », souligne Lucile Blaise, la présidente pour la France et l’Europe de l’Ouest du groupe international Resmed, qui produit des orthèses d’avancée mandibulaire imprimées en 3D destinées à lutter contre l’apnée du sommeil. « À partir de 2016, nous avons troqué les moulages dentaires qui servaient de base à nos produits contre des scans intra-oraux. Nous utilisons la CAO pour concevoir l’orthèse et nous lançons directement l’impression sans étapes intermédiaires. »
Frittage sur lit de poudre polymère et technologie Multijet d'HP
Resmed utilise le frittage sur lit de poudre polymère (SLS) pour produire ces orthèses façonnées sur mesure pour le patient. Outre la plus grande facilité de conception, le procédé a permis de passer à une production de moyenne série : le groupe imprime plus de 15 000 orthèses personnalisées par an à Saint-Priest, près de Lyon (Rhône).
De son côté, la société grenobloise Chabloz Orthopédie, filiale du prothésiste allemand Ottobock, a investi dans une machine industrielle d’impression 3D. Spécialisée, entre autres, dans les orthèses crâniennes pour corriger les cas de plagiocéphalie chez les jeunes enfants, elle souhaitait accélérer leur production. « La tête de l’enfant change rapidement, nous ne voulions donc pas que le délai entre le scan de la tête et la livraison du produit soit trop long, explique Jules Revais, ingénieur R & D produits et procédés. L’impression 3D nous permet de livrer l’orthèse une semaine après la prise des mesures. »
Chabloz a fait le choix de la technologie multijet mise au point par HP pour produire jusqu’à neuf pièces personnalisées en polyamide-12 par cycle. Et continue à monter en compétences, notamment grâce à un partenariat avec HP et le CEA au sein du centre d’innovation Y.Spot, inauguré en février. « À terme, nous souhaitons faire passer 50 % de notre catalogue à l’impression 3D », prévoit Jules Revais.
300 implants vertébraux en métal imprimés chaque semaine par Medicrea
Chez Medicrea, spécialiste des implants vertébraux en métal, le passage de l’usinage à l’impression 3D est amorcé. Et progresse rapidement. « D’ici à cinq ans, nous aurons entièrement transféré nos gammes d’implants dédiés à la chirurgie de la colonne en fabrication additive », précise David Ryan, son chief operating officer. La société a obtenu en début d’année le marquage CE pour ses implants, après avoir décroché l’agrément de l’agence américaine des médicaments (FDA), l’an passé. Elle s’est équipée d’une machine EOS de fusion laser sur lit de poudre (SLM) pour la réalisation d’implants en titane et en alliage chrome-cobalt et en imprime environ 300 par semaine dans son usine de Rillieux-la-Pape (Rhône).
« La personnalisation de l’implant apporte beaucoup de valeur ajoutée, souligne David Ryan. Auparavant, le chirurgien devait choisir lors de l’opération l’implant le plus proche de la morphologie de son patient parmi une gamme de produits étalés devant lui. En réalisant un implant sur mesure grâce à une planification en amont, il n’a pas à se poser cette question. Cela évite de produire des tailles d’implants qui ne seront peut-être pas utilisées. Et pour le patient, un implant mieux adapté est synonyme d’un temps de convalescence réduit. »
L’impression 3D offre également des avantages thérapeutiques non négligeables. « La fabrication additive permet de créer des prothèses lattices ou macroporeuses, explique Gaël Volpi, le président de la société 3D Medlab. En réduisant la densité de l’implant et en se rapprochant de celle de l’os, on favorise l’acceptation de la prothèse par le corps et on stimule la reprise osseuse. » Dans ce domaine, des designs innovants pourraient prochainement se généraliser dans les salles d’opération.
Les médicaments aussi
L’industrie pharmaceutique étudie de près l’impression 3D pour la production de médicaments au dosage personnalisé. Le 2 mars, Merck a signé un accord avec Additive Manufacturing Customized Machines (AMCM), filiale d’EOS, pour la mise au point d’un procédé additif pouvant remplacer la technique traditionnellement utilisée de compression de poudres, qui peut s’avérer longue et coûteuse lorsqu’il faut reformuler rapidement le dosage de la substance active. Le système d’impression développé par AMCM et Merck dans son centre d’innovation à Darmstadt, en Allemagne, s’appuie sur une méthode de fusion laser sur lit de poudre. Une technologie déjà bien maîtrisée par EOS dans le domaine de la fabrication additive métal ou polymère. Le mélange médicamenteux sert de poudre de base. Le laser façonne directement le comprimé, s’affranchissant ainsi des étapes de granulation et de compression.
