Des supports en plastique

Les supports d’appareils utilisé dans le génie biomédical sont communément fabriqués à partir de pièces moulées en métal ou de structures en tôle. Ces éléments peuvent également être remplacés par des pièces moulées par injection qui n’ont rien à envier au procédé classique et offrent même d’autres avantages. Contrairement au métal, une pièce moulée par injection n’a plus besoin d’être usinée (manuellement) pour éliminer les copeaux. Les pièces étant prêtes directement pour le montage, la durée de cycle de production et les coûts sont réduits. Des structures très complexes peuvent être intégrées à la forme, comme des dispositifs pour directions, roulements, roues et systèmes de freinage, mais aussi des montants pour moteurs, goulottes de câbles et raccords.

Ce concept a déjà fait ses preuves dans la pratique, comme le montre l’expérience de la société Fried Kunststofftechnik. Spécialisée depuis plusieurs décennies dans les pièces plastiques volumineuses moulées par injection, Fried a déjà fabriqué des supports d’appareils pour des équipements de dialyse et des appareils de radiographie mobiles, ainsi que des microscopes et des tables d’opération ou des machines cœur-poumon. Pour garantir la stabilité de ces éléments moulés par injection, un mélange de fibre de verre est ajouté aux plastiques utilisés dans la fabrication des supports d’appareils. La technique du moulage par injection de mousse thermoplastique permet ainsi de créer à partir du composite plastique et fibre de verre des pièces sur mesure dans les dimensions prescrites et aussi stables que celles en métal. Les éléments moulés par injection sont néanmoins résistants, même lorsqu’ils sont utilisés dans des conditions corrosives pour le métal. Cette propriété est très utile, surtout en génie biomédical, car les appareils sont en contact avec des détergents extrêmement agressifs.

Pour le génie biomédical, Fried utilise également des peintures développées en interne et qui offrent une grande résistance physique et chimique, bien qu’elles soient hydrosolubles pour des raisons écologiques. Les supports d’appareils reçoivent cette protection de surface dans les ateliers de peinture du fabricant, selon des procédés manuels ou robotisés.

Pour garantir la compatibilité électromagnétique (CEM), les pièces sensibles des supports d’appareil sont enduites d’une peinture conductrice au cuivre, par exemple, à l’endroit où les moteurs sont montés. Ainsi, les champs électromagnétiques n’affectent ni les patients, ni les outils de mesure sensibles des appareils médicaux.

On ignore souvent que le moulage par injection de mousse thermoplastique est une technique parfaitement adaptée aux pièces volumineuses. Les formations destinées aux développeurs et aux concepteurs expliquent les processus et approfondissent les possibilités offertes, par exemple pour les supports d’appareils. Fried collabore avec des établissements supérieurs ou des producteurs de matières premières lors de ces sessions d’apprentissage et de ces ateliers où sont abordés, en plus du volet technique, les aspects économiques du processus. Les coûts d’outillage ne sont pas rentables uniquement pour les grandes séries : les coûts d’acquisition s’amortissent rapidement dès les petites séries, à partir de 200 pièces, et présentent une forte rentabilité.

Pour développer ces solutions, les spécialistes en outillage de Fried utilisent des systèmes de CAO 3D modernes, simulent le produit final avec des méthodes d’analyse par éléments finis (FEM) et fabriquent selon les besoins un modèle grandeur nature par prototypage rapide avant le début de la série. Toutes ces étapes sont réalisées en collaboration étroite avec le donneur d’ordre et avec un accompagnement et un soutien de ses concepteurs.

Les ingénieurs Fried définissent également les spécifications de l’outil moulé par injection, sélectionnent le plastique le plus adapté en tenant compte de critères économiques et techniques, et calculent les propriétés d’écoulement du matériau. Ils décident de la qualité de l’acier nécessaire aux formes de l’outil et déterminent les paramètres pour la production à venir. Les outils sont alors produits par un spécialiste en fonction de ces prescriptions. Fried gère un dépôt de plus d’un millier de formes différentes, où des techniciens maison peuvent entretenir les outils et les réparer si nécessaire.

Des machines de moulage par injection à la pointe de la technologie et développant une force de fermeture de 30 000 kN sont utilisées pour la fabrication de supports d’appareils. Les normes très strictes du secteur automobile sont appliquées, comme le prouve la certification ISO/TS 16949 obtenue par Fried. Dans ce contexte, les donneurs d’ordre peuvent même respecter les normes en vigueur sur les marchés internationaux, comme les normes UL et FDA aux États-Unis.

Andreas Werum Journaliste spécialisé à Tübingen