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Impression 3D de silicone pour appareillage orthopédique : la chimie durable de COP Chimie


Depuis plus de 30 ans, la PME française COP Chimie fabrique des matériaux pour le domaine de l’appareillage orthopédique. L’entreprise développe aujourd’hui un matériau contact peau souple et imprimable en 3D, pour réaliser des orthèses et prothèses externes sur mesure. Ici, David Denis, directeur général de COP Chimie, nous fait part de sa perception de ce marché.

COP Chimie silicone pour impression 3D

Pourquoi avoir axé votre développement sur l’impression 3D de matériaux souples ?

Orthoprothésiste de formation, l’idée est venue en 2013 au retour d’un congrès organisé par la FATO (Fédération Africaine des Techniciens Orthoprothésistes) à Yamoussoukro en Côte d’Ivoire. J’ai pris conscience de la difficulté d’apporter certains matériaux polymères et technologies auprès des orthoprothésistes africains, pourtant très demandeurs.

L’appareillage orthopédique, c’est l’art d’imiter, de s’adapter ou de compléter le corps humain pour palier un handicap physique (malformation, amputations, paralysie, etc.). La grande majorité des appareils sont réalisés sur mesure.

Il existe vraiment deux mondes dans l’appareillage orthopédique, celui des pays « riches » occidentaux qui ont accès aux dernières technologies, et celui des pays émergents dont l’accès à ces technologies est plus compliqué. En effet, leurs ateliers n’ont pas toujours les équipements, la formation ou les réseaux de distribution nécessaires pour les utiliser.

Dans les années 80, à l’époque de la création de COP par mes parents, nous avons assisté à un virage technologique sur les matériaux. Le cuir, le bois et le métal ont été remplacés par des polymères qui ont permis d’améliorer l’adaptation des appareillages orthopédiques, en les rendant plus légers, plus confortables et donc mieux tolérés par les patients.

Depuis plus de dix ans, on assiste à un nouveau virage technologique avec l’arrivée du numérique. On peut notamment numériser la morphologie des patients (via des scanners 3D, par exemple) pour fraiser les moules nécessaires à la réalisation des prothèses ou des orthèses.

Aujourd’hui, l’impression 3D permet en plus de supprimer l’étape de fabrication des moules pour aller directement de la numérisation des patients à la modélisation et à l’impression des appareillages orthopédiques. C’est une technologie qui permet de raccourcir la chaîne de production, en réalisant une économie de temps et de moyens avec une consommation optimisée des matériaux et beaucoup moins de déchets non valorisables.

C’est donc une technologie qui simplifie les processus, qui ne supprime pas le savoir-faire des professionnels et qui a du sens dans des régions du monde où les ateliers sont parfois sous équipés.

Impression 3D en silicone pour semelles orthopédiques, orthèses de main, doigtiers pour grands brûlés
Semelles orthopédiques, orthèses de main, et doigtiers pour grands brûlés peuvent être imprimés en 3D en silicone.

Le domaine orthopédique doit faire face à de réelles contraintes financières, de fonctionnement, d’adaptation afin de fournir un appareillage optimal aux patients. Comment l’utilisation de silicone pour de l’impression 3D peut permettre de faire face à ces contraintes ?

Traditionnellement, les silicones se présentent sous forme liquide et nécessitent de faire préalablement des outillages (moules, contre-moule) pour être mis en forme. Cela représente une grosse partie du budget lors de la fabrication d’une pièce unique. Cela mobilise également du temps pour le fabricant comme pour le patient, qui doit parfois se déplacer plusieurs fois durant le processus de fabrication de son appareillage pour réaliser des essayages.

Pour autant, les silicones sont des matériaux facilement colorables et qui sont appréciés pour leur résistance à la température, leur flexibilité, leur caractère hydrophobe et texturant, en plus de leur stabilité chimique qui les rend adaptés au milieu physiologique.

Dans l’orthopédie, il existe plusieurs technologies de silicones. Nos silicones imprimables font partie de la famille des RTV2 au platine permettant d’obtenir des silicones contact peau. Ils sont aussi utilisés pour leur souplesse et le confort qu’ils procurent sans jamais se tasser.

Ces matériaux présentent aussi l’avantage d’être non dangereux à utiliser. Ils rentrent donc dans la typologie de produits que nous aimons fabriquer et proposer à nos clients. C’est pourquoi COP a beaucoup investi en R&D et en équipements industriels dans cette chimie, afin de garantir une autonomie et une répétabilité de l’ensemble de la chaine de conception à la production de formulations de silicone contact peau.

L’impression 3D de silicone permet de réaliser différents types de maillages apportant de nouvelles propriétés à l’objet imprimé : alléger la pièce, varier sa dureté, permettre un meilleur amortissement, ajouter de l’anisotropie, améliorer ses propriétés mécaniques, etc.

Contrairement aux méthodes traditionnelles par moulage, longues et onéreuses, l’impression 3D nous permet de travailler directement sur la phase de modélisation et ainsi de réaliser un prototypage et une production plus rapide d’orthèses et de prothèses sur-mesure.

COP se revendique d’une « chimie durable », qu’est-ce que cela signifie et comment cela se concrétise dans vos produits ?

Le domaine de l’appareillage orthopédique soulève des enjeux humains et environnementaux.

Nous nous positionnons sur un marché de niche dans lequel nos clients sont avant tout des artisans. Leur mise en œuvre des matériaux est manuelle (pas de fabrication industrielle en série).

Ces matériaux sont pour certains dangereux (cancérogènes, mutagènes, toxiques pour la reproduction (CMR),inflammables, explosifs, allergènes, irritants, …).

Les résines acryliques utilisées depuis plus de 30 ans pour la fabrication de certaines pièces composites, par exemple, sont très odorantes, inflammables et s’utilisent avec des durcisseurs CMR.

Pour répondre à cette problématique, depuis 2012, nous axons notre stratégie sur le développement de matériaux de substitution moins dangereux. En 2016, nous avons conçu, développé et commercialisé une nouvelle génération de biocomposites : résine époxy sans Bisphénol, bio-sourcée, peu odorante, non CMR, et possédant de meilleures propriétés mécaniques que les acryliques, en combinaison avec des fibres naturelles de lin ou de basalte.

Chez COP Chimie, nous investissons chaque année plus de 20% de notre chiffre d’affaires dans la R&D qui représente ¼ de nos effectifs innovant au sein d’un laboratoire intégré.

Les prochains grands défis que nous souhaitons relever convergent vers deux grandes thématiques pour une chimie plus respectueuse de l’Homme et de l’Environnement :

  • la recyclabilité des matériaux utilisés pour les appareillages orthopédiques ;
  • l’accessibilité aux technologies d’impression 3D pour les pays émergents.

À propos de l'auteur

David Denis

David Denis est le Directeur Général de COP Chimie, une PME française fabricant des matériaux pour le domaine de l'appareillage orthopédique depuis plus de 30 ans.