Stratégie de fabrication par voie indirecte

Afin de faciliter la compréhension des différentes étapes de fabrication des fantômes d’aorte, nous illustrerons nos discussions à l’aide d’une géométrie simple mais néanmoins représentative de la morphologie des vaisseaux sanguins, le tube.

2.3.1. Description des impressions 1-temps et 2-temps

A terme, les fantômes d’aorte doivent être réalisés à partir des formulations développées au chapitre 3. Pour la partie saine, il est nécessaire d’incorporer une quantité de FS au sein de la formulation silicone 3040-HC2/75, alors que pour la partie anévrismale, l’ajout d’une charge n’est pas exigé. Au chapitre 3, nous avons vu que, bien qu’aucune formulation testée ne pouvait rendre compte parfaitement du comportement de la partie anévrismale, le silicone RTV 3040 présentait un comportement assez représentatif de celui recherché. De ce fait, il est possible de définir deux méthodes d’impression des moules. Une première, que nous appelons impression 1-temps, consiste à imprimer dans un même temps, le moule interne et le moule externe. La deuxième, que nous appelons impression 2-temps, consiste à imprimer d’abord le moule interne, puis le moule externe en deux parties. L’impression 2-temps permet de réaliser des fantômes chargés en FS, par dépôt de la fibre autour du moule interne. Les deux parties (coques) du moule externe sont ensuite assemblées avec emprisonnement du moule interne (entouré de FS) comme nous l’illustrons en Figure 80, à travers l’exemple du tube.

175 Dans le cas du fantôme d’aorte à reproduire, nous utiliserons l’impression 2-temps pour les parties saines et l’impression 1-temps pour l’anévrisme. Il faut noter que l’impression 2-temps peut aussi être utilisée pour des fantômes en silicone non-chargés. Néanmoins, nous verrons en section 5 de ce chapitre que l’impression 1-temps nécessite une plus faible quantité de matériau et aucun post-traitement, par rapport à un même moule réalisé en 2-temps.

2.3.2. Etapes de la fabrication : de l’image au fantôme

Le processus de fabrication des fantômes d’aorte patient-spécifiques est exposé en Figure 81 à travers l’exemple du tube.

Figure 81 : Processus simplifié de fabrication de fantômes d’aorte patient-spécifiques par impression 3D en voie indirecte.

Cas du tube. Les étapes du processus sont schématisées à partir d’un repère et de deux plans de coupe A (selon le plan xz) et B (selon le plan xy). En rouge : moules interne et externe ; en bleu : silicone.

Pour clarifier notre démarche de fabrication, nous reprenons chacune des étapes du processus :

- Etape 1 : Traitement du fichier STL : A l’aide du logiciel CATIA (Dassault System), le fichier STL de l’étude de Sulaiman [89] est retravaillé pour construire les fichiers STL des moules

176 interne et externe. De plus, la partie externe devra comporter des trous, pour permettre l’injection du silicone au sein de l’espace inter-moule (espace libre entre le moule interne et externe). Les techniques de conception des moules et leurs effets sur la qualité des pièces imprimées seront abordés en section 4 de ce chapitre.

- Etape 2 : Encodage : Les fichiers STL sont traités par le logiciel Axon pour restructurer la morphologie de l’objet en couche et encoder chacune d’elles selon les conditions d’impression désirées. Plusieurs de ces conditions seront étudiées pour évaluer la qualité des pièces imprimées, dont les résultats sont exposés en section 4 de ce chapitre.

- Etape 3 : Impression 3D des moules : Les différentes parties du moule sont ensuite imprimées par l’Extru 3D en fonction des conditions d’impression défini es lors de l’étape d’encodage.

- Etape 4 : Post traitement des moules : Dans le domaine de l’I3D, la fabrication par couche nécessite souvent l’impression de supports additionnels ne faisant pas partie de la pièce à proprement parler, pour éviter d’imprimer une couche dans le vide. Dans le cas où ces supports seraient non désirés, il est fréquent d’avoir recours à un post traitement manuel de la part de l’utilisateur pour permettre à la pièce de répondre aux objectifs définis. Ce point important est abordé en section 3.3 de ce chapitre. Si la méthode d’impression 2-temps est choisie, cette étape consiste aussi à enrouler le FS autour du moule interne, puis d’assembler les deux parties du moule externe.

- Etape 5 : Injection des formulations de silicone : La formulation de silicone sélectionnée est injectée au sein de l’espace inter-moules. Puis, le silicone est pré-réticulé à 25°C pendant 75 min. La réaction de réticulation se terminera lors de l’étape 6.

- Etape 6 : Elimination du moule par voie thermique : Les moules sont en majeure partie éliminés par voie thermique en utilisant la différence de propriétés thermiques du silicone réticulé et du PLA. L’ensemble est placé à une température supérieure à la température de fusion du PLA (Tf = 163.3°C) et inférieure à la température de dégradation du silicone (250°C). Ainsi le PLA est fondu et le fantôme peut être récupéré. - Etape 7 : Elimination du moule par voie chimique : L’élimination du PLA par voie

thermique n’étant pas totale, nous immergeons le fantôme dans le THF. Il est important de noter que des tests mécaniques, non présentés ici, on permis de montrer que les propriétés mécaniques des formulations silicone n’étaient pas détériorées après immersion dans le THF.

177 3. Définition des conditions optimales d’impression à l’aide de géométries simples

L’ensemble de cette section a pour but d’évaluer les différents paramètres d’impression, afin de définir des conditions optimales, permettant d’obtenir des moules interne et externe de qualité. Cette étude est décrite en amont de la conception (section 4 de ce chapitre) puisque les résultats obtenus conditionneront fortement la stratégie de conception des moules sous CAO. Pour permettre de comprendre facilement l’effet des paramètres d’impression, ce chapitre utilise, à son tour, des géométries simples dont les résultats obtenus seront également valables lors de l’impression des moules de l’arbre aortique à reproduire.