Comparaison entre la fusion laser sur lit de poudre et l’usinage pour la fabrication d’implants du fémur proximal en acier inoxydable 316L

Résumé

Les déformations coxa vara et coxa valga sont des anomalies de la hanche décelées chez les enfants et dont les traitements font intervenir une plaque de correction osseuse suite à l’ostéotomie. Majoritairement composées d’acier inoxydable 316L, les plaques sont usinées jusqu’à leur forme finale. Ces plaques brisent majoritairement au cours des 3 mois suivants la chirurgie, le temps de la consolidation de l’os, d’où l’importance du choix d’un alliage d’une bonne résistance. L’avènement de la Fusion Laser sur Lit de Poudre (FLLP) propose à l’industrie une alternative à l’usinage, en mettant en forme de la matière par méthode additive et non plus soustractive. Cette technologie présente des enjeux différents de l’usinage, mais l’industrie biomédicale s’y intéresse par la possibilité de personnalisation de pièces, des propriétés mécaniques intéressantes et comparables aux méthodes traditionnelles, comme l’usinage. Le projet est né de la collaboration entre le Laboratoire sur les Alliages à Mémoire et Systèmes Intelligents (LAMSI) de l’École de technologie supérieure de Montréal et l’entreprise Pega Medical basée à Laval. En premier lieu, l’étude s’est concentrée sur la caractérisation de l’alliage de 316L imprimé. La caractérisation de l’alliage a permis de déterminer les paramètres de fabrication optimaux, les post-traitements à suivre, la densité des pièces, les propriétés en traction uniaxiale, la microstructure. Toutes ces données ont été extraites pour comparer les deux procédés dans le cadre de l’utilisation de la plaque de correction. Il s’avère que la résistance en fatigue des plaques imprimées (SR) testées dans une configuration adaptée de la norme ASTM F384 est meilleure que celle des plaques usinées, elles survivent à un nombre de cycles plus important et à un plus haut niveau de charge, du fait de la résistance et de la ductilité élevées, liées au procédé de fabrication. En contrepartie, la fabrication est plus onéreuse et requiert davantage d’étapes, donc de temps de fabrication.

Date	19 déc. 2022
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Vladimir Brailovski (Directeur(-trice))