Traditionnellement, la réalisation des appareillages orthopédiques est comparable à l’artisanat, les orthoprothésistes faisant appel à des méthodes de fabrication manuelles. Mais depuis quelques années, la technologie s’est invitée dans les processus de fabrication, qui comprennent désormais des procédés numériques, avec par exemple, le recours à un scanner 3D pour la prise de mesures ou encore à des robots pour l’usinage des appareillages.

Usinage 3D : une technique de fabrication récente

Traditionnellement, la réalisation d’un positif, c’est-à-dire d’un moulage imitant l’anatomie du corps ou du membre du patient, s’effectue par moulage en plâtre. À titre d’exemple, la réalisation d’un positif pour un appareil de positionnement suit les étapes suivantes :

  • Asseoir le patient dans un sac à billes de polystyrène,
  • Aspirer l’air présent dans le sac à l’air d’un procédé de vide, de façon à figer la forme du sac donnée par le patient,
  • Disposer des bandes plâtrées dans la forme obtenue,
  • Couler du plâtre dans ces bandes plâtrées,
  • Attendre le séchage,
  • Retirer le plâtre pour récupérer le moulage de la forme du patient.

Avec l’usinage, l’ensemble de ces étapes est rationalisé dans un procédé plus court et plus efficace, qui passe par la récupération de la forme du patient au format 3D, l’envoi des instructions d’usinage via le logiciel de design 3D, et le fraisage de la forme directement par les robots d’usinage.

L’intégration de ces technologies d’usinage dans l’orthopédie a commencé il y a un peu plus de 15 ans, principalement avec l’utilisation de fraiseuses numériques 3 axes dans la réalisation de corsets orthopédiques. Au fil du temps et de la maîtrise de cette technologie, l’usinage s’est étendu à des formes plus complexes.

Au sein du Réseau Ottobock Orthopédie, nous avons étudié les modèles de fabrication avec un niveau d’industrialisation plus important que le nôtre pour nous en inspirer, notamment ceux du secteur automobile. Nous avons ainsi décidé de faire l’acquisition de robots ABB 5 axes pour la réalisation de nos pièces complexes.

Usinage 3D en orthopédie : comment ça fonctionne ?

L’usinage est un procédé de fabrication soustractive, c’est-à-dire qui fonctionne par retrait de matière. Un bloc de matière première, le plus souvent de la mousse, est tout d’abord fixé sur un plan de travail. À l’aide des instructions envoyées depuis le logiciel de design 3D, le robot d’usinage effectue alors un travail de sculpture de la matière première jusqu’à l’obtention de la forme souhaitée.

Au sein de notre réseau, nous utilisons deux types de machine pour l’usinage :

  • des fraiseuses numériques 3 axes pour la réalisation des pièces les plus simples,
  • des robots 5 axes pour la réalisation des pièces plus complexes, auxquels nous avons ajouté un axe externe ainsi qu’un logiciel d’usinage appelé ARPP.

Nous avons principalement recours à l’usinage pour la fabrication d’orthèses ainsi que d’appareillages de positionnement (ex. : corsets-sièges, lits-mousse, verticalisateurs). Nous usinons également des moules qui permettent de réaliser les emboîtures de prothèse, ou toutes sortes de prototype pour le pôle Recherche & Développement.

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Les avantages de l’usinage 3D en orthopédie

L’usinage pour l’orthopédie comporte de nombreux avantages :

  • Simplification des procédés de fabrication avec une réduction significative du nombre d’étapes nécessaires pour obtenir un positif de la forme du patient.
  • Réduction du temps de fabrication.
  • Rationalisation des ressources (temps, énergie, ressources humaines, etc.).
  • Automatisation qui permet de programmer les robots d’usinage, d’usiner 24/24h et d’augmenter ainsi la capacité de production.
  • Amélioration de la qualité des appareillages grâce à une répétabilité des résultats obtenus impossible à reproduire manuellement.

Usinage 3D en orthopédie : quel avenir ?

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Nous constatons une véritable dynamique, un virage digital avec une production qui s’amplifie et une augmentation constante du nombre d’appareils à usiner. À terme, nous finirions peut-être par abandonner le plâtre pour passer au 100% digital.

Néanmoins, l’usinage dans l’orthopédie ne peut être comparé aux procédés industriels car il repose sur un travail unique, propre à la fabrication des appareillages sur mesure qui disposent d’une forme parfaitement adaptée à la morphologie du patient.

Ce type de fraisage nécessite en outre une amélioration et un développement constants, de la recherche sur les matériaux et les outils de fraisage, etc.

Nous travaillons également sans relâche à l’amélioration de nos cadences de production afin de proposer aux patients des délais toujours plus courts. À l’horizon 2021, nous espérons ainsi pouvoir augmenter notre capacité de production d’au moins 25%.

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