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Les meilleurs matériaux en CNC pour l’industrie du matériel médical

Greg Paulsen
décembre 19, 1:51

L’industrie du matériel médical couvre une très large gamme de produits. Cependant, même entre des applications aussi diverses, on trouve de nombreux recoupements en termes d’exigences de matériaux. Dans cet article, vous en apprendrez davantage sur les matériaux utilisés dans l’industrie médicale en raison, entre autres, de leur faible porosité, leur forte résistance thermique, leur endurance à la corrosion et leur robustesse.

L’industrie du matériel médical couvre une très large gamme de produits, depuis les prothèses articulaires jusqu’aux dispositifs thérapeutiques, en passant par les équipements d’aide au diagnostic. Il existe cependant des recoupements d’exigence entre plusieurs applications très différentes, ce qui nous permet de restreindre la liste des matériaux à choisir. Par exemple : la plupart des dispositifs en question nécessitent d’avoir des surfaces imperméables et qui peuvent être aisément stérilisées.

Les composants de ces dispositifs médicaux sont souvent fabriqués par moulage à injection, fabrication additive (imprimerie 3D) et bien sûr, usinage CNC. L’usinage CNC présente plusieurs avantages : une possibilité de personnalisation très étendue, des tolérances plus fines, d’excellents états de surface et une sélection de matériaux certifiés. Les pièces réalisées au travers de ce procédé le sont généralement grâce à des fraiseuses sur 3 ou 5 axes, ou sur des tourneuses avec un outillage par rotation. La liste ci-dessous présente les meilleurs métaux et plastiques pour réaliser des dispositifs médicaux.

Plastiques et matériaux composites pour les dispositifs médicaux :

Les plastiques les plus communément utilisés pour les dispositifs médicaux présentent une faible porosité (donc résistants à l’humidité), ainsi que de bonnes propriétés thermiques. La plupart des matériaux présentés ci-dessous peuvent être stérilisés par autoclave, irradiation gamma, ou à l’aide d’oxyde d’éthylène. On préfèrera également des matériaux avec une bonne résistance thermique et de faibles frictions de surface. En plus des boîtiers de contact direct et indirect, des supports de maintien et des guides, il est possible de substituer certains plastiques aux métaux, surtout si les propriétés magnétiques ou la signature RF (radiofréquence) de ces derniers risquent d’interférer avec les résultats du diagnostic.

Nom Description
Delrin (Acétal) Cette résine possède une bonne résistance à l’humidité, une forte résistance à l’usure et de faibles frictions.
Polycarbonate (PC) Avec une résistance de traction deux fois supérieure à celle de l’ABS, le polycarbonate possède des propriétés mécaniques et structurelles supérieures. Il est très largement répandu dans l’industrie automobile, l’aérospatiale, le domaine médical, et toute autre application avec une grande exigence de fiabilité et de stabilité. Les parties solides non-creuses sont totalement denses.
PEEK Disposant d’une excellente résistance de traction, le PEEK est souvent utilisé comme un substitut plus léger au métal pour les pièces destinées à opérer à hautes températures, dans des applications subissant d’importantes sollicitations mécaniques. Il est résistant à l’humidité, à l’usure et aux agents chimiques.
UHMW PE Le UHMWPE est un matériau versatile, qui, en plus d’être non poreux,  exhibe une combinaison remarquable de propriétés diverses : résistance  l’usure et à la corrosion, faibles frictions, et une forte résistance aux chocs et aux agents chimiques.
PTFE (Téflon) En termes de résistances aux attaques chimiques et de performances à températures extrêmes, le téflon surpasse la plupart des plastiques. Il résiste aussi à la majorité des solvants et est un excellent isolant électrique.
Polypropylène (PP) Le polypropylène possède d’excellentes propriétés électriques et n’absorbe presque pas d’humidité. Il peut supporter des charges légères sur de très longues périodes, même dans des environnements où la température varie énormément. Il peut être utilisé pour usiner des pièces qui requièrent  une bonne résistance à la corrosion ou aux attaques chimiques.
Garolite G-10 Le Garolite G-10 est réalisé à partir d’une résine époxy renforcée à l’aide d’un tissage en fibre de verre. Il est également appelé stratifié industriel de qualité époxy et phénolique. Ce matériau possède une grande résistance et une faible porosité. Dans l’usinage CNC, on utilise souvent le Garolite en remplacement du métal pour les parties ne pouvant pas être magnétiques.

Métaux pour les dispositifs médicaux :

Les meilleurs métaux usinables pour réaliser des dispositifs médicaux présentent une résistance intrinsèque à la corrosion, la possibilité d’être stérilisé ainsi qu‘une facilité de nettoyage. Les aciers inoxydables sont très communément utilisés, grâce à leur usinabilité, leurs propriétés magnétiques (très faibles, voire inexistantes) et surtout, parce qu’ils ne rouillent pas. Certains types d’acier inoxydable peuvent également subir un traitement thermique en vue d’augmenter leur robustesse. Des matériaux comme le titane offrent un excellent rapport résistance sur poids, qui peut être mis à profit pour réaliser des dispositifs portables ou implantables.

Nom Description
Acier inoxydable 316/L L’acier inoxydable 316/L est un acier très résistant à la corrosion, particulièrement populaire pour la réalisation de dispositifs médicaux.
Acier inoxydable 304 Cet alliage d’acier inoxydable, qui présente un remarquable équilibre entre résistance à la corrosion et usinabilité, est un des plus largement utilisé. Il ne peut cependant pas subir de traitement thermique. Dans le cas où un traitement en vue d’augmenter la dureté est requis, on préfèrera plutôt utiliser le 18-8.
Acier inoxydable 15-5 La résistance à la corrosion de l’acier inoxydable 15-5 est comparable à celle du 304. Il est toutefois plus facile à travailler, en plus d’être plus robuste.
Acier inoxydable 17-4 L’acier inoxydable 17-4 est un alliage très robuste, résistant à la corrosion et qui peut aisément subir un traitement thermique. Il est typiquement utilisé dans la fabrication de matériel médical.
Titane de grade 2 Le Titane de grade 2 est un métal résistant et léger, doté d’une forte conductivité thermique. C’est un matériau avec un haut degré de pureté, qui n’est pas considéré comme un alliage.
Titane de grade 5 Ce métal possède un excellent rapport résistance sur poids, résistance encore augmentée par la haute teneur en aluminium du Ti-6AI-4V. Facile à souder, bien résistant à la corrosion et avec une bonne formabilité, il s’agit du titane le plus utilisé. 

Usinage CNC de pièces médicales

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