Développement et fabrication de dispositifs médicaux avec le Stratasys Origin One

Enventys Partners, une agence de lancement de produits clés en main, a fourni des dispositifs biocompatibles à usage final, tout en évitant les longs délais, les coûts élevés et les contraintes de conception du moulage par injection ou de l'usinage CNC en imprimant avec la Stratasys Origin One.

Enventys Partners, une société de lancement de produits à service complet qui gère tous les aspects du développement de produits, du crowdfunding et du marketing de commerce électronique, n'est pas étrangère au développement de nouveaux produits et solutions pour une variété d'industries. Ils ont accès à une multitude d'options de fabrication, il est donc rare qu'une entreprise vienne les voir avec une demande qui défie leurs capacités. Lorsque FloSonix, une entreprise leader dans le domaine de l'éradication des poux, les a contactés pour leur proposer un nouveau dispositif de traitement des poux, ils ont eu la surprise de constater qu'ils étaient momentanément désemparés.

Le dispositif de poche devait être constitué de matériaux biocompatibles, d'une conception légère, de poignées texturées et de matériaux résistants à la chaleur, le tout avec une apparence esthétique agréable. Plusieurs pièces nécessitaient, ou bénéficieraient, d'un motif en treillis, afin de réduire le poids total au minimum. En outre, de multiples petites buses dirigeant le flux d'air avec précision et exactitude seraient la clé de la réussite du projet. FloSonix demandait 200 à 300 dispositifs par an. La réalité était que la taille, le nombre et la complexité de la conception des pièces seraient difficiles et coûteux à réaliser avec les méthodes de fabrication traditionnelles.

L'imprimante 3D Origin One nous a permis de réaliser plusieurs options initiales parmi lesquelles notre client pouvait choisir, puis d'apporter de minuscules modifications, presque en temps réel, sans retarder le projet ni engager d'énormes dépenses. En réalisant le prototypage sur la même machine qui fabriquera les pièces finales, nous avions une confiance extrême dans chaque pièce que nous fabriquions." TJ Root, ingénieur concepteur principal, Enventys Partners

Développement itératif de dispositifs de produits, de la conception à la production

FloSonix a approché Enventys Partners avec son expérience, ses exigences et ses connaissances clés du secteur, mais cherchait à collaborer avec Enventys Partners pour une solution de bout en bout, de la conception à la fabrication. Compte tenu de la longue liste d'exigences, depuis les finitions esthétiques, la durabilité et la biocompatibilité jusqu'aux exigences de conception du flux d'air et à la flexibilité de la production, les coûts d'outillage représentaient à eux seuls un énorme défi financier. Sans la bonne imprimante 3D capable de gérer ces exigences, la simple conception du produit lui-même aurait eu un coût prohibitif.

" L'Origin One nous a permis non seulement de nous adapter à l'évolution des chaînes d'approvisionnement, mais aussi de planifier notre développement par étapes ; par exemple, nous aimons souvent affiner le produit à l'avenir, mais pas immédiatement ", explique TJ Root, ingénieur concepteur principal chez Enventys Partners. "La fabrication additive nous permet d'itérer de manière incrémentielle sans avoir à retailler les moules, à réoutiller ou à devoir éliminer un stock trop ancien ; cela nous a permis d'économiser à la fois du temps et du capital qui seraient normalement en jeu lors des reconceptions."

La conception et la fabrication ont été compliquées par la multiplicité des pièces nécessaires à la réussite de l'opération, qui nécessiterait normalement plusieurs fournisseurs, et donc plusieurs points de défaillance potentiels.

L'argument décisif : les options de matériaux

Le défi le plus important, et de loin, pour la réussite du projet d'impression 3D FloSonix a été de trouver les bons matériaux : capables de résister à des températures allant de 60°C à 80°C, très durables, légers et capables de supporter des empilements et des tapotements complexes, même sur les plus petites pièces. Les pièces devaient également résister à la réalité corrosive d'une manipulation quotidienne sans perdre leur texture ni se déformer. Dès le début du processus, il est apparu clairement que le produit final serait composé de sept pièces, réalisées dans trois matériaux différents pour répondre à diverses exigences fonctionnelles. Tous ces matériaux, malgré leurs différences chimiques, devaient être compatibles avec une seule et même imprimante 3D pour que le projet ne soit pas trop coûteux.

"En raison des contraintes de conception, dès le départ, la fabrication additive a vraiment pris tout son sens pour ce projet, non seulement pour les aspects pièce à pièce, mais aussi en considérant les implications en aval qu'elle aurait sur notre organisation, tant au niveau de la conception que de la fabrication", a déclaré TJ Root, ingénieur de conception principal chez Enventys Partners.

Une belle finition de surface et des pièces fonctionnelles en quelques jours, pas en quelques mois.

La solution à ces trois défis a été trouvée dans l'imprimante 3D Stratasys Origin One, qui a été conçue dans une optique de fabrication. Deux machines ont été installées dans la zone de fabrication de FloSonix et produisaient des pièces jusqu'à 20 heures par jour.

Imprimantes 3D Origin One

Henkel Loctite, partenaire de Stratasys pour les matériaux, avait plusieurs options de matériaux qui répondaient à tous les besoins de FloSonix : Loctite 3D 3843 HDT60 High Toughness, Loctite 3D IND403 HDT80 High Modulus et Loctite MED413. Grâce au réseau ouvert de matériaux de Stratasys, Enventys Partners a pu travailler directement avec Henkel et l'équipe d'Origin One pour mettre au point une variation d'un matériau existant qui non seulement correspondait à la couleur, mais permettait aussi une désinfection répétée, ce qui prolongeait considérablement la durée de vie du produit.

L'équipe d'Enventys Partners a pu faire passer le dispositif portable FloSonix de l'idéation à la production avec une seule imprimante Origin One et n'a eu besoin que d'une seule imprimante supplémentaire pour remplir le stock annuel requis par FloSonix. Cela a permis d'optimiser le retour sur investissement du projet pour Enventys Partners et de faire en sorte que FloSonix puisse être commercialisé le plus rapidement possible.

"L'approche d'Enventys Partners pour cette application est incroyablement innovante et constitue un processus idéal pour toute marque souhaitant commercialiser rapidement et économiquement un produit complexe de volume moyen. En utilisant une approche additive d'abord, en combinant des pièces, en concevant des textures personnalisées et en tirant parti de la sélection de matériaux et de la qualité finale des pièces d'Origin One, ils ont créé un manuel de développement de produits utilisant la fabrication additive ", a déclaré Chris Prucha, vice-président de la production de photopolymères chez Stratasys.