Procédé digitalisé et fabrication individualisée d'interface homme - dispositif orthopédique – IMPRINT

Les prothèses et les orthèses permettent aux personnes souffrant de handicaps physiques ou de limitations fonctionnelles de mener une vie saine, productive, indépendante et digne, et de participer à l'éducation, au marché du travail et à la vie sociale. La conception et la fabrication actuelle des prothèses et des orthèses sont principalement réalisés manuellement à partir de matériaux thermoplastiques sur le plâtre afin de permettre l'adaptation de la géométrie à chaque utilisateur. Ce processus manuel et itératif est nécessaire pour obtenir un transfert mécanique optimal et pour assurer un bon ajustement de l'emboîture. En même temps, le processus dépend fortement de la compétence et de l'expérience de l’orthoprothésiste, ainsi que du retour d'information du patient, sans aucune prédiction quantitative de l'adaptation préalable à la fabrication de l'emboîture. Le processus actuel représente un frein à l'automatisation de la chaîne de fabrication et à l'utilisation de modèles mécaniques pour l'optimisation de la topologie.

Les processus de fabrication additive sont désormais suffisamment murs pour être utilisés afin de créer des dispositifs orthopédiques/médicaux fonctionnels et dans leur état final d'utilisation. Cependant, il reste des défis à relever pour les intégrer dans une procédure entièrement numérisée qui puisse prendre en compte une conception personnalisé. La modélisation biomécanique a été identifiée comme un outil potentiel pour aider les orthoprothésistes dans leur processus de conception. L'intégration d'une telle modélisation dans le processus de fabrication constituerait donc une innovation majeure. Cependant, la validation des modèles est difficile en raison de la grande variabilité à la fois anatomique et des chargements inter et intra-individuelle, y compris la description précise des propriétés des matériaux, des données géométriques, des caractéristiques de chargement et des conditions d'interaction aux interfaces.

Le projet IMPRINT contribuera à lever des verrous scientifiques et technologiques nécessaires pour transformer le marché des prothèses et orthèses grâce à l’intégration des processus numériques dans le processus de conception et de fabrication de ces dispositifs orthopédiques. Pour atteindre cet objectif ambitieux, IMPRINT poursuivra quatre objectifs de recherche : 1/ Développer et évaluer un cadre de modélisation-simulation combinant analyse de la marche, simulations musculo-squelettiques et analyse par éléments finis afin d'étudier l'interaction entre le moignon et l'emboîture et de quantifier l'impact de rectifications virtuelles sur les mesures biomécaniques 2/ Collecter des données expérimentales sur la variabilité inter et intra-individuelle, 3/ Réaliser une analyse paramétrique mixte expérimentale/numérique pour déterminer quels paramètres d'entrée du modèle sont responsables de la variabilité de la sortie du modèle (pression d'interface) 4/ Développer et intégrer une fabrication 100% numérique et sans déchets de toutes les orthèses et prothèses fabriquées par PROTEOR. Cela comprend toutes les tâches nécessaires à une mise en œuvre efficace du cycle de fabrication numérique au sein de clusters d'impression 3D et le développement d'un cadre de conception virtuel permettant d'assister le prothésiste/orthésiste dans son processus de conception, en fournissant une prédiction de l’ajustement avant fabrication.

Ce projet ouvrira la voie à des processus numériques flexibles et centrés sur l'homme pour répondre à la demande de produits innovants, personnalisés et optimisés dans des processus sans déchets. D'un point de vue plus général, le défi sous-jacent abordé par le projet IMPRINT s'étend à toutes les interfaces mécaniques homme-machine.