Fonctionnalisations de pièces architecturées 3D en alliages métalliques pour applications biomédicales – ICARUS-FALL

Depuis plusieurs années, la fabrication additive a connu un essor important grâce à la possibilité de fabriquer des pièces architecturées en remplaçant le matériau plein par une structure lattice ce qui entraîne un gain de masse, sans pour autant diminuer les propriétés mécaniques. Ces aspects ont ouvert un nouvel horizon dans le biomédical et notamment dans la fabrication de prothèses métalliques. Deux possibilités existent : 1- la pièce n’est constituée que de lattices pour que le tissu organique colonise la prothèse ou alors 2- une enveloppe vient englober la pièce et sert de frontière infranchissable entre le tissu et les lattices. Malheureusement, chaque cas est confronté à une problématique de surface particulière. Dans le cas 1, le tissu doit coloniser les lattices sans représenter une niche pour les bactéries pathogènes, ce qui implique de traiter la surface. Dans le cas 2, les enveloppes doivent être les plus fines possibles tout en conservant une tenue en fatigue empêchant la fissuration. Le présent projet a pour ambition de résoudre ces deux problèmes aujourd’hui critiques. Dans le cas 1, le but visé est la maîtrise d’un dépôt antibactérien homogène de nanofils de ZnO à l’intérieur des structures lattices métalliques en optimisant la forme et la taille des lattices, les paramètres de dépôt, la résistance à la corrosion et l’effet antibactérien. Pour le cas 2, les enveloppes seront hyperdéformées en surface par grenaillage ultrasonique (SMAT) qui est déjà utilisé pour améliorer la tenue en fatigue. L’accent sera mis sur le dépôt chimique laissé par les billes lors de l’impact car ce dernier modifie la biocompatibilité et varie en fonction de la chimie des billes (100C6, saphir, alumine, carbure…). Afin de mener à bien cet ambitieux projet, le consortium ad hoc (LEM3, LCPME, BIOS) apporte des expertises complémentaires expérimentales, théoriques et de modélisation en fabrication additive métallique, SMAT, dépôt de nanoparticules et mesure antibactérienne.