Contexte et défis liés à la conception d'instruments de microchirurgie.
La conception des instruments microchirurgicaux et endoscopiques se heurte actuellement à des limites liées aux propriétés des matériaux et aux solutions techniques proposées.
La tendance en matière de demande des utilisateurs va vers une qualité et une précision accrues, tandis que celle des organismes de financement des services de santé s'oriente vers un accès aux soins toujours plus abordable.
Les exigences en matière d'innovation dans les techniques chirurgicales visent à faciliter le travail du chirurgien en lui offrant davantage de précision, tout en réduisant sa fatigue grâce à l'amélioration de l'ergonomie et des performances des instruments. Parallèlement, il est nécessaire de poursuivre la miniaturisation des instruments afin de réduire leur caractère invasif.Ils doivent également répondre à la demande de réduction des coûts en proposant des solutions économiques pour le développement des instruments, grâce à de nouveaux procédés de fabrication qui réduisent les délais de production, améliorent la durabilité et limitent l'entretien.
Les nouvelles exigences des utilisateurs et des fabricants d'instruments de microchirurgie entraînent des changements dans leur conception, qui se traduisent très souvent par une orientation de l'innovation vers l'optimisation géométrique, notamment pour améliorer l’ergonomie et la fonctionnalité. Les avancées concernant les métaux utilisés dans le domaine médical sont plus rares et l’acier inoxydable 316L ainsi que le titane (TA6V) restent les références.
Parallèlement, les moyens de production tels que les machines à commande numérique de dernière génération ou la fabrication additive métallique permettent de produire des dispositifs médicaux tels que des instruments, des implants et des composants de dispositifs médicaux. Cependant, la fabrication de composants miniatures destinés aux instruments mini-invasifs reste un défi en raison du coût élevé lié à l'obtention des dimensions, des tolérances et des finitions de surface requises pour leurs nouvelles conceptions.
L'approche proposée consiste à fabriquer des instruments en alliage métallique amorphe, en recourant à des procédés de fabrication de type « thermomoulage ».
It is a technological breakthrough combining innovative materials with unequalled mechanical and physical characteristics and a final shaping that provides greater precision, new geometries, a reduction in manufacturing stages and a reduction in production costs.
Le choix combiné du matériau et du procédé est déterminant pour répondre avec succès à l'ensemble des exigences mentionnées ci-dessus.
Exemple de conception d'une pince de microchirurgie innovante en Vulkalloy® :
Les technologies proposées par Vulkam apportent une réponse adaptée aux nouveaux défis des industries micromécaniques, et ce à deux niveaux.
- Le premier niveau est lié à la spécificité des alliages métalliques amorphes, qui présentent des caractéristiques mécaniques, physiques et chimiques exceptionnelles.
- Le deuxième aspect concerne les procédés de fabrication spécifiques qui permettent de produire des composants miniatures uniques et de haute précision. La conception d'une pince de microchirurgie innovante en alliage métallique amorphe Vulkalloys® combine ces deux avantages majeurs par rapport aux solutions actuelles :
Vulkalloy® Zr-Med, un alliage innovant destiné à la miniaturisation : il possède des propriétés mécaniques inégalées.
Comme le montre le tableau ci-dessous, le Vulkalloy® Zr-Med surpasse largement les autres alliages traditionnellement utilisés dans le domaine médical, avec une contrainte élastique deux fois supérieure à celle du TA6V, qui fait office de référence dans ce secteur. De plus, les caractéristiques exceptionnelles du Vulkalloy® Zr-Med permettent d'atteindre une résistance spécifique pouvant aller jusqu'à 250 kN.m.kg⁻¹.
Ces caractéristiques se traduisent par une résistance nettement supérieure et une très bonne flexibilité, tout en offrant la possibilité de réduire considérablement le poids et les dimensions des instruments. Elles permettent d'améliorer la résistance mécanique et la durabilité, tout en réduisant les besoins d'entretien, ce qui se traduit par une économie sur les coûts de gestion du parc d'instruments. Ces caractéristiques mécaniques inégalées permettent une conception miniaturisée de l'instrument afin d'en réduire le caractère invasif. Enfin, le Vulkalloy® Zr-Med est biocompatible. Des tests de cytotoxicité et de libération de métaux, conformes aux normes ISO 10993, ont été réalisés avec succès.
Un procédé de fabrication compétitif qui garantit la structure amorphe et les propriétés qui y sont associées
L'utilisation du Vulkalloy® Zr-Med dans le cadre d'un procédé de thermomoulage innovant et unique mis au point par Vulkam constitue une véritable avancée technologique et économique pour la fabrication de composants miniatures entrant dans la composition d'instruments de microchirurgie. Leur conception en alliage métallique Vulkalloy®, associée au procédé de thermomoulage, offre un avantage concurrentiel unique à plusieurs égards :
- Once the alloy has been produced, its injection by thermo-moulding allows the final shaping of the clamp tips, for example, in a single step to the required dimensions, tolerances, surface finishes and roughness. Current processes for making miniature components often include costly technologies with a succession of more important steps such as sheet metal working, cutting, bending, machining, shaping, grinding, reworking, polishing, often manually, as well as heat or surface treatments. This simplifies the manufacturing process, making it fast and economical, particularly by limiting the number of time-consuming and costly manual steps, depending on the type of component and series concerned.
- Le recours à la technologie de thermomoulage des alliages métalliques amorphes Vulkalloys® permet de fabriquer des pointes de pinces ou des composants d'instruments difficiles à produire par des moyens conventionnels, notamment grâce à la possibilité de mouler par injection une très large gamme de géométries liées à la fonction (préhension, biopsie, dissection, extraction, applicateur .) et aux conditions de surface (dentelures, stries,…) en obtenant des précisions dimensionnelles allant jusqu’à 1 µm et des rugosités allant jusqu’à Ra = 0,2 µm selon le type de moule utilisé (métal, silicone…).
- Il s'agit d'un procédé industriel parfaitement adapté à la fabrication d'instruments à usage unique ainsi qu'à la production de séries moyennes et grandes de produits réutilisables, une fois que l'outillage a été conçu et fabriqué, offrant une reproductibilité et une répétabilité élevées afin de garantir la qualité des pièces.
- La technologie de Vulkam permet d'économiser les ressources métalliques, qui ont un fort impact sur l'environnement : des pièces plus résistantes, plus durables et miniaturisables qui contribuent à la conception de sous-ensembles mécaniques plus durables et permettant d'économiser l'énergie nécessaire à leur mise en œuvre. De plus, cette technologie de production limite la pollution et permet un recyclage quasi total des matériaux, avec pour objectif le « zéro déchet ». À long terme, l’impact environnemental de l’activité de Vulkam contribue, à son échelle, à la préservation des ressources stratégiques pour l’industrie.
- Le procédé de Vulkam s'inscrit également parfaitement dans toute stratégie industrielle innovante et ambitieuse des entreprises partenaires de Vulkam, qui ont opté pour une politique d'« approvisionnement de proximité » afin de garder le contrôle sur le développement de solutions à forte valeur ajoutée, tout en préservant la propriété intellectuelle, le savoir-faire et la différenciation concurrentielle sur le marché international des composants miniatures
La conception d'un instrument de microchirurgie en Vulkalloy® Zr-Med, grâce à une technologie unique de traitement du matériau aux caractéristiques inégalées, associée à un procédé de thermomoulage exclusif, ouvre un champ d'opportunités techniques, économiques et stratégiques sans pareil à tout industriel du secteur des dispositifs médicaux souhaitant se démarquer sur le marché.
Vulkam, une entreprise innovante spécialisée dans la métallurgie au service des secteurs médical et dentaire
Vulkam est une PME spécialisée dans les alliages métalliques amorphes qui a développé une gamme de nouveaux métaux aux propriétés incomparables, les Vulkalloys®. Sa technologie repose sur la modification de l'organisation atomique des métaux afin de transformer en profondeur les propriétés mécaniques des pièces produites. Les pièces Vulkalloys® sont fabriquées selon un procédé exclusif unique. Spécialement développé pour ces matériaux, ce procédé est parfaitement adapté aux composants miniatures (de quelques dixièmes de millimètre à quelques centimètres). Ses deux étapes brevetées permettent de produire des pièces avec moins d'étapes de fabrication, des formes variables, une grande précision, un excellent état de surface et des géométries optimisées.
Pour plus d'informations, rendez-vous sur notre site Web :www.vulkam.com
