LA PROTHESE MEDICALE

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1 De l objet aux métiers, Découvrez les technologies des industries mécaniques LA PROTHESE MEDICALE COLLEGE SAINT BENOIT MAUPERTUIS LE MANS, Sarthe (72) Valentin BEREAU, Bryan EVEILLEAU, Claude FOURNIER, Dimitri ROUAUX, Thomas VASSANT (3B)

2 La mécanique est partout présente autour de nous. Elle intervient dans les objets au moment de la fabrication. Au cours de la fabrication, des opérations d usinage, de tournage, de transformation et de précision sont effectuées pour fabriquer un élément de l objet. Une prothèse est un dispositif artificiel destiné à suppléer à un organe ou un membre ou à le remplacer. Les mécaniciens travaillent à la conception, la fabrication et la distribution de prothèses orthopédiques pour la hanche, le genou, l épaule et le rachis par exemple. On utilise pour cela différents matériaux comme le cobalt, le chrome, le titane ou le polymère. Nous allons étudier la prothèse de jambe.

3 Emboîture provisoire Admission d emboîture Connecteur pyramidal Adaptateur 4 trous Les étapes de fabrication Voici le synopsis de fabrication d une prothèse de jambe d un enfant. Les pièces sont reliées les unes aux autres par vissage ou emboîtement. Genou 4 axes Tube alu (tibia) Embase(Cheville) Chaque élément est fabriqué indépendamment puis assemblé en fonction de la demande. Chaque prothèse est unique, notamment au niveau de l emboîture Pied S.A.C.H

4 Avant de réaliser l emboîture définitive, une emboîture provisoire est installée sur le moignon du patient afin de déterminer la meilleure solution. Ensuite elle est réalisée en plastique par thermoformage pour que cela s adapte parfaitement.

5 La coupelle de jonction a été fabriquée en aluminium. la coupelle pèse 45g. La pièce étant ronde, il faut être tourneur pour fabriquer cette pièce. Tourneur Activité: Choisir le montage et régler les machines (conventionnelles ou à commande numérique) Surveiller le travail des machines Donner une forme cylindrique à la pièce usinée. Formation: CAP Métiers de la production mécanique informatisée Bac Professionnel Productique mécanique option usinage

6 L'adaptateur a été fabriqué en aluminium. L'adaptateur pèse 35g. On trouve des angles dans cet éléments dont le métier peut être programmateur de machine 3D Opérateur numérique Activité: L'opérateur conduit une (ou plusieurs) machine(s) à commande numérique (tour, perceuse, rectifieuse, fraiseuse...) pilotée(s) par un programme informatique. Ces machines fabriquent des pièces mécaniques (boîtes de vitesses, moteurs...) par usinage, c'est-à-dire en enlevant de la matière. Formation: Niveau bac Bac pro pilotage des systèmes de production automatisée ; productique mécanique, option décolletage ; technicien outilleur ; technicien d'usinage Niveau bac + 2 BTS industrialisation des produits mécaniques.

7 Le poids maximum d un patient pour avoir cette prothèse (enfant) est de 45 Kg. La hauteur de construction de l objet est de 9 mm, et sa hauteur total est de 21 mm son poids est de 89 g. Le matériau utilisé pour fabriquer la pièce est l inox. Technicien d usinage Activités Choisir les outils de coupe les plus adaptés pour réaliser la pièce désirée (tour, fraiseuse, décolleteuse ) Réaliser des tests, ajuster les réglages Suivre ou réaliser le programme d usinage Bac pro Technicien d'usinage Formation Bac Pro Technicien Outilleur ou d Usinage BTS Industrialisation des Produits Mécaniques (IPM).

8 Le genou 4 axes est constitué en partie d'aluminium et en acier. Il est l élément principal de la prothèse car il remplace le genou une articulation très importante dans le corps humain Le genou de la prothèse a été conçu pour un enfant de 45kg. Cela nécessite des opérations très précises de micro-perçages réalisées grâce à des outillages spécifiques. Cette pièce est l interface entre le tube alu remplaçant le tibia et le connecteur allant vers l emboîture. Contrôleur métrologue : Activité : Vérifier les appareils de mesure et contrôler les dimensions avec beaucoup de précision. Formation : - DUT mesures physiques - BTS techniques physiques pour l'industrie et le laboratoire.

9 Le tube alu remplace le tibia et relie le genou avec la cheville. Il doit être poli avec des bandes abrasives soit avec des machines robotisées, soit grâce à une intervention manuelle d un opérateur spécialisé. Outilleur : Activités : Il entretient les outils (matrices, poinçons, moules...) qui permettront de produire des pièces en grande série pour l'industrie Formations : CAP outillage avec moule métallique CAP outillage en outil à découper et à emboutir

10 Pour fabriquer cette pièce, on doit usiner grâce à des fraises. C est la cheville de la prothèse. Elle est en aluminium et en acier. Les embases pyramidales s'adaptent sur tous les pieds. Ils permettent le réglage du talus-équin et de l'éversion-inversion du pied. L embase est une partie d'une pièce, d'un ouvrage de menuiserie, d'un instrument, etc., qui sert d'appui, de support à une autre pièce.

11 Le Pied S.A.C.H La prothèse remplace un pied pour l esthétique. Ce pied est relié à l embase qui remplace la cheville. Le matériau utilisé est en plastique, il peut être fabriqué avec une imprimante 3D. Technicien service client Activités : - résoudre toutes les pannes - expertiser pour mieux réparer - intervenir tous azimuts Véritable urgentiste, il veille au bon fonctionnement des matériels comme des logiciels. Formation : La formation est minimum le bac, BTS systèmes numériques ou équivalent.

12 Description d une imprimante 3D Après les plastiques, les métaux sont les matériaux les plus employés en impression 3D et essentiellement par les industriels. On peut fabriquer des pièces en titane et l acier inoxydable (inox) mais aussi en l aluminium, le cobalt, le fer et même avec des métaux précieux tels que le bronze, l argent et l or. L imprimante 3D permet de fabriquer des pièces avec des géométries plus complexes qu avec les techniques de fabrication telles que le fraisage ou le moulage. Pièce en titane Le plus souvent les objets en métal sont imprimés à partir de poudres métalliques fusionnées avec un laser (procédé DMLS : Direct Metal Laser Sintering). Ces pièces ont aussi l avantage d être plus légères que des pièces traditionnelles, en étant tout aussi résistantes voir même plus.. Pour la plupart des procédés employés l utilisateur a besoin : d une imprimante 3D de consommable (filament, poudre ) d un fichier 3D (au format STL ou OBJ) d un logiciel de slicing pour trancher le fichier et transmettre les indications à l imprimante d un ordinateur Plusieurs éléments d une prothèse médicale peuvent être fabriqués grâce à une imprimante 3D car c est très précis.

13 Les défis de la mécanique dans la santé Reproduire un membre perdu en améliorant les mouvements mécaniques et fabriquer les différents éléments de la prothèse de façon plus précise. Travailler avec de nouveaux matériaux et sur des systèmes électriques miniaturisés.

14 Evolution dans 50 ans de l objet et des processus de fabrication Retrouver les mêmes sensations avec une prothèse qu avec le vrai membre. Inventer d'autres prothèses : des pieds bioniques avec les sensations que l'on a avec nos vrais pieds (chaleur, froid, douleur). Inventer un cerveau bionique qui aurait les mêmes fonctions qu'un vrai. - Conception et fabrication de nouvelles machines permettant de miniaturiser des systèmes mécaniques intégrés dans les prothèses. - Faire un lien avec la recherche médicale pour la culture de peau qui pourrait être mise sur les prothèses pour faire plus vrai encore

15 CONCLUSION La mécanique est partout présente autour de nous et fait évoluer les objets de notre quotidien.

16 Sources Internet : Musique : I remember Clifford de Mickaël GASCHE Remerciements - Société PROTEOR au Mans pour l envoi du catalogue des différentes prothèses