Les meilleurs matériaux pour vos prototypes médicaux

Le prototypage est une partie importante du développement et de la commercialisation des dispositifs médicaux. La plupart des produits médicaux doivent répondre à des exigences de sécurité strictes, il est donc important d'itérer une variété de prototypes pour la R&D et les tests afin de créer une pièce d'utilisation finale sûre et fonctionnelle.

Différents prototypes médicaux nécessitent différents matériaux. Le choix entre certains métaux et certains plastiques peut dépendre de l'utilisation finale de la pièce :s'agit-il d'un implant, d'un instrument, d'une pièce de machine ou autre chose ? — et au stade du prototypage :les prototypes à un stade précoce peuvent ne pas avoir besoin d'être construits à partir de matériaux médicalement sûrs, mais les prototypes fonctionnels le font généralement.

Bien que les prototypes médicaux soient nombreux et variés, cet article tente de discuter des meilleures options matérielles à votre disposition, du silicone au titane. Notez que l'article répertorie les matériaux courants mais n'est pas exhaustif.

Qu'est-ce que la biocompatibilité ?

Les entreprises de dispositifs médicaux fabriquent souvent des produits qui entreront en contact direct avec le corps humain. Pour la sécurité des patients, ces produits doivent être certifiés biocompatibles, ce qui signifie qu'ils ne nuiront en aucune façon au corps humain en cas de contact.

Certains métaux et plastiques sont biocompatibles, tandis que d'autres présentent certaines caractéristiques (toxicité, dégradation, etc.) qui les rendent dangereux pour les interactions corporelles.

Voici ce que dit la Food and Drug Administration (FDA) des États-Unis à propos de la biocompatibilité :

Les fabricants de dispositifs médicaux évaluent la biocompatibilité d'un matériau en testant la façon dont le corps humain réagit au matériau qu'ils prévoient d'utiliser dans leur dispositif. Cette évaluation biologique des dispositifs médicaux est effectuée pour déterminer s'il existe une réponse biologique indésirable potentielle résultant du contact des matériaux composants du dispositif avec le corps et si les risques associés sont acceptables.

Différents types de procédures de test existent pour déterminer la biocompatibilité. Celles-ci peuvent impliquer l'administration d'échantillons du matériau (par voie orale, sur la peau, implanté, etc.) à un sujet d'expérimentation animale.

Matériaux pour prototypes médicaux usinés CNC

L'usinage CNC est une option de fabrication utile pour une variété de prototypes médicaux, à la fois en métal et en plastique. Il offre des possibilités matérielles beaucoup plus grandes que les autres procédés de fabrication. Les matériaux suivants sont tous privilégiés par les fabricants de dispositifs médicaux, mais des matériaux courants comme l'aluminium peuvent également être utilisés pour les prototypes à un stade précoce.

PC, PEEK, PEI, PPSU, acétal

Plusieurs plastiques biocompatibles conviennent à l'usinage CNC. Les matériaux comme le PEEK, le PEI et le PPSU ont tous une bonne résistance à la température et au fluage et sont donc faciles à stériliser, ce qui est vital pour les prototypes, par ex. Instruments chirurgicaux. Certains polycarbonates sont idéaux pour les pièces médicales transparentes telles que les dispositifs microfluidiques, en particulier lorsqu'ils sont traités avec un traitement de surface de polissage.

Titane

Le titane est un métal usinable de première qualité qui convient à de nombreuses applications médicales. Bien qu'il ne soit pas toujours possible de prototyper avec du titane étant donné le coût élevé du matériau, les prototypes en titane sont légers et résistants à la corrosion. Le titane est souvent utilisé pour les implants corporels usinés et d'autres dispositifs.

Acier inoxydable

Moins chers que le titane, les aciers inoxydables comme le 316L sont parfaits pour les prototypes médicaux car ils peuvent être stérilisés facilement. Cette nuance d'acier inoxydable est régulièrement utilisée pour les produits médicaux comme les instruments chirurgicaux.

Matériaux pour prototypes médicaux imprimés en 3D

L'impression 3D est de plus en plus utilisée dans l'industrie médicale, bien que les régulateurs rattrapent encore la technologie dans certains domaines. Les matériaux d'impression de qualité médicale (ci-dessous) sont utilisés pour les prototypes de stade final, mais d'autres matériaux courants comme l'ABS et le PLA sont utilisés pour les prototypes médicaux de stade précoce où la biocompatibilité n'est pas requise.

Nylon

Le procédé de fabrication additive de Frittage Laser Sélectif (SLS) convient à la fabrication de pièces en nylon, y compris des prototypes médicaux. C'est l'un des rares plastiques imprimables en 3D (d'autres incluent le PC-ISO et le PPSF) qui peuvent être stérilisés, ce qui le rend adapté à certaines applications de soins de santé.

Titane

Les implants en titane imprimés en 3D sont l'une des applications les plus importantes et les plus avancées de la FA en médecine. Les imprimantes 3D Selective Laser Melting (SLM) peuvent fabriquer des implants de formes complexes et légères qui favorisent la croissance osseuse sur l'implant. Le prototypage de ces dispositifs en titane est coûteux mais rapide et fournit une indication fiable du produit final. Outre les implants, l'impression 3D est également idéale pour la création de prothèses en titane.

Matériaux pour prototypes médicaux moulés

Le moulage par injection est largement utilisé pour la production de masse de pièces médicales, et il peut être avantageux de prototyper des pièces médicales en utilisant la même technique de fabrication. Bien qu'il ne soit pas rentable de prototyper des pièces IM en petites quantités, IM peut être nécessaire pour le prototypage de pièces en silicone.

PC, PEEK, PEI, PPSU

De nombreux plastiques de qualité médicale disponibles sous forme d'extrusions pour l'usinage CNC sont également disponibles sous forme de granulés pour le moulage par injection. Ces matériaux conviennent au prototypage de pièces de production de masse plutôt que de dispositifs et d'implants spécifiques au patient.

Caoutchouc de silicone liquide

Parmi les trois processus discutés ici, le moulage par injection est la seule technique de production viable pour fabriquer des pièces médicales en caoutchouc de silicone adaptées au contact avec la peau humaine. Le matériau est souvent utilisé dans le surmoulage, où une partie du dispositif médical est fabriquée à partir d'un matériau rigide comme le PC et une autre partie est fabriquée à partir de silicone souple.

Une alternative moins chère aux prototypes en silicone est la coulée sous vide, que nous pouvons utiliser pour créer des pièces flexibles aux performances similaires à celles des pièces moulées par injection.

Prototypes médicaux avec 3ERP

3ERP a des années d'expérience dans la fabrication de prototypes de dispositifs médicaux, des machines de surveillance aux instruments chirurgicaux, et nous pouvons vous aider à faire avancer votre produit vers l'achèvement. Nous pouvons exécuter des projets d'usinage CNC, d'impression 3D et de moulage par injection, ainsi que des projets nécessitant plusieurs processus.

Demandez un devis gratuit pour commencer votre projet de prototypage médical avec nous.