« L'impression 3D et le secteur médical sont faits pour collaborer », énonce en préambule Nicolas Mathian, responsable marketing de Sculpteo. Il est vrai que cette technologie, d'abord plutôt réservée aux créations de prototypes et de modèles de démonstration, est un moyen de satisfaire à la personnalisation de masse attendue dans ce milieu, permettant de fabriquer des pièces sur mesure; comme des prothèses adaptées à la morphologie d'un patient ou des outils adaptés à une tâche spécifique. Au fil du temps et du développement de la filière, l'impression 3D apporte son lot d'avancées et élargit le champ des possibles, notamment dans le médical et la santé. On lui doit dernièrement
un implant crânien sur mesure, breveté parla start-up américaine Arcomedlab. Cet implant osseux synthétique a la particularité de pouvoir stocker et libérer de manière localisée une variété de médicaments selon un système de goutte-à-goutte, améliorant l'efficacité des traitements. Sa fabrication a nécessité l'emploi du dépôt de fil fondu couche par couche à partir d'un modèle 3D (FDM) et le durcissement couche par couche d'une résine photopolymère à l'aide d'un laser (SLA).
La fabrication additive a également donné lieu à l'impression d'un stent oral personnalisé, fabriqué par Kallissio pour protéger les tissus sains chez les patients atteints de cancer de la tête et du cou et approuvé en janvier dernier parla FDA. Les exemples en la matière se multiplient, particulièrement en plasturgie, depuis une dizaine d'années. L'étude intitulée « Fabrication additive : tendances en matière d'innovation », publiée en septembre 2023 par l'Office européen des brevets le confirme, révélant qu'entre 2013 et 2020, si le nombre de familles de brevets internationales dans les technologies d'impression 3D a augmenté presque huit fois plus vite que l'ensemble des domaines technologiques combinés, ce sont les polymères qui ont comptabilisé le plus grand nombre de dépôts sur la période.
Du prototypage à la petite série
L'impression 3D a d'abord fait son entrée, dans la santé comme dans d'autres secteurs, dans les opérations de prototypage, permettant de tester des configurations et d'accélérer les mises sur le marché. « Parmi nos membres, ceux qui fabriquent des dispositifs médicaux ou du packaging santé ont investi dans cette technologie pour de la R&D, du design et de la validation. Les prix ont fortement baissé, jusqu'à être divisés par trois en dix ans », constate Jérôme Empereur, directeur du pôle médical de Polyvia et directeur général de SGH Medical Pharma. L'entreprise fabrique des dispositifs médicaux sur mesure, recourant à l'impression 3D pour du prototypage et du design de production, avec la technologie de dépôt de filet la stéréolithographie.
« Cela nous permet d'obtenir un objet de représentation en plastique, indispensable lors des validations techniques avec le client. Cela nous fait économiser du temps. En revanche, nous continuons de recourir à l'injection pour la production; la méthode traditionnelle nécessitant quelques secondes par unité, contre plusieurs heures avec l'impression 3D », explique Jérôme Empereur. Gagnant en maturité, la technologie est progressivement employée pour produire des pièces uniques ou de petites séries. « Quand on parle en centaines ou milliers de pièces, l'impression 3D est adaptée. Au-delà, les méthodes classiques sont plus rentables », considère Jérôme Empereur. Unyq s'en sert notamment pour proposer des prothèses colorées pour les personnes amputées au niveau des jambes, Mecuris pour des prothèses de pied- parvenant au passage à réduire les coûts de production de 75 %-, Naked Prosthetics pour développer des prothèses fonctionnelles pour les mains et les pieds avec le procédé de stéréolithographie.
Prothèses, orthèses, casques de plagiocéphalie...
Sculpteo, qui a obtenu la norme ISO 13485, l'utilise pour concevoir des prothèses, des orthèses ou des casques de plagiocéphalie. « Nous n'avons plus besoin de concevoir un moule. Il nous suffit de scanner le membre concerné, de générer le fichier 3D et de lancer l'impression qui peut être achevée en 72, voire en 48 heures », détaille Nicolas Mathian. Experte de l'impression 3D, Sculpteo- qui enregistre une croissance moyenne de 25 % ces dix dernières années - a participé à la mise au point d'une ceinture lombaire visant à améliorer l'autonomie des déficients visuels, avec la start-up parisienne Artha France. En pratique, cette dernière transforme des images visuelles capturées par une mini-caméra, installée sur des lunettes, en représentations tactiles pour guider l'usager. Cette innovation est en polyuréthane thermoplastique (TPU), un matériau réputé souple, robuste et confortable. C'est l'impression 3D qui est apparue comme la technologie la plus compétitive pour la produire, affichant un coût dix fois inférieur. Sa commercialisation est attendue dans les prochains mois.
La fabrication additive s'illustre ainsi dans des applications de plus en plus variées. « L'impression 3D a dû acquérir de la maturité, développer ses procédés de fabrication et asseoir sa renommée. Au fil du temps, la confiance envers cette technologie progresse », constate Brian Alexander, responsable des solutions santé chez Syensqo. Le centre hospitalier universitaire de Brest s'appuie ainsi sur une ferme d'impression 3D qui compte neuf modèles d'imprimantes : sept imprimantes FDM, une imprimante SLA, et une Polyjet. On y imprime des moules de positionnement en médecine nucléaire, des guides de coupe sur mesure en implantologie, des pièces détachées biomédicales jugées non critiques, du matériel d'ergothérapie…
Mais aussi des modèles anatomiques patients aidant le chirurgien à préparer ses interventions, avec des couleurs et des résines très réalistes, et à les décrire auprès des premiers concernés. « Ce type de pièces ne peut être fabriqué avec aucune autre technique », souligne Nicolas Mathian. Le CHU aimerait également pouvoir imprimer des dispositifs médicaux implantables, dès lorsque la législation se sera assouplie. Dans un autre domaine, Resmed produit en 3D des orthèses d'avancée mandibulaire sur mesure destinées à lutter contre l'apnée du sommeil depuis 2016. En lieu et place des moulages dentaires, elle s'appuie sur des scans intra-oraux pour imprimer les pièces avec la technologie de frittage sur lit de poudre polymère (SLS).
Et demain ?
L'impression 3D va encore très largement progresser dans les années à venir. « Nous n'en sommes seulement qu'aux balbutiements dans le médical; les délais de validations sont longs, souvent de l'ordre de 3 à 5 ans », considère Brian Alexander. D'autant que les matériaux compatibles s'élargissent, ouvrant le champ des applications. « Il existe dorénavant une quinzaine de matériaux que l'on peut utiliser, notamment des biosourcés; un segment sur lequel les évolutions sont importantes, sur les PLA par exemple », avance Jérôme Empereur. Les vitesses d'exécutions progressent, même si elles restent très en deçà de celles des méthodes concurrentes.
L'impression 3D n'a pas fini de démontrer son potentiel notamment dans le domaine de la santé bucco-dentaire, offrant la possibilité de fabriquer précisément des couronnes, des bridges ou même des prothèses complètes personnalisées. « Le secteur des aligneurs dentaires invisibles est fortement en croissance », donne en exemple Nicolas Mathian. L'impression 3D pourrait aussi ouvrir la voie de la personnalisation poussée des dispositifs médicaux. « Tous les grands donneurs d'ordres se sont dotés de département Innovation : ils veulent notamment, sur les implants, remplacer le titanium par du polymère imprimé en 3D. Il se révèle plus léger, sans corrosion, doté de propriétés antibactériennes, radiotransparent et se prévaut d'une rigidité similaire à celle des os humains, rendant l'implant plus confortable pour le patient », commente Brian Alexander. « La fabrication additive peut offrir un service unique aux patients, en faisant la part belle à la personnalisation, au confort et à la facilité d'utilisation; tout en préservant l'environnement », ponctue Claire Michel, responsable de la Communication et du Marketing chez Syensqo. Très attendue, sa progression est à suivre de près dans les prochaines années.
