Innover les modèles médicaux avec l'impression 3D à l'université du Colorado
La vaste expérience du professeur Rob MacCurdy en matière d’impression 3D lui a permis d’utiliser des outils et des logiciels avancés pour mettre en œuvre l’impression multimatériaux afin d’améliorer la structure et la fonctionnalité de ses robots imprimés en 3D. Avec son équipe, il travaille également sur des modèles médicaux spécifiques à chaque patient, qui montreront à l’avance aux chirurgiens à quoi ressemble la morphologie de chaque patient.
« Nous construisons des outils de conception qui nous aident à traiter les milliards de voxels disponibles dans cet espace de conception multi-matériaux. Nous créons des outils qui permettent aux utilisateurs de vérifier qu’une impression sera imprimable conformément à leur intention initiale. »
Rob MacCurdy, professeur, Université du Colorado – Boulder
Les défis
Sur le campus de l’université du Colorado, à Boulder, un centre d’ingénierie d’une superficie de 6 000 pieds carrés ouvre la voie à l’utilisation de matériaux multiples dans la conception de robots imprimés en 3D.
Le professeur MacCurdy utilise les imprimantes 3D Stratasys pour innover dans le domaine de l’ingénierie mécanique depuis des années, mais son objectif actuel est d’utiliser une combinaison de différents matériaux pour imprimer en 3D des structures et des fonctionnalités complexes dans ses robots imprimés en 3D.
En outre, M. MacCurdy travaille également à la création de modèles médicaux uniques pour aider les chirurgiens à comprendre la morphologie particulière des patients. L’utilisation de ces modèles de planification pré-chirurgicale améliore les résultats pour les patients en réduisant le temps de convalescence et les coûts en raccourcissant les procédures.
« Alors que de nombreux fabricants d’impression 3D s’orientent dans cette direction, les imprimantes PolyJet de Stratasys offrent plus de canaux de matériaux, et en introduisant une variété de matériaux, y compris des matériaux liquides, nous pouvons augmenter le réalisme de ces pièces imprimées en 3D. Nous sommes également pionniers dans l’exploration de la capacité à modifier les propriétés des matériaux afin de créer des modèles de planification pré-chirurgicale mécaniquement réalistes », a déclaré M. MacCurdy.
Pour tester la résistance de leurs créations dans des conditions similaires à celles des fonds marins, le laboratoire emploie une cuve spéciale capable de simuler les hautes pressions des abysses. Une fois que M. Phillips et ses étudiants se sont accordés sur le modèle en deux parties, ils ont introduit les prototypes dans cette chambre à haute pression. En augmentant la pression à l’intérieur de la cuve, ils ont pu recréer les conditions extrêmes rencontrées dans les profondeurs océaniques. « C’était une aventure inédite pour nous, nous avons poussé nos tests bien au-delà de ce que nous avions expérimenté auparavant, atteignant des profondeurs équivalentes à plusieurs milliers de mètres sous la surface », raconte M. Phillips.
La solution
Robert MacCurdy a réussi à créer des robots entièrement imprimés en 3D et utilisant l’actionnement hydraulique, qui facilite le fonctionnement mécanique grâce à l’utilisation de fluides. En utilisant la fabrication ajoutée pour créer des structures flexibles composées de plusieurs matériaux, le laboratoire a réussi à imprimer en 3D en utilisant une combinaison de matériaux, à la fois rigides et fluides. Le fluide est imprimé par l’imprimante elle-même plutôt que d’être ajouté à un stade ultérieur.
Comme l’explique le professeur MacCurdy, « il s’agit d’un composant essentiel de ce robot particulier, car nous ne pourrions pas ajouter le fluide lors d’une étape de post-traitement. Nous ne pourrions tout simplement pas accéder à tous les coins et recoins de cette conception ». En imprimant simultanément les matériaux solides et liquides, ces robots peuvent être activés dès leur sortie de l’imprimante en utilisant les zones fluides dans le cadre de la stratégie d’actionnement.
« L’un des grands défis auxquels nous sommes confrontés dans mon laboratoire est qu’une fois que vous avez la capacité d’imprimer en 3D avec de nombreux matériaux différents et en utilisant une stratégie d’impression par voxels et la technologie Stratasys, nous sommes en mesure de créer des conceptions incroyablement complexes. »
Rob MacCurdy, professeur, Université du Colorado – Boulder
Les offres logicielles actuelles visent à aider les utilisateurs à simplifier leurs processus de travail, mais les utilisateurs avancés ont souvent besoin d’un contrôle plus spécifique ou plus souple. En offrant une commande plus avancée de l’imprimante et du logiciel, les utilisateurs peuvent effectuer des modifications détaillées qui leur permettent d’atteindre leurs objectifs et de réaliser des progrès inégalés.
Les imprimantes Stratasys PolyJet sont conçues pour faciliter l’impression 3D, mais lorsque les utilisateurs souhaitent un contrôle plus détaillé et plus complexe de leurs capacités d’impression 3D, ils ont besoin d’outils plus avancés qui leur donnent un contrôle précis.
