Description du projet :
Les alliages de Nitinol (Ni50-Ti50) ont trouvé leur niche dans l'industrie médicale depuis les années 90. Les implants cardio- ou cérébro-vasculaires (stents, cathéters) représentent plus de 50% de ce marché et les guide-fils environ 10%. Parmi les applications récentes, on notera un intérêt grandissant
du secteur orthopédique pour le Nitinol dans la réalisation d'agrafes, de vis osseuses et autres implants. L'alliage y est utilisé pour ses caractéristiques spécifiques que sont la mémoire de forme et la superélasticité (10 x supérieure à celle des métaux traditionnels). La température de transition entre ces deux propriétés doit être adaptée à la fonction recherchée. Le Nitinol possède une bonne résistance à la corrosion, un module de Young proche de celui de l'os et est biocompatible [1].
La fabrication additive (AM) est une technologie de mise en forme qui permet la fabrication directe de composants métalliques complexes. L'AM permet de réaliser des géométries 3D (pièces creuses, trous incurvés, structures en filigrane) impossibles à produire par usinage traditionnel. Le développement de la technologie de fusion sélective par laser (SLM) a permis la fabrication de pièces métalliques très denses, pratiquement sans porosités mais avec une rugosité élevée, particulièrement sur les peaux inférieures des pièces.
Le Nitinol est habituellement usiné par découpe laser. Sa température de transformation est très sensible à sa composition. Un contrôle strict de la composition de l'alliage lors de la production par SLM, comme lors l'usinage laser, est donc impératif [2].
Notre projet vise à démontrer le potentiel de la technologie SLM pour la fabrication des implants en Nitinol ayant des fonctionnalités nouvelles. Il s'agit tout d'abord de pièces de forme complexe, telles que stents et cathéters. Pour ce faire, les conditions opératoires du SLM seront optimisées pour produire des implants superélastiques ou à mémoire de forme et garantir la composition de l'alliage en évitant l'évaporation du nickel pendant l'impression. Un premier post-traitement de surface (polissage, électropolissage) sera appliqué pour améliorer la qualité de surface. Ce traitement est nécessaire pour éliminer les particules de poudre faiblement attachées à la surface des pièces. Idéalement, il devrait être appliqué à toute la pièce mais peut être localisé là où la rugosité est plus
importante. Après ce premier traitement, le dépôt d'un revêtement spécifique sera appliqué. Ce traitement visera une fonction particulière, par exemple la radio-opacité (fine couche de Ta) ou/et la meilleure biocompatibilité (fine couche de TiO2). Ces revêtements seront déposés par les technologies de dépôt sous vide (PVD, ALD) et devront résister à la déformation superélastique [3]. Finalement la biocompatibilité des pièces revêtues sera testée.
Le but ultime de ce projet est de développer des implants en Nitinol dotés de propriétés nouvelles et fabriqués en utilisant une palette de procédés innovants afin de proposer aux acteurs industriels une alternative viable pour la production de ce type de pièces.
Research team within HES-SO:
Journot Tony
, Farine Brunner Sophie
, Vermot Eddy
, Joris Steve
, Banakh Oksana
, Cséfalvay Catherine
, Gay Pierre-Antoine
, Ramseyer Stephan
, Bisoffi Fabrice
, Pralong Jean
, Rieille Constant
, Schnyder Bruno
, Griessen Florian
, Montandon Pierre-Alain
, Rey-Mermet Samuel
, Jerjen Livia
Partenaires académiques: VS - Institut Systèmes industriels; Ingénierie des surfaces; Rey-Mermet Samuel, VS - Institut Systèmes industriels
Durée du projet:
01.01.2020 - 31.07.2022
Montant global du projet: 231'500 CHF
Statut: Completed
SWITCH edu-ID
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